400 km em 19h? Por que demora para a cápsula chegar à Estação Espacial?

A Nasa realizou neste final de semana algo inédito: um lançamento a partir de solo norte-americano, usando uma empresa privada. Os astronautas Robert Behnken e Douglas Hurley decolaram do Centro Espacial John F. Kennedy, no Cabo Canaveral, Flórida (EUA), às 16h10 (horário de Brasília), no foguete Falcon 9, da SpaceX, a companhia de Elon Musk. Dezenove horas depois, chegaram à ISS (Estação Espacial Internacional), onde fizeram com sucesso a acoplagem da cápsula Crew Dragon.

A estação orbita a Terra a 408 km de altitude, uma distância como aquela entre Rio de Janeiro e São Paulo —por isso, é fácil vê-la quando olhamos para o céu. Mas, essa informação deixou muitos internautas confusos: 19 horas para percorrer 400 km numa velocidade de foguete? Como assim?

Existe uma explicação: a viagem não é em linha reta, como um elevador. Além disso, são dois objetos em movimento a milhares de quilômetros por hora, então acoplar um ao outro é uma tarefa extremamente difícil, que requer extrema precisão e pode levar muitas horas ou dias para ser concluída.

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É preciso considerar a gravidade, as órbitas e as posições relativas entre os dois objetos.

"Não é como uma viagem por uma estrada na Terra. É uma ciência extremamente complexa, feita em velocidade altíssima, uma verdadeira Fórmula 1 espacial. Ainda não chegamos no nível Star Trek de facilidade e rapidez"
Julio Lobo, astrônomo do Observatório Municipal de Campinas Jean Nicolini

Primeiro, a cápsula é rapidamente colocada em sua primeira órbita —bem mais baixa que a da Estação Espacial. Doze minutos após o lançamento, a Crew Dragon já estava lá, "perto" da ISS. Mas então ela precisa dar voltas na Terra (orbitar), cada vez mais altas —um processo chamado Transferência de Hohmann.

Ao mesmo tempo, faz verificações do sistema e calcula o melhor ponto de aproximação.

Para definir a aproximação, é preciso tempo. São feitos diversos cálculos aqui da Terra, mas só quando você está na órbita real é que terá a trajetória precisa e acumulará dados para calcular com precisão. Sempre há pequenas variações de altitude, velocidade e tempo, que precisam ser consideradas e ajustadas
Naelton Araújo, astrônomo da Fundação Planetário da Cidade do Rio de Janeiro

Lá em cima, sob baixa gravidade, qualquer acelerada te leva longe e você não quer acabar perdido no espaço profundo. Então, a cápsula fica com o motor desligado a maior parte do tempo —isso ainda ajuda a economizar combustível e poupar os equipamentos. Ele só é usado na subida e para refinar a trajetória, nas chamadas "queimas de correção" (correction burns), como se fossem pequenas pisadas no acelerador de tempos em tempos.

• Veja aqui a explicação detalhada da velocidade da cápsula: 30 vezes mais rápida que um jato

Vale lembrar que a ISS viaja a quase 27.000 km/h, em uma órbita circular ao redor da Terra —demora cerca de 93 minutos para dar uma volta completa. A Crew Dragon foi lançada em uma velocidade similar. Imagine uma perseguição nesta velocidade!

"O processo de atracar na ISS é muito delicado. Leva 19h para, em um processo gradativo, aproximar-se com pequena velocidade relativa. É a forma mais segura de atracar. Outra nave se aproximar rapidamente seria muito perigoso. A ideia é ir perseguindo e se aproximando aos poucos. Estamos falando em velocidade relativa, já que ambas orbitam a Terra em altíssima velocidade nominal", explicou Dulcídio Braz Jr, professor de Física e blogueiro de Tilt.

A melhor tática, então, é se deixar ser alcançado pelo seu alvo. A cápsula se posiciona em uma órbita levemente mais rápida que a da Estação Espacial —completando uma volta em 86 minutos, por exemplo. Quanto mais baixa a órbita, mais rápida ela é (pois o 'círculo' percorrido é menor).

Então, já com todos os cálculos prontos, é preciso fazer uma última Transferência de Hohmann para a exata altitude da ISS, se colocando logo à frente dela. Pronto! De perseguidora, a cápsula passou a ser perseguida.

Agora a parte mais radical: dar um "cavalo de pau". Os astronautas pisam nos freios e fazem uma curva em U, giram 180 graus e ativam os motores uma última vez, para reduzir a velocidade. Com a cápsula apontando para a ISS, assistem-na chegar perto. Aí é "só" alinhar e acoplar.

A cápsula, então, é pressurizada e os astronautas podem sair. Behnken e Hurley estiveram previamente em quarentena antes de encontrar as outras três pessoas que moram na ISS: Chris Cassidy, da Nasa, Anatoly Ivanishin e Ivan Vagner, da Roscosmo (agência russa). Eles devem permanecer lá até agosto.

O lançamento é o primeiro passo do Projeto Artemis, coordenado pela Nasa, que quer colocar uma mulher na Lua até 2024. O objetivo final é que humanos pisem pela primeira vez em Marte, algo previsto para 2030.

"Foi um belo início. Eu lembro de quando eu era criança, ficávamos naquela expectativa para ver o lançamento das missões Apollo, do homem na Lua. Hoje deu para sentir um pouco disso. Vimos trajes modernos, uma ampla divulgação pelas redes sociais. Quem sabe vai inspirar crianças e jovens brasileiros a optarem pela carreira científica e teremos mais futuros astronautas", acredita Julio Lobo.