Por que a SpaceX Starship é preta e prateada

Hoje cedo, aninhado no extremo sul do Texas, perto da pequena vila de Boca Chica, estava um foguete espacial não tão pequeno: o megafoguete Starship da SpaceX.

Quando o sol da manhã surgiu no horizonte, brilhando no invólucro de aço prateado do foguete, a Starship foi lançada em direção ao espaço pela primeira vez. Não chegou ao espaço. Explodiu logo após a decolagem. Mas isso não impedirá a SpaceX de continuar a construir mais protótipos de Starships e tentar novamente, porque o fundador Elon Musk tem planos muito grandes para este foguete igualmente enorme.

O Starship não é apenas o maior e mais poderoso foguete do mundo, mas também parece diferente de tudo que a SpaceX já construiu. Na verdade, ele não se parece com nenhum outro foguete do mundo.

Conforme mostrado abaixo, o mega-foguete consiste em dois estágios. O propulsor de foguete do primeiro estágio, chamado Super Heavy (na extrema esquerda), é completamente prateado, enquanto a espaçonave do segundo estágio, apelidada de Starship, é metade prata, metade preta.

Este esquema de cores preto-prateado é uma grande mudança em relação aos foguetes Falcon 9 brancos da SpaceX ou ao Sistema de Lançamento Espacial laranja e branco da NASA.

Então, por que as especificações chamativas, SpaceX?

A aparência principalmente prateada da Starship vem de um tipo de liga não corrosiva chamada aço inoxidável da série 300. É a primeira vez que alguém faz um foguete com esse material desde a década de 1950.

A razão pela qual a maioria das empresas de foguetes evita o aço é porque ele é pesado, e quanto mais pesado for o seu foguete, menos carga você pode carregar para o espaço nos mesmos tanques de combustível.

Em vez disso, a estrutura externa da maioria dos foguetes é construída com metais duráveis, mas leves, como alumínio e titânio. O titânio é ótimo para manter um foguete leve, mas pode custar de 15 a 20 vezes mais do que o aço.

É por isso que, em 2019, a SpaceX substituiu as aletas de grade de titânio de seus foguetes Falcon 9 por aletas de aço soldadas. No entanto, o custo não é a única razão pela qual a SpaceX agora prefere o aço ao invés do titânio em seus foguetes.

De acordo com especialistas em ciência de materiais, o aço funciona melhor em condições extremas de temperatura do que o titânio. Isso significa tanto calor extremo, como durante o lançamento e reentrada atmosférica, mas também frio extremo, como no espaço profundo.

E isso é importante, já que a missão da Starship é eventualmente transportar humanos para a lua e Marte, expondo a espaçonave a temperaturas tão frias quanto -455 graus Fahrenheit (-270 graus Celsius), o que poderia tornar a maioria dos materiais de foguetes fracos, quebradiços e propensos a rachaduras. ou pausas.

O aço inoxidável, por outro lado, aumenta de resistência nessas temperaturas criogênicas, tornando-o ideal para viagens espaciais profundas.

Além disso, Mike Gruntman, professor de astronáutica da Universidade do Sul da Califórnia, disse ao Insider: "É essencial usar aço inoxidável para evitar a corrosão. O revestimento do veículo é submetido a cargas dinâmicas durante a subida motorizada pela atmosfera - portanto, a resistência estrutural dos materiais também é importante. Além disso, o preço também desempenha um papel."

A nave estelar tem um ventre preto, semelhante aos ônibus espaciais da NASA, e por razões semelhantes também.

O preto é uma série de ladrilhos hexagonais resistentes ao calor feitos de sílica, projetados para proteger a espaçonave de temperaturas escaldantes ao reentrar na atmosfera da Terra.

Você pode ver um close desses ladrilhos em ação de vários lança-chamas neste vídeo que o fundador e CEO da SpaceX, Elon Musk, postou no Twitter em março de 2019:

Uma diferença entre os ladrilhos da nave estelar e os dos ônibus espaciais é sua forma hexagonal. Os ladrilhos das naves eram quadrados.

Quando um usuário do Twitter perguntou sobre a forma incomum do ladrilho, Musk respondeu que os ladrilhos hexagonais "não deixam um caminho reto para o gás quente acelerar pelas lacunas".

Em outras palavras, é uma medida extra para evitar que a espaçonave superaqueça e exploda na reentrada.

A razão é simples: custo.

O branco absorve a menor quantidade de calor entre todas as cores do espectro visível, o que ajuda a manter o foguete o mais frio possível. E isso é importante porque o combustível de foguete normalmente precisa ser mantido em temperaturas entre -297 graus Fahrenheit e -432 graus Fahrenheit.