NASA – Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço

Esse artigo foi desenvolvido pelo Laboratório de Pesquisas do Instituto de Tecnologia Pedro HS Pella em parceria com o programa World Surveys vinculado às Iniciativas Globais do Milênio.

Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (em inglês: National Aeronautics and Space Administration — NASA) é uma agência do governo federal dos Estados Unidos responsável pela pesquisa e desenvolvimento de tecnologias e programas de exploração espacial. Sua missão oficial é “fomentar o futuro na pesquisa, descoberta e exploração espacial”.

A NASA foi criada em 29 de julho de 1958, substituindo seu antecessor, do Comitê Consultivo Nacional para a Aeronáutica (em inglês: National Advisory Committee for Aeronautics — NACA).

A NASA foi a responsável pelo envio do homem à Lua (veja projeto Apollo) e por diversos outros programas de pesquisa no espaço. Atualmente ela trabalha em conjunto com a Agência Espacial Europeia, com a Agência Espacial Federal Russa e com alguns países da Ásia para a criação da Estação Espacial Internacional.

A NASA também tem desenvolvido vários programas com satélites e com sondas de pesquisa espacial que viajaram até outros planetas e até, alguns deles, se preparam para sair do nosso sistema solar, sendo a próxima grande meta, que tem atraído a atenção de todos, uma viagem tripulada até o planeta Marte, nosso vizinho.

A ciência da NASA está focada numa melhor compreensão da Terra através do Earth Observing System, na promoção da heliofísica através do trabalho do Heliophysics Research Program, na exploração do sistema solar com missões robóticas avançadas, tais como New Horizons, e na pesquisa astrofísica, aprofundando-se em tópicos como o Big Bang com o auxílio de grandes observatórios.

História

Criação da NASA

Entre o fim de 1957 e o início de 1958 o NACA – National Advisory Committee for Aeronautics (Conselho Nacional para a Aeronáutica), fundado em 1915, começou a estudar quais seriam o trabalho e o papel de uma agência espacial civil, e vários comitês foram formados para examinar o conceito. Em 12 de janeiro de 1958 o NACA organizou uma Comissão Especial de Tecnologia Espacial, dirigida por Guyford Stever. Esta comissão fez uma consulta ao programa de grandes foguetes da Army Ballistic Missile Agency, dirigida então por Wernher von Braun.

Em 14 de janeiro de 1958, o Diretor da NACA, Hugh Dryden, declarou:

“É de grande urgência e importância para o nosso país, tanto na consideração do nosso prestígio como uma nação, bem como das necessidades militares, que o desafio representado pelo Sputnik seja encarado através de um enérgico programa de pesquisa e desenvolvimento para a conquista do espaço … Assim, propõe-se que a investigação científica seja da responsabilidade de uma agência nacional civil … O NACA é capaz, pela sua rápida expansão e pela extensão do seu esforço, de prover liderança na tecnologia espacial.”

Lançado em 31 de janeiro de 1958, o Explorer 1, oficialmente o Satélite 1958 Alpha, tornou-se o primeiro satélite dos Estados Unidos. Em 5 de março James Rhyne Killian, presidente do PSAC (o Conselho Científico Presidencial) escreveu um memorando ao presidente Eisenhower incentivando a criação de um programa espacial civil a partir de um NACA fortalecido e reorientado, que poderia expandir seu programa de investigação com um mínimo de demora. No final de março um relatório do NACA apresentou recomendações para posteriormente desenvolver um foguete em três estágios alimentado a fluoreto de hidrogênio.

Em abril de 1958 Eisenhower fez no Congresso dos EUA um discurso favorecendo uma agência espacial civil nacional e apresentou um projeto de lei para a criação de uma agência nacional de aeronáutica e espaço. O antigo campo de pesquisa do NACA mudaria para incluir desenvolvimento, gerenciamento e operações em grande escala. O Congresso dos EUA aprovou a lei com ligeiros ajustes, formalizando o National Aeronautics and Space Act em 16 de julho de 1958. Apenas dois dias depois o grupo de Von Braun apresentou um relatório preliminar criticando severamente a duplicação de esforços e a falta de coordenação entre as diversas organizações associadas aos programas espaciais dos Estados Unidos. A Comissão de Stever concordou com as críticas do grupo de Von Braun, e um projeto final foi publicado vários meses depois, em outubro.

Em 29 de julho de 1958 Eisenhower assinou o National Aeronautics and Space Act, instituindo a NASA. Quando iniciou suas operações em 1 de outubro de 1958, a NASA absorveu integralmente o antigo NACA, com todos os seus 8 mil funcionários, um orçamento anual de 100 milhões de dólares, três laboratórios de pesquisa principais (Langley Aeronautical Laboratory, Ames Aeronautical Laboratory e Lewis Flight Propulsion Laboratory) e duas instalações pequenas de teste.

Elementos da Army Ballistic Missile Agency, da qual fazia parte a equipe de Von Braun, e o Naval Research Laboratory, foram incorporados à NASA. Uma contribuição significativa para a entrada da NASA na corrida espacial com a União Soviética foi a tecnologia do programa alemão de foguetes V-2 (liderado por Von Braun), que por sua vez incorporou tecnologia de Robert Goddard. Programas de investigação da Força Aérea e muitos dos primeiros programas espaciais da ARPA também foram transferidos para a NASA.

Em dezembro de 1958 a NASA obteve o controle do Jet Propulsion Laboratory, uma instalação operada pelo California Institute of Technology.

Primeiros voos espaciais tripulados

A NASA já operou e opera inúmeros programas, desde missões interplanetárias a satélites terrestres. 31 missões já foram encerradas e em 2010 quase noventa estão ainda em andamento.

Programa X-15 (1954-1968)

A NASA herdou a aeronave experimental de pesquisa hipersônica movida a foguete X-15 da NACA, desenvolvida em conjunto com a Força Aérea e a Marinha dos Estados Unidos. Três aviões foram construídos a partir de 1955. O X-15 foi lançado da asa de um dos dois Boeing B-52 Stratofortresses da NASA, cauda NB52A número 52-003, e NB52B, cauda número 52-008 (conhecido como Balls 8). A liberação ocorreu a uma altitude de cerca de 45 000 pés (14 km) e a uma velocidade de cerca de 500 milhas por hora (805 km/h).

Doze pilotos foram selecionados para o programa da Força Aérea, Marinha e NACA. Um total de 199 voos foram realizados entre junho de 1959 e dezembro de 1968, resultando no recorde mundial oficial para a maior velocidade já alcançada por uma aeronave com tripulação e uma velocidade máxima de Mach 6,72, ou 4 519 milhas por hora (7 273 km/h). O recorde de altitude para o X-15 foi de 354 200 pés (107,96 km).

Oito dos pilotos receberam o distintivo “Asas de Astronauta” da Força Aérea por voar acima de 260 000 pés (80 km), e dois voos de Joseph A. Walker excederam 100 quilômetros (330 000 pés), qualificando-se como um voo espacial de acordo com a Federação Aeronáutica Internacional.

O programa X-15 empregou técnicas mecânicas usadas nos programas posteriores de voos espaciais tripulados, incluindo jatos de sistema de controle de reação para controlar a orientação de uma espaçonave, trajes espaciais e definição de horizonte para navegação. Os dados de reentrada e pouso coletados foram valiosos para a NASA no projeto do ônibus espacial.

Programa Mercury (1958–1963)

Realizado sob a pressão da concorrência entre os EUA e a União Soviética que existiu durante a Guerra Fria, o Programa Mercury foi iniciado em 1958 e lançou a NASA no caminho da exploração humana do espaço com as missões destinadas a descobrir se o homem poderia sobreviver no espaço sideral. Representantes do Exército, Marinha e Força Aérea dos EUA foram selecionados para prestar assistência à NASA. Em 5 de maio de 1961 o astronauta Alan Shepard se tornou o primeiro estadunidense no espaço pilotando a Freedom 7 em um voo suborbital de 15 minutos. John Glenn se tornou o primeiro estadunidense a orbitar a Terra em 20 de fevereiro de 1962 durante o voo da Friendship 7.

Projeto Gemini (1961–1966)

O Projeto Gemini se concentrou em realizar experimentos e desenvolver e praticar as técnicas necessárias para missões lunares. O primeiro voo Gemini com astronautas a bordo, o Gemini III, foi pilotado por Gus Grissom e John Young em 23 de março de 1965. Seguiram-se mais nove missões, mostrando que eram possíveis o voo espacial humano de longa duração e o encontro e acoplagem com um outro veículo no espaço, além de coletar dados médicos sobre os efeitos da microgravidade sobre os seres humanos.

As missões Gemini incluíram as primeiras caminhadas espaciais estadunidenses e o uso de novas manobras orbitais como encontro e acoplamento.

Projeto Apollo (1960–1972)

A percepção do público estadunidense sobre a liderança soviética na corrida espacial (colocando o primeiro humano no espaço) motivou o presidente John F. Kennedy a pedir ao Congresso dos Estados Unidos em 25 de maio de 1961 que comprometesse o governo federal com um programa de aterrissagem de um homem na Lua no final da década de 1960, o que efetivamente lançou o Programa Apollo.

O projeto Apollo foi um dos programas científicos estadunidenses mais caros de todos os tempos. Custou mais de 20 bilhões de dólares na década de 1960 ou cerca de 225 bilhões de dólares em valores atuais. (Em comparação, o Projeto Manhattan custou cerca de 28,8 bilhões de dólares, contabilizando a inflação.) Ele usava os foguetes Saturno como veículos de lançamento, que eram muito maiores do que os foguetes construídos para projetos anteriores.

A espaçonave também era maior; tinha duas partes principais, o Módulo de Comando e Serviço Apollo (CSM, sigla em inglês) e o Módulo Lunar Apollo (LM), que deveria ser deixado na Lua, sendo que apenas o módulo de comando (CM), contendo os três astronautas, retornaria à Terra.

A segunda missão tripulada, a Apollo 8, trouxe astronautas pela primeira vez em um voo ao redor da Lua em dezembro de 1968. Pouco antes, os soviéticos haviam enviado uma espaçonave não tripulada ao redor da Lua.

Nas duas missões seguintes, manobras de atracação que eram necessárias para o pouso na Lua foram praticadas e, finalmente, o pouso na Lua foi feito na missão Apollo 11 em julho de 1969.

A primeira pessoa a andar na Lua foi Neil Armstrong, que foi seguido 19 minutos depois por Buzz Aldrin, enquanto Michael Collins orbitava acima. Cinco missões Apollo subsequentes também pousaram astronautas na Lua, a última em dezembro de 1972. Ao longo desses seis voos espaciais da Apollo, doze homens caminharam na Lua. Essas missões retornaram uma riqueza de dados científicos e 381,7 kg de amostras lunares.

Os tópicos cobertos por experimentos realizados incluíram mecânica dos solos, meteoroides, sismologia, fluxo de calor, alcance lunar, campos magnéticos e vento solar. O pouso na Lua marcou o fim da corrida espacial; e como um gesto, Armstrong mencionou a humanidade quando pisou na Lua.

Skylab (1965–1979)

O Skylab foi a primeira e única estação espacial construída de forma independente nos Estados Unidos. Concebida em 1965 como uma oficina a ser construída no espaço a partir de um estágio superior do Saturno IB gasto, a estação de 169 950 lb (77 088 kg) foi construída na Terra e lançada em 14 de maio de 1973, no topo dos dois primeiros estágios de um Saturno V, em uma órbita de 235 milhas náuticas (435 km) inclinada a 50° em relação ao equador. Danificado durante o lançamento pela perda de sua proteção térmica e um painel solar de geração de eletricidade, foi reparado para receber sua primeira tripulação. Foi ocupado por um total de 171 dias por três tripulações sucessivas em 1973 e 1974.

Incluía um laboratório para estudar os efeitos da microgravidade e um observatório solar.

A NASA planejou uma doca do ônibus espacial e elevar o Skylab a uma altitude segura mais alta, mas o ônibus espacial não estava pronto para voar antes da reentrada do Skylab em 11 de julho de 1979.

Para reduzir o custo, a NASA usou um dos foguetes Saturno V originalmente reservados para uma missão cancelada do Programa Apollo para lançar o Skylab. As espaçonaves Apollo foram usadas para transportar astronautas de e para a estação. Três tripulações de três homens permaneceram a bordo da estação por períodos de 28, 59 e 84 dias. O volume habitável do Skylab era de 11 290 pés cúbicos (320 m³), que era 30,7 vezes maior do que o Módulo de Comando Apollo.

Apollo-Soyuz (1972-1975)

Em 24 de maio de 1972, o então presidente estadunidense Richard M. Nixon e o primeiro-ministro soviético Alexei Kosygin assinaram um acordo convocando uma missão espacial tripulada conjunta e declarando a intenção de que todas as futuras naves espaciais tripuladas internacionais fossem capazes de acoplar umas às outras.

Isso autorizou o Projeto de Teste Apollo–Soyuz (ASTP, sigla em inglês), envolvendo o encontro e acoplamento na órbita da Terra de um módulo de comando e serviço da Apollo excedente com uma espaçonave Soyuz. A missão ocorreu em 17 de julho de 1975. Este foi o último voo espacial humano dos Estados Unidos até o primeiro voo orbital do ônibus espacial em abril de 1981.

A missão incluiu experimentos científicos conjuntos e separados e forneceu experiência útil de engenharia para futuros voos espaciais conjuntos entre Estados Unidos e Rússia (Estado sucessor da União Soviética), como o programa Shuttle-Mir e a Estação Espacial Internacional. Simbolicamente, o acoplamento Apollo–Soyuz marcou o fim da corrida espacial.

Voos espaciais tripulados modernos

Ônibus espacial (1972–2011)

O ônibus espacial se tornou o principal foco da NASA no final dos anos 1970 e 1980. Originalmente planejado como um veículo totalmente reutilizável, o projeto foi alterado para usar um tanque de propelente externo descartável para reduzir o custo de desenvolvimento, e quatro orbitadores do ônibus espacial foram construídos em 1985. O primeiro a ser lançado, Columbia, o fez em 12 de abril, 1981, o 20º aniversário do primeiro voo espacial humano.

Seus principais componentes eram um avião espacial orbitador com um tanque de combustível externo e dois foguetes de lançamento de combustível sólido ao lado. O tanque externo, maior do que a própria espaçonave, era o único componente importante que não era reutilizado.

O ônibus espacial podia orbitar em altitudes de 185-643 km (115-400 milhas) e transportar uma carga útil máxima (para órbita baixa) de 24 400 kg (54 000 lb). As missões podiam durar de 5 a 17 dias e as tripulações podiam ter de dois a oito astronautas.

Em 20 missões (1983–1998), o ônibus espacial transportou o Spacelab, projetado em cooperação com a Agência Espacial Europeia (ESA). O Spacelab não foi projetado para voos orbitais independentes, mas permaneceu no compartimento de carga do ônibus espacial enquanto os astronautas entravam e saíam por uma eclusa de descompressão.

Em 18 de junho de 1983, Sally Ride se tornou a primeira mulher americana no espaço, a bordo do Challenger durante a missão STS-7. Outra famosa série de missões foi o lançamento e, posteriormente, o reparo bem-sucedido do Telescópio Espacial Hubble em 1990 e 1993, respectivamente.

A frota de ônibus espaciais perdeu dois orbitadores e 14 astronautas em dois desastres: o Challenger em 1986 e o Columbia em 2003. Enquanto a perda de 1986 foi mitigada pela construção do ônibus espacial Endeavour a partir de peças de reposição, a NASA não construiu outro orbitador para substituir a segunda perda.

O programa do ônibus espacial da NASA tinha 135 missões quando terminou com o pouso bem-sucedido do ônibus espacial Atlantis no Centro Espacial Kennedy em 21 de julho de 2011. O programa durou 30 anos com mais de 300 astronautas enviados ao espaço.

Estação Espacial Internacional (1993–presente)

A Estação Espacial Internacional (EEI) combina o projeto da estação espacial Freedom da NASA com a estação soviética/russa Mir-2, a estação europeia Columbus e o módulo de laboratório japonês Kibō.

A NASA planejou originalmente na década de 1980 desenvolver sozinha a Freedom, mas as restrições orçamentárias levaram à fusão desses projetos em um único programa multinacional em 1993, administrado pela NASA, a Agência Espacial Federal Russa (RKA), a Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense (CSA).

A estação consiste em módulos pressurizados, treliças externas, painéis solares e outros componentes, que foram fabricados ao redor do mundo e foram lançados pelos foguetes russos Proton e Soyuz e os ônibus espaciais estadunidenses. A montagem em órbita começou em 1998, a conclusão do Segmento Orbital dos EUA ocorreu em 2019 e a conclusão do Segmento Orbital Russo ocorreu em 2010, embora haja alguns debates sobre se novos módulos devem ser adicionados ao segmento.

A propriedade e o uso da estação espacial são estabelecidos em tratados e acordos intergovernamentais que dividem a estação em duas áreas e permitem que a Rússia retenha a propriedade total do Segmento Orbital Russo (com exceção do Zarya), com o segmento orbital dos EUA alocado entre os outros parceiros internacionais.

As missões de longa duração à EEI são chamadas de expedições. Os membros da tripulação da expedição normalmente passam cerca de seis meses na EEI. O tamanho inicial da tripulação da expedição era de três pessoas, temporariamente reduzido para dois após o desastre do Columbia.

Desde maio de 2009, o tamanho da tripulação de expedição era de seis membros, o que deverá ser aumentado para sete, o número para o qual a EEI foi projetada, uma vez que o Programa de Tripulações Comerciais se torne operacional. A EEI está continuamente ocupada há 21 anos, tendo superado o recorde anterior da Mir; e foi visitada por astronautas e cosmonautas de 15 nações diferentes.

A estação pode ser vista a partir da Terra a olho nu e, em 2021, era o maior satélite artificial na órbita terrestre com massa e volume maiores do que qualquer estação espacial anterior.

A espaçonave Soyuz entrega os membros da tripulação, fica atracada para as missões de meio ano e os leva de volta para casa. Várias naves espaciais de carga sem tripulação fornecem serviço para a EEI; eles são a espaçonave russa Progress, que tem feito isso desde 2000, o Veículo de Transferência Automatizado (ATV) europeu desde 2008, o Veículo de Transferência H-II (HTV) japonês desde 2009, o SpaceX Dragon de 2012 a 2020 e a espaçonave estadunidense Cygnus desde 2013.

O ônibus espacial, antes de sua aposentadoria, também era usado para transferência de carga e frequentemente trocava membros da tripulação da expedição, embora não tivesse a capacidade de permanecer atracado durante sua estada. Até que outra nave espacial com tripulação dos Estados Unidos esteja pronta, os membros da tripulação viajarão de e para a Estação Espacial Internacional exclusivamente a bordo da Soyuz. O maior número de pessoas ocupando a EEI foi treze; isso ocorreu três vezes durante as últimas missões de montagem.

Em 29 de março de 2019, a EEI estava programada para ter sua primeira caminhada espacial exclusivamente feminina, mas foi adiada; Jessica Meir e Christina Koch realizaram a primeira caminhada espacial exclusivamente feminina em 18 de outubro, como parte de uma longa série de atualizações nos sistemas de energia e observatórios de física da EEI.

O programa EEI deve continuar ativo até 2030.