Com a sua estética emocionante de ficção científica, as naves espaciais são uma alternativa atraente aos foguetes. Elas também são atraentes em termos práticos.
Ao contrário dos foguetes tradicionais, as naves espaciais são reutilizáveis, voando várias vezes e reduzindo potencialmente os custos de lançamento. Algumas podem operar a partir de pistas normais, oferecendo muito mais flexibilidade, e os seus motores eficientes reduzem o impacto ambiental; outras são lançadas no topo de foguetes ou «naves-mãe», reduzindo o combustível que precisam de transportar e queimar.
Prometendo ser mais fáceis, mais ecológicas — e muito mais legais —, por que a maioria dos projetos de aviões espaciais nunca conseguiu decolar? Nos casos muito raros em que isso acontece, por que o projeto não "decolou"? Vamos descobrir:
10: HOTOL
Um interesse sério pelas viagens espaciais começou no Reino Unido antes da guerra, liderado pela British Interplanetary Society, cujos membros incluíam Arthur C. Clarke. No pós-guerra, a Grã-Bretanha estudou os foguetes V-2 alemães capturados e propôs voos suborbitais tripulados, como o Megaroc. Os programas oficiais começaram em 1952, com ênfase na investigação militar e científica, enquanto os foguetes Skylark, lançados de Woomera a partir de 1957, avançaram na exploração espacial não tripulada.
Em 1971, o satélite Prospero foi lançado com sucesso pelo foguete Black Arrow. Mas o governo já havia cancelado o programa, encerrando os esforços independentes da Grã-Bretanha em voos espaciais e fechando sua era nacional de foguetes no início da década de 1970. A British Aerospace, um novo conglomerado fundado em 1977, tinha grande ambição e não desistiria do retorno da Grã-Bretanha ao espaço.
10: HOTOL
Em colaboração com a Rolls-Royce, a British Aerospace propôs o HOTOL. Os estudos conceituais começaram no início da década de 1980; o projeto HOTOL formal teve início em 1986. O objetivo era criar um avião espacial reutilizável, de estágio único para órbita, movido por um inovador motor RB545 “Swallow”. Depois de atingir a órbita, o HOTOL planaria de volta através da atmosfera da Terra para pousar convencionalmente.
O motor Rolls-Royce RB545 “Swallow” era um foguete híbrido revolucionário, décadas à frente do seu tempo. Utilizando ar atmosférico a baixas altitudes e mudando para oxigénio líquido no espaço, prometia um voo espacial contínuo, de estágio único e reutilizável — um salto revolucionário no design de propulsão, incomparável com qualquer tecnologia operacional da sua época. O programa foi cancelado no final da década de 1980 devido a questões de financiamento e desafios técnicos. Uma proposta posterior previa o lançamento a partir do topo do Antonov An-225, mas também nunca se concretizou.
9: MiG-105
Com funções previstas que incluíam a destruição de satélites da OTAN, este projeto soviético de avião espacial era extremamente emocionante. Ainda mais emocionante era o facto de, em determinado momento, ter sido proposto que a nave fosse lançada da parte traseira de um avião transportador Tupolev Mach 6. Após a separação em alta altitude, o seu próprio propulsor de foguete destacável teria sido acionado, impulsionando o pequeno avião espacial diretamente para uma altitude suborbital.
O MiG-105 surgiu do programa Spiral soviético, com o objetivo de criar um pequeno avião espacial orbital que pudesse regressar à Terra como um planador. O seu corpo compacto em forma de cunha valeu-lhe a alcunha de «Lapot» ou «Sapatinho».
9: MiG-105
O MiG-105 foi usado para testar técnicas de aterragem e características de voo em baixa velocidade. Ele decolou com sua própria força de uma antiga pista de pouso perto de Moscovo em 1976 para seu primeiro voo subsónico livre. Ele realizou oito testes de voo subsónico entre 1976 e 1978; alguns foram lançados do ar a partir de um bombardeiro Tu-95K.
Esses voos ajudaram a reunir dados para o programa espacial soviético, embora o projeto tenha sido posteriormente cancelado. O projeto Spiral foi finalmente abandonado em favor do Buran, o análogo soviético do ônibus espacial norte-americano. Embora o MiG-105 nunca tenha voado, sua nave irmã não tripulada, a БОР (BOR), realizou com sucesso várias missões espaciais. Um exemplar sobrevivente do MiG-105 está agora exposto no Museu Monino, em Moscovo.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
O X-20 Dyna-Soar foi um projeto de avião espacial da Força Aérea dos Estados Unidos desenvolvido no final da década de 1950 e início da década de 1960. Projetado para missões de reconhecimento, bombardeio e pesquisa espacial, era uma nave reutilizável movida a foguete que combinava a manobrabilidade de uma aeronave com as capacidades de um veículo orbital. Sua forma elegante, semelhante a um planador, refletia princípios aerodinâmicos avançados.
O X-20 seria lançado no topo de um foguete Titan IIIC modificado, separando-se assim que atingisse altitude e velocidade suficientes. Após se separar do seu propulsor, continuaria em órbita com o seu próprio impulso. Este método de lançamento permitia que o veículo funcionasse tanto como nave espacial quanto como planador na reentrada, unindo operações aéreas e espaciais.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
O X-20 Dyna-Soar foi cancelado em 1963, quando as prioridades políticas dos EUA mudaram para o programa Apollo da NASA. A meta lunar do presidente Kennedy redirecionou os recursos das naves espaciais militares. Ao mesmo tempo, a Força Aérea concentrou-se em satélites e tecnologia de mísseis, que eram considerados mais valiosos estrategicamente e rentáveis durante a Guerra Fria.
Embora nunca tenha sido concluído, o X-20 moldou profundamente os esforços espaciais posteriores. A sua investigação serviu de base para o escudo térmico do vaivém espacial, o design reutilizável do corpo de elevação e os sistemas de reentrada controlados pelo piloto. Elementos da sua engenharia ressurgiram décadas mais tarde no X-37B, garantindo que os conceitos pioneiros do Dyna-Soar continuassem a influenciar o desenvolvimento de naves espaciais reutilizáveis muito tempo após o seu cancelamento.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
O X-33 era um demonstrador de tecnologia em escala reduzida para o VentureStar proposto pela Lockheed Martin, uma nave espacial totalmente reutilizável, de estágio único para órbita, destinada a reduzir drasticamente os custos de lançamento, eliminando foguetes descartáveis. Apresentava tanques de combustível de hidrogénio criogénico compostos de última geração e um formato de corpo sustentador (sem asas).
Era um conceito extremamente inteligente, projetado para melhorar a eficiência aerodinâmica e a resistência estrutural, reduzindo ao mesmo tempo o peso, e um conceito pioneiro para a década de 1990. O X-33 utilizava motores aerospike lineares. Um motor aerospike linear funciona como um foguete normal, mas sem um bocal em forma de sino. Em vez disso, os gases de escape fluem ao longo de um espigão em forma de cunha.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
A pressão do ar fora do foguete ajuda a moldar e comprimir os gases de escape, mantendo o impulso eficiente em todas as altitudes — como um motor de foguete com «ajuste automático» para o espaço e a atmosfera. O veículo foi projetado para decolar verticalmente e pousar horizontalmente como uma aeronave, com controle de voo totalmente autônomo, visando operações semelhantes às de uma companhia aérea e rápida recuperação entre missões.
O projeto foi cancelado devido a contratempos técnicos e financeiros, principalmente a falha do tanque de combustível de hidrogénio composto, que rachou durante os testes. A falha do tanque causou atrasos significativos e custos excedentes, e a NASA concluiu que a tecnologia Single-Stage-to-Orbit ainda não era viável com os materiais e sistemas de propulsão existentes.
6: Hermes
Os aviões da Airbus provaram que as empresas europeias podiam entrar com sucesso em setores da indústria aeroespacial anteriormente dominados pelos EUA, e o Hermes foi outro empreendimento europeu bastante brilhante. Propôs uma nave espacial reutilizável europeia desenvolvida pela Agência Espacial Europeia durante os anos 80 e início dos anos 90.
Concebida como a resposta europeia ao vaivém espacial americano, destinava-se a transportar três (alguns conceitos tinham cinco) astronautas e pequenas cargas úteis para a órbita terrestre baixa. O projeto combinava os princípios das naves espaciais e das aeronaves, com o objetivo de realizar aterragens controladas e horizontais em pistas após a reentrada. O Hermes seria lançado no topo do foguete Ariane 5, em vez de usar os seus próprios propulsores ou tanques externos.
6: Hermes
Esta abordagem de lançamento vertical simplificava o projeto e reduzia o peso do vaivém, uma vez que o levantamento de cargas pesadas seria inteiramente assegurado pelo sistema Ariane. Uma vez em órbita, o Hermes operaria de forma independente, utilizando a sua propulsão a bordo e propulsores de manobra (pequenos motores de foguete para ajustar a posição).
A nave espacial europeia Hermes foi cancelada devido ao aumento dos custos, atrasos, dificuldades técnicas e mudanças nas prioridades políticas. Após a Guerra Fria, a redução da justificação para missões tripuladas de alto prestígio também contribuiu para o encerramento do projeto pela Agência Espacial Europeia em 1993.
5: Sistema de Lançamento de Pessoal HL-20
Com um conceito brilhantemente simples, o Sistema de Lançamento de Pessoal HL-20, desenvolvido no Centro de Investigação Langley no final da década de 1980, era um avião espacial com corpo sustentador proposto, projetado para o transporte rotineiro de tripulação. Inspirado no BOR-4 soviético, ele poderia transportar até 8 passageiros (mais 2 tripulantes) para a órbita, prometendo uma recuperação mais segura e eficiente do que os projetos de cápsulas.
O HL-20 seria lançado no topo de foguetes descartáveis, como o Titan III ou o Atlas, e depois planaria até à Terra para uma aterragem horizontal. A sua forma compacta e aerodinâmica oferecia maior estabilidade durante a reentrada, reduzindo significativamente o stress e a carga térmica. Os engenheiros deram prioridade à simplicidade, baixa manutenção e curto tempo de resposta entre missões.
5: Sistema de lançamento de pessoal HL-20
Construído com materiais leves, o HL-20 exigia menos reformas do que o ônibus espacial, reduzindo os custos operacionais. Ele foi projetado para ser lançado a partir de instalações existentes, permitindo um agendamento flexível e uma rápida implantação para manutenção orbital ou rotação de tripulação em futuras estações espaciais. Era essencialmente um "táxi espacial".
Embora nunca tenha sido construído para voar, o HL-20 influenciou fortemente o Dream Chaser da Sierra Nevada, que adotou contornos e perfis de missão semelhantes. O HL-20 representou um impulso em direção a veículos de tripulação menores e mais práticos, preenchendo a lacuna entre os conceitos iniciais do ônibus espacial e as tecnologias atuais de aviões espaciais comerciais.
4: Sänger II
Provavelmente a nave espacial mais bonita já concebida, a Sänger II foi um conceito de nave espacial da Alemanha Ocidental proposto pela Messerschmitt-Bölkow-Blohm na década de 1980. O avião espacial Sänger original, concebido por Eugen Sänger na década de 1940, era um conceito alemão exótico para um bombardeiro suborbital movido a foguete chamado «Silbervogel». O objetivo era saltar pela atmosfera da Terra para missões de longo alcance.
Décadas mais tarde, os seus princípios inspiraram o Sänger II, um conceito de nave espacial de dois estágios para missões orbitais. O Sänger II foi projetado como um sistema de dois estágios para órbita, destinado a transportar cargas úteis ou passageiros para a órbita baixa da Terra. O projeto baseou-se nas ideias anteriores de Eugen Sänger, da década de 1930, para um bombardeiro espacial suborbital «Silbervogel».
4: Sänger II
O seu método de lançamento envolvia uma descolagem horizontal a partir de uma pista convencional, utilizando motores a jato para atingir alta velocidade subsónica antes de mudar para propulsão a foguete. Este arranque com respiração aérea era uma característica fundamental, reduzindo o consumo de combustível em comparação com lançamentos verticais. O veículo acelerava então e subia em direção à borda do espaço, libertando um estágio orbital.
O primeiro estágio utilizava motores aéreos avançados, enquanto o estágio superior empregava um motor de foguete movido a hidrogénio para atingir a velocidade orbital. A combinação prometia maior eficiência e potencial reutilização, cruciais para reduzir os custos de lançamento e melhorar o acesso ao espaço. O Sänger II nunca saiu da prancheta.
3: Rockwell X-30
Tendo criado com sucesso o vaivém espacial, a Rockwell estava bem posicionada para desenvolver outro avião espacial. O seu X-30 era um conceito visionário desenvolvido no âmbito do programa National Aero-Space Plane (NASP) durante a década de 1980. O objetivo era criar um avião espacial de estágio único capaz de decolar e pousar horizontalmente. Projetado para operar como uma aeronave na atmosfera e uma nave espacial além dela, o X-30 representou um passo revolucionário em direção a sistemas de lançamento totalmente reutilizáveis.
Os scramjets comprimem o ar supersónico que entra, misturam-no com combustível e inflamam-no para propulsão. Alimentado por motores scramjet, o objetivo era permitir que o X-30 fizesse uma transição suave do voo atmosférico para a inserção orbital. O seu sistema de propulsão teria retirado oxigénio da atmosfera durante a subida, reduzindo a necessidade de oxidantes pesados a bordo e melhorando a eficiência do combustível.
3: Rockwell X-30
O X-30 proposto foi projetado para transportar tripulação e pequenas cargas úteis para a órbita terrestre baixa. Ele teria fornecido um meio rápido e flexível de acesso ao espaço para fins científicos, militares e comerciais. A forma aerodinâmica da nave e os sistemas de proteção térmica deveriam suportar condições extremas de reentrada, permitindo ao mesmo tempo uma aterragem controlada na pista.
Embora o projeto tenha sido cancelado devido a desafios técnicos e financeiros, o programa X-30 contribuiu com pesquisas valiosas para o voo hipersónico, propulsão e ciência dos materiais. Os seus objetivos ambiciosos continuam a influenciar os esforços modernos de desenvolvimento de aviões espaciais em todo o mundo.
2: Buran
O Buran foi a resposta da União Soviética ao vaivém espacial da NASA, desenvolvido pela NPO Molniya e lançado no topo do foguete Energia, construído pela RSC Energia. Concebido como uma nave espacial reutilizável, representava o auge da engenharia aeroespacial soviética, com o objetivo de igualar ou superar as capacidades do vaivém americano em termos de transporte espacial e operações orbitais.
Em contraste com o vaivém espacial, não utilizava um sistema de propulsão interno para entrar em órbita. Dependia do Energia. O veículo de lançamento Energia era um foguetão potente, totalmente descartável e capaz de colocar mais de 100 000 kg em órbita terrestre baixa. Este sistema permitia que o Buran permanecesse sem propulsão durante a subida, conservando o combustível a bordo.
2: Buran
Uma vez em órbita, o Buran dependia dos seus próprios pequenos motores de manobra orbital e propulsores de controlo de reação. Estes eram alimentados por propulsores hipergólicos, proporcionando um controlo preciso para ajustes orbitais, operações de acoplamento e alinhamento de reentrada atmosférica. A ausência de motores principais reduziu a complexidade e melhorou a capacidade de carga útil.
O único voo orbital do Buran, em 1988, foi totalmente automatizado, sem tripulação a bordo, completando duas órbitas antes de aterrar sem falhas. A aterragem automática na pista de Baikonur (pista Yubileiny) foi precisa a poucos metros. Embora tenha sido um triunfo da engenharia, o programa foi cancelado após o colapso da União Soviética. Infelizmente, o orbitador voado foi destruído em 2002, quando um hangar desabou, enquanto outros veículos de teste sobrevivem em Moscovo, Speyer e armazenados em Baikonur.
1: Skylon
O Skylon teve origem no programa HOTOL da Grã-Bretanha na década de 1980. Após o cancelamento do HOTOL, o seu projetista-chefe, Alan Bond, fundou a Reaction Engines Limited em 1989 para continuar o desenvolvimento. Os primeiros trabalhos concentraram-se no revolucionário motor de foguete SABRE, com estudos conceituais e testes de componentes em pequena escala realizados ao longo das décadas de 1990 e 2000.
O método de lançamento do veículo foi concebido para ser semelhante ao de uma aeronave tradicional, rolando por uma pista antes de ascender. O seu design permitiria acelerar pela atmosfera de forma eficiente, contando com propulsão aeróbica em altitudes mais baixas. Uma vez em ar mais rarefeito, o Skylon deveria fazer a transição para o modo de foguete puro, mantendo o impulso sem transportar oxidante excessivo para a subida inicial.
1: Skylon
No coração do Skylon estava o motor SABRE, um sistema híbrido de foguete com respiração atmosférica que teria aspirado oxigénio atmosférico durante a subida inicial, misturando-o com combustível de hidrogénio a bordo. Uma vez acima da atmosfera, teria mudado para um oxidante interno, funcionando como um foguete convencional. Esta capacidade de modo duplo prometia maior eficiência e capacidade de carga útil.
A gestão térmica era fundamental para o projeto, com pré-refrigeradores destinados a resfriar o ar que entrava e evitar o superaquecimento do motor em altas velocidades. Esperava-se que materiais compostos leves e blindagem térmica avançada permitissem um voo hipersónico sustentado. O conceito do Skylon prometia rápida recuperação, reutilização e impacto ambiental reduzido — potencialmente transformando as missões espaciais comerciais e científicas para o Reino Unido e além. No entanto, o progresso permaneceu limitado às demonstrações da tecnologia do motor.
A Reaction Engines testou com sucesso a tecnologia do pré-refrigerador do SABRE, mas nunca construiu um motor ou veículo completo. Em outubro de 2024, a empresa entrou em administração, encerrando o desenvolvimento ativo. Com a Reaction Engines agora extinta, o Skylon continua sendo uma visão ambiciosa, mas não realizada, do retorno da Grã-Bretanha ao espaço.
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