40 anos dos ônibus espaciais: conheça o programa e todas as gerações do veículo

40 anos dos ônibus espaciais: conheça o programa e todas as gerações do veículo

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 12 de Abril de 2021 às 12h00
NASA

Durante 30 anos, a NASA teve um veículo espacial reutilizável para levar seus astronautas para a órbita terrestre — o ônibus espacial, um programa polêmico e de legado complexo. De 1981 a 2011, mais de 800 pessoas viajaram nessa espaçonave de formato singular para realizar experimentos do espaço e colocar em órbita projetos como o Telescópio Espacial Hubble e os primeiros módulos da Estação Espacial Internacional (ISS).

Todos os ônibus espaciais que foram lançados ao espaço (Imagem: Reprodução/NASA)

Embora os ônibus espaciais tenham sido utilizados para uma agenda pragmática e um tanto quanto confortável, a NASA em princípio imaginava o veículo apenas como uma simples peça para um grande cenário a longo prazo no qual a humanidade passaria a explorar o Sistema Solar. Mas, após o sucesso do Programa Apollo, a agência espacial teve dificuldades em manter o interesse tanto do público quanto do governo Nixon.

Ainda assim, a principal característica do ônibus espacial era muito atraente: ele seria reutilizável, o que certamente reduz o orçamento necessário para cada lançamento espacial. Assim, ele se tornou de certa forma um ícone do avanço da exploração espacial estadunidense durante as décadas de 1980 e 1990. Seu primeiro voo foi em 1981, após um custo de desenvolvimento de quase US$ 47 bilhões. O sucesso foi tão grande que a Casa Branca apostou no veículo para o transporte não só de astronautas, como também de cargas comerciais e militares.

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Como o ônibus espacial funcionava?

Endeavour na missão STS-123 (Imagem: Reprodução/NASA)

O corpo principal do ônibus espacial, que era o próprio orbitador, tinha aparência semelhante à de um avião. Durante o lançamento, esse corpo era acompanhado por outras três peças: um enorme tanque de combustível (ou ET, o único componente não reutilizado) e dois foguetes de combustível sólido (SRBs). Ele era lançado verticalmente, como um foguete convencional, e os SRBs eram ejetados antes do veículo alcançar a órbita.

Enquanto o corpo do ônibus seguia sua trajetória na órbita terrestre, os SRBs caíram com paraquedas no Oceano Atlântico para depois serem recuperados por barcos da Nasa, com o objetivo de serem reaproveitados. Poucos segundos depois, o ET também era ejetado. Ao concluir a missão, o orbitador reentrava na atmosfera da Terra podendo atingir 1500 °C.

Curiosidades sobre os ônibus espaciais

  • A frota de ônibus realizou 1.322 dias, 19 horas, 21 minutos e 23 segundos de missões espaciais
  • Eles foram usados em um total de 135 missões entre 1981 e 2011
  • Foi o primeiro veículo espacial reutilizável do mundo
  • Ele podia transportar mais de 24 toneladas para o espaço dentro de seu compartimento de carga e retornar à Terra com cerca de metade desse peso

O fim dos ônibus espaciais

O Enterprise sobre o Shuttle Carrier Aircraft (Imagem: Reprodução/NASA)

A tragédia do Columbia em 2003 causou impacto nos planos da NASA. Com a confiança nos voos abalada, a estação orbital permanente deveria ser concluída para que os astronautas pudessem passar um longo período realizando experimentos científicos em ambiente de microgravidade — os ônibus espaciais passavam apenas alguns dias na órbita terrestre, enquanto a ISS permite estadias de seis meses ou mais. Além disso, a NASA ainda desejava voltar a ter um programa de lançamentos humanos em missões lunares, coisa que os ônibus espaciais não poderiam fazer.

Houve outros problemas que contribuíram para o fim do programa, como o fato de que o veículo nunca se tornou de fato um recurso para lançamentos rápidos e baratos. A NASA gastou aproximadamente US$ 10,6 bilhões para desenvolver o ônibus espacial e suas instalações relacionadas. Ao final do programa, custava cerca de US$ 766 milhões dos cofres públicos para cada lançamento. Isso não tira o mérito dos ônibus, pois, durante seus 30 anos de voo, foram protagonistas de inúmeros experimentos científicos e contribuíram, de certo modo, para o desenvolvimento tecnológico.

Mais curiosidades sobre os ônibus espaciais

  • O ônibus espacial mais utilizado foi o Discovery, com 39 voos
  • O veículo e o conjunto de foguetes usados no lançamento dos ônibus formaram por muito tempo a mais potente máquina criada pelo ser humano
  • Mais de 800 astronautas viajaram em ônibus espaciais
  • 14 astronautas morreram durante dois trágicos acidentes em 1986 e 2003

A última missão do ônibus espacial foi em 2011, e a partir de então, os EUA ficaram sem um veículo de lançamento tripulado por nove anos, dependendo das naves russas Soyuz para garantir o transporte de seus astronautas até a ISS. Essa parceria chegou ao fim quando a nave Crew Dragon, da SpaceX, transportou dois astronautas para a ISS em 2020.

A tecnologia derivada do ônibus espacial, particularmente a de seus motores principais, é agora usada para o Space Launch System (SLS), o grande e poderoso foguete que a NASA utilizará no programa Artemis para levar astronautas de volta à Lua em 2024, junto à nave Orion.

Todas as gerações do ônibus espacial

Enterprise (1974 — 1985)

(Imagem: Reprodução/NASA/MSFC)

A história do Enterprise se mistura à história do próprio programa dos ônibus espaciais. Tudo começou em 5 de janeiro de 1972, quando o presidente Richard M. Nixon anunciou sua decisão para a NASA construir o novo veículo, formalmente chamado de Sistema de Transporte Espacial (STS), declarando que ele “iria revolucionar o transporte para o espaço”. Em 26 de julho, a NASA concedeu o contrato à North American Rockwell Corporation para iniciar a construção dos primeiros ônibus.

A fabricação dos primeiros componentes do Orbital Vehicle-101 (OV-101) começou em 4 de junho de 1974. O nome original desta primeira unidade escolhido pela NASA era Constitution, mas uma campanha criada por fãs da série televisiva de ficção científica Star Trek convenceu a NASA a renomear o veículo para Enterprise, que é o nome da nave espacial da série.

No entanto, o Enterprise nunca deixou a atmosfera terrestre. Ele foi projetado para ser o segundo ônibus a ir para o espaço, após o Columbia, mas por fim ele acabou deixando se ser modificado. Ele não tinha motores, sistemas de controle de voo, sistema de proteção térmica, nem mecanismos hidráulicos para o trem de pouso. Assim, o Enterprise permaneceu como um veículo de testes de pouso e de aerodinâmica.

(Imagem: Reprodução/NASA)

Os engenheiros conduziram uma série de testes de vibração no veículo, simulando as condições esperadas durante um lançamento real. Ele também permanecia em exibição em alguns lugares. Um deles foi o Shuttle Landing Facility (SLF), que em 1979 abrigou o ônibus espacial por alguns dias para dar aos funcionários, suas famílias e ao público em geral uma chance de ver a nova nave de pertinho. Mais de 75 mil pessoas aproveitaram a oportunidade. Os testes no Enterprise facilitaram muito as coisas para seu sucessor, o Columbia.

Curiosidades sobre o Enterprise

  • Para voar, o Enterprise dependia do Shuttle Carrier Aircraft (SCA), que era formado por dois aviões Boeing 747 modificados pela NASA
  • Quando o ônibus foi apresentado ao público em 17 de setembro de 1976, vários atores que interpretavam personagens de Star Trek compareceram, assim como o criador da série, Gene Roddenberry
  • Nos intervalos entre alguns testes, a NASA enviou o Enterprise em uma turnê na Europa em algumas localidades dos EUA
  • Após ser aposentado, o Enterprise foi colocado em um hangar para aguardar a conclusão de uma nova casa, o que se transformou em uma espera de 18 anos
  • A última vez em que ele “subiu” no SCA foi em 2012, quando foi levado para um curto sobrevoo por Nova York e pousou no Aeroporto Internacional John F. Kennedy
  • Em sua despedida em 2012, o Enterprise se encontrou novamente com Leonard Nimoy, que interpretou o Sr. Spock na série Star Trek

Columbia (1981 — 2003)

(Imagem: Reprodução/NASA)

O Columbia foi o segundo ônibus espacial construído, baseado no Enterprise. Durante sua construção, iniciada em 1975, marcou o primeiro incidente fatal do programa de ônibus espaciais: uma falha causou a morte de 3 pessoas por asfixia. Sua primeira missão foi a STS-1 em 12 de abril de 1981 comandada pelo astronauta John Young.

Em 2002, ele foi lançado para a quarta missão de manutenção do telescópio espacial Hubble, que durou cinco dias de serviço, nos quais os astronautas substituíram os painéis solares do instrumento e instalaram uma nova câmera. A última missão do Columbia foi a STS-107, lançada em 16 de janeiro de 2003 que resultou em um trágico acidente no dia 1 de fevereiro de 2003.

O acidenete do Columbia

A missão STS-107 teve a duração de dezesseis dias, durante os quais todas as tarefas científicas foram cumpridas com sucesso, totalizando cerca de oitenta experiências. Mas durante o retorno, enquanto realizava a fase de reentrada na atmosfera terrestre, a nave desintegrou-se no ar apenas dezesseis minutos antes de tocar o solo.

O Columbia em lançamento (Imagem: Reprodução/NASA)

Este problema na proteção de carbono da asa esquerda ocorreu durante a decolagem, o que foi detectado por câmeras da NASA. No entanto, isso foi considerado uma ocorrência comum pela agência espacial. Durante a reentrada na atmosfera, o buraco no isolamento de proteção térmica permitiu que o calor penetrasse por dentro da asa esquerda, destruindo gradualmente toda a estrutura. O veículo foi reduzido a mais de 80 mil fragmentos e 7 astronautas morreram.

Curiosidades sobre o Columbia

  • No total, o Columbia protagonizou 28 lançamentos, passou 300 dias no espaço, deu 4 808 voltas na Terra e
  • Foi o mais pesado de todos os ônibus espaciais, com 3.600 toneladas
  • Em 1994, o Columbia levou ao espaço o segundo Laboratório Internacional de Microgravidade (IML-2)
  • Em 1999, ele realizou a missão STS-93 para levar o Observatório de Raios-X Chandra à órbita baixa da Terra
  • A missão STS-93 foi a primeira na história dos ônibus espaciais a ser comandada por uma mulher, Eileen Collins
  • Foram recolhidos 83 mil pedaços do Columbia, correspondentes a 37% da massa total da nave

Challenger

(Imagem: Reprodução/NASA)

O Challenger começou a ser construído em 1979, mas só foi finalizado em julho de 1982. Assim como seu antecessor Enterprise, foi concebido primeiro como uma aeronave teste, mas dessa vez o veículo foi convertido em um ônibus espacial completo. O Challenger tinha menos peças para o sistema de proteção térmica comparado ao Columbia e utilizava materiais mais leves. Este foi o terceiro ônibus espacial a ser lançado, numa missão no dia 4 de abril de 1983.

Esse ônibus espacial trouxe algumas inovações técnicas, pois até então ainda não havia modelos de computador sofisticados o suficiente para calcular as tensões no veículo durante as diferentes fases do voo. Suas missões foram muito bem-sucedidas, de modo que a nave se tornou confiável, o que levou a NASA a experimentar novas revoluções culturais, tais como levar a primeira civil ao espaço — a professora Christa McAuliffe, que fazia parte de um programa chamado Projeto Professor no Espaço.

O programa foi anunciado por Ronald Reagan em 1984 com o objetivo de inspirar os alunos, honrar professores e estimular o interesse pela matemática, ciência, e exploração espacial. Consistia em enviar um professor no ônibus espacial para a órbita terrestre, para que de lá pudesse dar aulas às crianças estadunidenses. Além disso, os objetivos desta missão específica incluíam a implantação do Tracking Data Relay Satellite-2 (TDRS-2) e o voo de algumas ferramentas, como um módulo projetado para observar a cauda e o coma do cometa Halley que passaria pela Terra no mês seguinte.

O acidente do Challenger

(Imagem: Reprodução/AP Photo/Bruce Weaver)

A tragégia do Challenger foi um marco traumático para a população estadunidense e para a própria NASA. Foi em 28 de janeiro de 1986, durante a décima missão (STS-51-L), 73 segundos após o lançamento do ônibus espacial, vitimando todos os 7 tripulantes a bordo, incluindo a professora Christa McAuliffe. O momento da morte dos astronautas é incerto, mas foi estimado que eles morreram devido ao impacto da cápsula contra a água.

Após 5 meses de pesquisa, uma comissão descobriu que o foguete de combustível sólido do lado direito do ônibus estava com um defeito: os anéis de vedação não se expandiram como deveriam e os gases escaparam do compartimento interno. Mais tarde, foi descoberto que houve muito mais problemas que isso, envolvendo algumas decisões da NASA de realizar o lançamento em um momento inadequado, apesar de alertas de alguns especialistas envolvidos no assunto.

Não foi possível determinar a causa exata da morte dos tripulantes. Embora a recuperação dos destroços do compartimento da tripulação tenha oferecido informações relevantes, os resultados foram inconclusivos. Aparentemente, eles sobreviveram às forças da explosão e ao rompimento do compartimento, e provavelmente perderam a consciência segundos após devido à perda de pressão do módulo da tripulação.

(Imagem: Reprodução/NASA)

Este desastre paralisou o programa espacial estadunidense durante meses e se tornou um caso de estudo sobre engenharia e ética. O grande número de crianças que devido ao Projeto Professor no Espaço viram o acidente ao vivo influenciou o discurso do presidente Reagan, que ficou conhecido como um de seus melhores pronunciamentos da história.

Curiosidades sobre o Challenger

  • No total, o Challenger completou 62 dias, 7 horas, 56 minutos e 22 segundos no espaço
  • O nome foi escolhido em homenagem à embarcação de pesquisa HMS Challenger, que navegou os oceanos Atlântico e Pacífico durante a década de 1870
  • Ele protagonizou a primeira caminhada espacial do programa do ônibus espacial em 7 de abril de 1983
  • O Challenger levou ao espaço a primeira mulher americana e os primeiros astronautas negros

Discovery

(Imagem: Reprodução/NASA)

O Discovery é a nave espacial americana mais antiga que não se envolveu em nenhuma tragédia. Ele foi lançado para o espaço mais do que qualquer outro ônibus espacial, além de ter sido a primeira nave que recuperou um satélite em órbita, trazendo-o de volta à Terra. Também foi responsável por levar astronautas em 2000 para a missão número 100 do programa dos ônibus espaciais, que durou 12 dias e instalou na ISS um módulo de serviço.

Sua primeira missão foi entre os dias 30 de agosto e 5 de setembro de 1984, concluída com êxito. Uma de suas façanhas notáveis foi o momento em que se acoplou à estação espacial russa Mir (embora não tenha sido o primeiro a fazer isso), demonstrando mais uma vez que a colaboração entre EUA e Rússia poderia render bons frutos. Ele viajou 13 vezes à Estação Espacial Internacional, levou 31 satélites ao espaço e levou o astronauta mais velho a voar em um ônibus espacial, John Glenn.

Fez seu último pouso em 9 de março de 2011 e atualmente encontra-se em exposição em Chantilly, Virgínia. Seu nome é uma referência aos navios usados nas missões de James Cook e do navegador Henry Hudson, ambos exploradores ingleses responsáveis por algumas descobertas.

Curiosidades sobre o Discovery

  • Foi ao espaço 39 vezes, voou mais de 238 milhões de km em 39 missões e completou 5.830 órbitas na Terra
  • Levou o telescópio o Hubble ao espaço
  • Levou o primeiro Laboratório Internacional de Microgravidade (IML-1)
  • Somando todas as horas no espaço, este recordista passou o equivalente a cerca de um ano inteiro em órbita

Atlantis

(Imagem: Reprodução/Atlantis)

O quarto ônibus a ser construído recebeu o nome em honra do primeiro navio de pesquisa oceanográfica dos Estados Unidos. A essa altura, a NASA já havia aprendido muitas lições sobre a tecnologia necessária para os ônibus espaciais, de modo que o Atlantis tinha um peso inferior, além de ter sido concluído mais rápido — em metade do tempo que ao Columbia. No entanto, era muito semelhante ao Discovery.

Um de seus feitos notáveis foi o envio da sonda Galileo rumo a Júpiter, depois de muitos contratempos. Além disso, o Atlantis foi o primeiro ônibus espacial a atracar na estação orbital russa, a Mir, o que ocorreu em 1995. Nessa missão significativa, astronautas e cosmonautas conduziram juntos cerca de 100 horas de experimentos científicos, incluindo investigações biomédicas e transferência de equipamentos da estação. Enquanto isso, outras quinze pesquisas biomédicas e científicas eram realizadas separadamente no módulo Spacelab da NASA, que ficava na parte traseira do compartimento de carga do Atlantis.

Seu final foi um tanto imprevisto. Inicialmente, a NASA planejou que a aposentadoria do Atlantis ocorreria na missão STS-132, enquanto o voo que encerraria o programa dos ônibus espaciais seria protagonizado pelo seu sucessor, o Endeavour. Contudo, a NASA precisou enviar o Atlantis mais uma vez à ISS devido à demora no desenvolvimento de novos foguetes e naves para substituir os ônibus, então o Atlantis acabou por concluir a missão derradeira do programa em julho de 2011, na missão STS-135. Ela teve que ser aprovada em processos burocráticos de financiamento, porque não havia sido previamente autorizada para acontecer.

(Imagem: Reprodução/NASA)

Para a missão STS-135, apenas quatro astronautas foram designados, em vez dos usuais seis tripulantes. Isso porque não haveria outro ônibus espacial ou nave para ir ao resgate caso o Atlantis fosse seriamente danificado durante a missão. Caso esse problema ocorresse, quatro astronautas caberiam na Estação Espacial Internacional, onde poderiam ficar até serem resgatados nas naves russas Soyuz, um de cada vez, ao longo de um ano. Então, todos os membros da tripulação do STS-135 foram equipados com um traje espacial russo para se adequarem a uma eventual viagem no Soyuz.

Curiosidades sobre o Atlantis

  • Um total de 156 pessoas voaram no Atlantis ao longo de suas 33 missões
  • Foi a única vez que uma tripulação de quatro astronautas voou para a ISS
  • Estima-se que 1 milhão de pessoas compareceram para ver o lançamento de sua última missão, com aplausos de despedida aos ônibus espaciais
  • No total, o Atlantis orbitou a Terra 4.848 vezes, viajando quase mais de 525 vezes a distância entre a Terra e a Lua

Endeavour

(Imagem: Reprodução/NASA)

O Endeavour foi construído com as peças de reserva do programa dos ônibus espaciais para substituir o Challenger. Em 1986, teve sua primeira missão designada, lançada em 7 de maio de 1992 para o lançamento do satélite Intelsat 603. Teve sua última missão em maio de 2011, para levar o Espectrômetro Magnético Alfa — um instrumento utilizado para experiências de física, mais precisamente na busca pela antimatéria —, avaliado em US$ 2 bilhões.

Seu nome é em homenagem ao navio Endeavour comandado pelo navegador inglês James Cook na sua viagem de exploração do oceano Pacífico no século XVIII. Realizou algumas missões marcantes, como levar ao espaço o Spacehab, um módulo desenvolvido comercialmente para experimentos científicos com o dobro da pressurização. Em 1996, ele foi lançado para recuperar a Space Flyer Unit, uma nave de pesquisa de microgravidade japonesa.

Curiosidades sobre o Endeavour

  • Completou dezenove voos, passou 206 dias no espaço e realizou 3.259 órbitas ao redor da Terra
  • Levou a astronauta Barbara Morgan à órbita, anteriormente designada como reserva para o projeto Professor no Espaço, que fracassou com a tragédia do Challenger
  • Foi colocado à exposição ao público, mas algumas de suas partes, como tanques, foram retirados para reutilização como recipientes de água potável da ISS

Fonte: NASA, Planetary Society

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