Preparados para o lançamento

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Materiais Inflamáveis & Combustíveis

Preparados para o lançamento

Por Jesse Roman

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A indústria espacial comercial movimenta mais de 330 bilhões de dólares por ano em todo o mundo e está preparada para uma rápida expansão. As comunidades de todo o país tentam participar do movimento criando espaçoportos, mas pode ser difícil encontrar orientação para construir e operar as instalações. Para ajudar, a NASA pediu à NFPA que explore a possibilidade de criar uma nova norma sobre a construção e operação de espaçoportos.

Por volta de três anos atrás, o governo do Condado de Camden, na Geórgia, encarregou o administrador do condado, Steve Howard, de encontrar uma forma de construir um espaçoporto. Seduzidos pelas perspectivas financeiras duma indústria espacial comercial que movimenta mais de 335 bilhões de dólares por ano (e crescendo), a comissão imaginou instalações com capacidade para lançar, e eventualmente por em terra, até 12 foguetes comerciais por ano, que transportariam satélites, carga, equipamento de pesquisa e mais até a órbita terrestre.

“Mas não se trata apenas de lançar foguetes – esse é somente o catalisador. Existem todas essas oportunidades residuais que vêm junto com isso,” disse Howard, com a destreza dum agente de vendas que acredita sinceramente na visão e teve anos de pratica na conversa. Além dos milhões de dólares que as instalações poderiam produzir cobrando os lançamentos, Howard acredita que o espaçoporto poderia também impulsionar um centro de pesquisa e inovação no condado, criando centenas de postos de trabalho bem remunerados, inspirar uma geração de estudantes e atrair milhares de turistas a cada ano para observar o lançamento dos poderosos foguetes para o espaço.

Isto é, se for construído.

Desde que foi concebida a visão do espaçoporto em Camden, Howard se concentrou no projeto como seu porta-voz e líder. Ele tem reuniões regulares com executivos das companhias da indústria espacial comercial, que o procuram para saber mais e oferecer futuro espaço de lançamento inestimável. Ele tem reuniões frequentes com uma miríade de agências federais, assim como entidades locais interessadas, como a base naval vizinha e os departamentos de gerenciamento de emergências. Ele reuniu também um grupo de consultores – desde membros da indústria espacial privada até generais da Força Aérea aposentados para ajudá-lo a navegar o processo detalhado de licenciamento dos espaçoportos requerido pela Administração Federal de Aviação (FAA, da sigla em inglês).

“Eu digo em jeito de brincadeira que tenho mais generais que Donald Trump,” disse Howard à equipe que criou para compilar a informação necessária à preparação dos documentos de impacto ambiental e segurança exigidos pela FAA. “Por mais trabalhoso, complexo e caro que seja o processo, eu vejo isso do outro lado e entendo às vezes porque deve ser assim. Este é um renascimento da indústria espacial que está apenas começando. Não é um processo ordinário”.

De fato, construir um local de lançamento comercial de foguetes é tudo menos ordinário, mesmo para pessoas com anos de experiência. Com a indústria espacial comercial pronta para o crescimento e uma demanda considerável de espaço de lançamento até a estratosfera, essa complexidade e falta de diretrizes accessíveis é um motivo de preocupação para a indústria. Para ajudar, a NASA submeteu recentemente um pedido à NFPA para explorar a possibilidade de criar uma nova norma sobre a construção e operação de espaçoportos.

“Se você é um inspetor de incêndio ou uma autoridade competente (ACJ) que tenta entender e descobrir como construir um espaçoporto, como garantir a segurança e como responder e fazer o planejamento de emergência, eu tenho pena de você,” disse Jason Scott, diretor de programa para a proteção contra incêndio da NASA e chefe de proteção contra incêndio do Marshall Space Flight Center da NASA, em Huntsville, Alabama. As mesmas preocupações existem para as operações de emergência, ele acrescentou. “Para construir um espaçoporto comercial hoje, você deve usar alguns elementos da NASA ou da Força Aérea, ou documentos publicados pela FAA. Alguns desses códigos se contradizem entre si, quando um diz que deveria ser verde o outro diz que deveria ser vermelho... de fato não existe uma boa orientação.”

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DITO DE FORMA SIMPLIFICADA, os espaçoportos são para as viagens espaciais aquilo que os aeroportos são para as viagens aéreas – um lugar para abastecer, armazenar e preparar foguetes e lançá-los em órbita e, cada vez mais, trazê-los de volta para a terra de forma segura, como a companhia SpaceX fez com muito alarde com o voo do Falcon Heavy no início de fevereiro. Cada espaçoporto varia um pouco na sua configuração, mas todos têm os elementos básicos que se podem esperar: tanques de combustíveis e propelentes poderosos; pistas cumpridas para lançamentos horizontais, ou grandes plataformas de lançamento de concreto armado e estruturas de serviço para os lançamentos verticais; um conjunto de equipamento elétrico e de comunicações sofisticado; tanques de água para inundar as instalações de lançamento durante a decolagem para reduzir a possível propagação do fogo e abafar a grande energia acústica que poderia danificar o foguete e a área de lançamento e todos os encanamentos, edifícios anexos, equipamento e maquinaria necessários para operar esse tipo de instalações. Hoje existem dez espaçoportos comerciais licenciados distribuídos nos Estados Unidos, de acordo com a FAA – havia três uma década atrás – e pelo menos quatro estão sendo analisados através do processo de licenciamento da FAA. 

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Alguns pensam que a dinâmica recente é apenas o início. As viagens espaciais, que foram domínio exclusivo dos governos federais, evoluíram rapidamente na ultima década, para se tornarem um empreendimento comercial rentável para companhias que querem ganhar contratos lucrativos de pesquisa e fornecimento  com o governo e responder a uma demanda corporativa em expansão. A televisão, as comunicações, as imagens, a pesquisa, os sistemas de posicionamento global, os interesses acadêmicos e outros mais estão procurando as empresas privadas para ajudá-los a por o equipamento em órbita.

Impulsionada por essas e outras perspectivas, como a legislação recentemente adotada, que permite às companhias ficarem com os recursos coletados dos corpos celestes, a indústria espacial privada atraiu níveis sem precedentes de investimentos nos últimos anos. O setor privado investiu aproximadamente dez bilhões de dólares na indústria espacial comercial nos últimos dois anos, mais que duplicando os investimentos totais realizados nos oito anos anteriores combinados, de acordo com a Commercial Spaceflight Corporation, um grupo de apoio da indústria.

Não é surpreendente que tenha havido avanços rápidos na inovação. Empresas grandes e bem financiadas, como a SpaceX, de Elon Musk, e a Blue Origin, de Jeff Bezos, lançaram, pousaram em terra e, no caso de SpaceX, reutilizaram foguetes com êxito, reduzindo drasticamente os custos por lançamento. A Virgin Galactic, de Richard Branson, recebeu mais de setecentos depósitos de turistas espaciais que querem participar de voos na orbita baixa da terra – voos de curta duração a 2000 km de altitude ou menos – a 250.000 dólares por voo, que poderiam começar já este ano. Muitas outras companhias como a Boeing, Orbital ATK, Sierra Nevada Corp., Stratolaunch, Vector e outras avançaram agressivamente com os testes e pesquisa para novos foguetes.

Grande parte desse crescimento foi apoiada pela NASA, com uma política que tentou favorecer ativamente o crescimento da indústria espacial comercial por mais de uma década. A posição do governo dos Estados Unidos tem sido, desde pelo menos o ano 2006, que uma indústria espacial comercial robusta pode impulsionar a inovação, promover os interesses dos Estados Unidos e resultar num acesso mais barato ao espaço para a indústria e os contribuintes. A NASA já entregou às companhias privadas mais missões de rotina na orbita baixa terrestre, como viagens de aprovisionamento da Estação Espacial Internacional, liberando a NASA para projetos mais ambiciosos de exploração do espaço profundo e missões tripuladas a Marte.

“Não é diferente do que fez a NASA com a aeronáutica muitos anos atrás, quando era apenas o governo que operava os aviões – finalmente, chegamos a um ponto onde fazia sentido entregar isso às entidades comerciais,” disse Scott. “Pensamos que estamos nesse ponto agora com o espaço. Está começando a ser um negócio cada vez mais inteligente para as empresas que fornecem serviços na órbita baixa terrestre, especialmente com o desenvolvimento de satélites de tamanho menor e mais baratos.”

Como aconteceu com a comercialização da indústria privada das viagens aéreas, a infraestrutura de apoio é essencial para o crescimento.  Hoje, quase todos os espaçoportos comerciais do país, como Space Florida, na Estação da Força Aérea de Cape Canaveral, ou a Commercial Spaceflight Authority, nas instalações de Wallops Flight Facility, aproveitam instalações da Força Aérea ou da NASA construídas pelo governo. A Spaceport America, no Novo México, se tornou a primeira instalação espacial comercial do país construída sem infraestrutura existente do governo quando abriu em 2008. O espaçoporto proposto por Camden seria outra. A FAA está analisando outras instalações prometedoras para futuros lançamentos no Colorado e na Florida.

Com mais instalações comerciais criadas a partir do zero, como Camden, licenciadas e construídas sem assistência da infraestrutura existente construída pelo governo, a falta de normas nacionais de consenso para projetar, construir e administrar as instalações de forma segura poderia apresentar problemas e colocar as autoridades competentes numa situação difícil e sem recursos para apoiá-las, disse Scott. Sem uma abordagem normativa, mesmo as instalações dos espaçoportos do governo podem ter pequenas diferenças entre elas, dependendo de que entidade as construiu e quando.

“Você encontrará diferenças no layout, como a distância entre plataformas de lançamento, a localização dos tanques de combustível, a distância permitida entre tanques de combustíveis, que distância tem entre o oxigênio líquido e o hidrogênio líquido e o metano líquido – tudo isso será diferente dependendo de qual agência estiver envolvida,” disse Scott. “Será muito importante nesta transição para o mundo comercial que sejamos muito claros quanto aos riscos e como lidar de forma especifica com sua mitigação.”

Para proporcionar maior clareza aos promotores, os responsáveis pela aplicação dos códigos e a indústria, a NASA submeteu um pedido à NFPA para considerar a criação duma nova norma sobre espaçoportos. O documento proposto deveria “proporcionar orientação sobre a construção e as operações de instalações usadas para abrigar, manter e operar foguetes, aeronaves espaciais e outros veículos similares,” de acordo com a proposta de projeto. O Conselho de Normas da NFPA ainda não tomou uma decisão quanto a esse pedido.

Contudo, já está encaminhada outra atividade relacionada com a NFPA. No verão passado, a Fundação de Pesquisa Para a Proteção Contra Incêndio (FPRF) contratou a Universidade do Maryland para realizar uma análise abrangente das normas e orientações existentes sobre espaçoportos, os riscos de incêndio conhecidos que apresentam e qualquer lacuna que possa existir. O painel consultivo inclui Scott, assim como representantes da SpaceX, a FAA e o comandante de bombeiros da Wallops Flight Facility, e outros. O relatório será publicado em abril.

“Nossa meta é tomar esses documentos orientadores existentes, juntá-los e tentar registrar onde se encontra cada coisa,” disse Michael Gollner, professor de engenharia de proteção contra incêndio da Universidade do Maryland, coautor do relatório. “Cabe ao painel técnico do projeto decidir qual será o próximo passo. Precisamos de uma norma para juntar toda essa informação? Precisamos de diretrizes? Como conseguimos os recursos para as autoridades locais? Quem podem contatar? Espero que esta seja a discussão que surgirá da análise.

A falta de normas nacionais de consenso não atrasou o espaçoporto de Camden, de acordo com os funcionários. Isso, contudo, obrigou o grupo a mobilizar seus recursos.

Andrew Nelson, presidente e fundador da Nelson Aerospace Consulting Associates e presidente do Subcomitê sobre espaçoportos na Commercial Space Federation, esteve ajudando Camden no processo de licenciamento do espaçoporto pela FAA. Talvez o principal obstáculo para qualquer espaçoporto novo seja o relatório de impacto ambiental (RIMA), que avalia o impacto dum espaçoporto sobre o ambiente próximo e as comunidades. Ao mesmo tempo, o espaçoporto deve também completar uma análise de segurança completa como parte do CFR 14 Parte 420, Licença para Operar um Local de Lançamento, que é onde intervém Nelson, ex-CEO duma companhia de foguetes.

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Além de analisar o layout e a localização do sítio, a FAA requer uma avaliação da localização de explosivos que detalhe as instalações propostas para substâncias que apresentam riscos explosivos e as distâncias mínimas admissíveis entre elas, assim como as quantidades e tipos de combustíveis que contêm. Os requerentes devem também apresentar provisões para lidar com os combustíveis armazenados; um plano para restringir o acesso ao sítio e um plano para as investigações de acidentes no sítio de lançamento.

Essas análises, que Nelson chama “complexas, mas objetivas”, são suficientes para garantir a segurança do projeto e das operações, ele afirmou. “A primeira missão da FAA é a segurança do público, e eles levam esse papel muito a sério,” me disse ele quando perguntei se os atuais regulamentos seriam suficientes para garantir a segurança, considerando o atual crescimento da indústria espacial. “Eu não tenho nenhum receio de que haja novatos que apareçam na indústria e causem problemas. Temos demasiados níveis de supervisão.”

A supervisão não termina quando um espaçoporto recebe a autorização de operação – a FAA analisa e autoriza cada lançamento desde o local, verificando as medidas de segurança específicas que são aplicadas para o tipo de foguete que vai ser lançado.

Mesmo assim, a FAA admite que existam lacunas no conhecimento, especificamente no que diz respeito à transformação de aeroportos existentes em espaçoportos. A FAA está analisando o pedido de autorização do Board of County Commissioners de Adams County (Colorado), para operar um local de lançamento espacial comercial desde o Aeroporto Front Range em Watkins, Colorado. Alguns dos dez espaçoportos licenciados hoje nos Estados Unidos foram alguma vez aeroportos, incluindo o Mojave Air and Spaceport, na Califórnia.

Numa declaração ao NFPA Journal, a FAA disse esperar que a análise de documentação da FPRF sobre códigos e normas de segurança dos espaçoportos ajude a administração a “compreender melhor qualquer lacuna que exista entre normas e orientações existentes e as futuras operações espaciais comerciais integradas em aeroportos. A FAA observa uma tendência crescente dos aeroportos que procuram licencias para sítios de lançamento e reentrada. Precisa-se de mais informação para determinar se as técnicas, o equipamento, os agentes e o treinamento existentes para resgate e combate ao incêndio em aeronaves são aplicáveis, ou se são necessárias diretrizes e normas adicionais para esses aeroportos de uso duplo.”

Se o pedido da NASA for satisfeito e o Conselho de Normas optar por avançar com a criação duma nova norma para espaçoportos – o mais cedo que poderia considerar o pedido será em agosto – é provável que o documento se concentre no projeto, operações e gerenciamento de risco nos espaçoportos, planejamento do gerenciamento de emergências, sistemas de proteção contra incêndio e operações dos bombeiros, disse Brian O’Connor, engenheiro da NFPA que começou a analisar a questão. A maior parte das diretrizes seriam provavelmente extraídas de normas existentes identificadas pelo estudo da FPRF como pertencendo aos espaçoportos. Reunir tudo isso num só lugar seria desde já um “grande benefício e uma ajuda” para as autoridades competentes, disse O’Connor. “Quanto às orientações do governo que já existem, muitas são difíceis de encontrar e acessar.”

Uma iniciativa já foi lançada no mesmo âmbito.  A Commercial Spacefilght Federation, em parceria com a ASTM International, lançou um comitê dedicado ao desenvolvimento de normas de consenso e práticas recomendadas para a indústria dos voos espaciais comerciais. As principais áreas de enfoque serão o projeto, a fabricação e o uso operacional de veículos usados para os voos espaciais, assim como as normas para voos espaciais com passageiros, de acordo com o escopo do comitê. Contudo, o subcomitê do grupo sobre espaçoportos, do qual Nelson é vice-presidente, começou também a mergulhar nas normas sobre esse tipo de instalações. Até agora o comitê preparou um guia padrão para armazenamento, uso e manuseio de propelentes líquidos para foguetes, com referências à NFPA 30, Líquidos Combustíveis e Inflamáveis; à NFPA 55, Gases Comprimidos e Fluidos Criogênicos; à NFPA 59A, Produção, Armazenamento e Manuseio de Gás Natural Liquefeito e à NFPA 407, Aprovisionamento de Combustível em Aeronaves (Aircraft Fuel Servicing).

“É um daqueles documentos que dizem, ‘Olá, pessoal! Se vocês querem fazer isso, aqui estão todas as coisas que existem que deveriam usar. ’ Penso que no final de contas, à medida que avancemos no assunto, precisaremos de mais documentos como este,” disse Nelson. “Somos todos engenheiros e todos práticos, e não acreditamos em reinventar a roda. Se alguém já inventou a roda, nós deveríamos aplicá-la e usá-la.”

Outras normas relacionadas com a NFPA podem também ajudar, disse O’Connor, citando a NFPA 1127, High Powered Rocketry, a NFPA 1122, Model Rocketry, a NFPA 409, Aircraft Hangars; a NFPA 495, Explosive Materials Code e outras normas sobre aeroportos e abastecimento de combustíveis. Nenhuma, contudo, cobre plenamente um tema tão complexo como um espaçoporto. “Temos muitas coisas que não chegam por pouco,” disse O’Connor.

Isso preocupa pessoas como Scott, que não têm certeza se haverá diretrizes suficientes para garantir um crescimento seguro da indústria, especialmente considerando a velocidade potencial do crescimento, enquanto mais comunidades como Camden olham para o futuro e veem sinais de dólares e foguetes. De qualquer maneira, ele tem certeza que mais espaçoportos estão a caminho.

Lacuna de conhecimento

Os recursos especializados, tanto humanos como na forma de normas do governo, podem ser insuficientes para a indústria espacial comercial emergente

Embora a FAA e a NASA tenham especialistas para avaliar a segurança dos espaçoportos, Jason Scott, diretor de programa da NASA para a proteção contra incêndio, receia que as autoridades competentes locais, os inspetores de incêndio e o pessoal de resposta de emergência, a quem compete fazer a supervisão do projeto e mais tarde regular sua operação, poderiam não ter acesso a esse tipo de recursos. Embora o Espaçoporto Camden proposto na Geórgia tenha encontrado seus especialistas independentes, pode ser que não existam em número suficiente, disse Scott, que é também presidente do grupo que mantém a norma da NASA para proteção contra incêndios das instalações.

Scott e outros me disseram que, em pelo menos um caso, as ACJs se dirigiram aos potenciais utilizadores do espaçoporto para obter orientação sobre as exigências que as instalações propostas deveriam aplicar. Idealmente, esse tipo de orientação deveria vir de peritos independentes, ele disse. Mesmo assim, devido à falta de normas, poderia haver opiniões divergentes quanto aos melhores projetos e estratégias de segurança.

O processo da FAA requer que os proponentes dos espaçoportos preparem um plano de segurança, mas não existe um consenso sobre como responder a algumas das difíceis questões de segurança que se colocam. As ACJs e os requerentes, portanto, devem juntar uma série de normas diferentes e às vezes contraditórias, para poder fazer sua proposta.

“Se nossa estratégia é tentar gerar um crescimento econômico pelos espaçoportos comerciais, não tenho a certeza que essa abordagem funcione,” me disse Scott. “Precisamos algumas diretrizes que sejam reconhecidas a nível nacional e que sejam muito mais explícitas sobre como pensamos alcançar esse nível razoável de segurança.”

Em sua análise do panorama existente dos códigos e normas sobre espaçoportos para a FPRF, a equipe do Maryland chegou a uma conclusão similar. Apesar de ter determinado que já existe muito material que cobre quase todos os riscos apresentados pelos espaçoportos, essa informação está dispersa numa série de departamentos federais e organizações privadas como a FAA, a NASA, a Força aérea, o Departamento de Defesa, a NFPA e outros, motivo pelo qual as ACJs encontram dificuldades para acessá-la e juntá-la. Mais problemático, nem sempre fica claro como aplicar as normas juntas, ou qual se aplica a que tipo de instalações.

Mesmo os espaçoportos federais existentes e instalações aéreas têm muitas vezes diferenças no layout, como a distância entre tanques de combustível e plataformas de lançamento, dependendo de qual entidade as construiu e quando, disse Scott, e as várias normas refletem muitas vezes as diferenças. Pode não ficar claro para as ACJs e consultores quais normas têm a precedência em caso de conflito.

“Um dos maiores problemas parece ser que as normas federais se apoiam muito nas ACJs, mas essas normas existentes estão de alguma forma adaptadas para instalações únicas do governo com necessidades únicas... Como decidir e escolher como e onde aplicar as normas é difícil,” disse Gollner, coautor do relatório. “Poderia ser muito difícil replicar um espaçoporto, especialmente se não tiver o tipo de infraestrutura duma instalação de lançamento da NASA ou especialistas disponíveis o tempo todo.”

As diferenças operacionais e de projeto entre espaçoportos comerciais e instalações construídas pelo governo poderiam também fazer que os códigos do governo não sejam uma solução ideal. Por um lado, os espaçoportos comerciais servem uma clientela e um objetivo muito diferentes – colocar no espaço cargas pagas de forma barata e eficiente para maximizar a rentabilidade – em relação a uma instalação da NASA. O governo dos Estados Unidos, que é sua própria seguradora, é muito adverso aos riscos e por esse motivo põe limites extraordinariamente altos de segurança em suas normas, que poderiam ser demasiado estritas para ser economicamente viáveis para a indústria privada, afirma Scott.

Os espaçoportos comerciais e governamentais podem também apresentar outras diferenças leves, mas significativas, que poderiam ter um impacto sobre as melhores práticas de segurança. Se o famoso Kennedy Space Center, na Florida, é o equivalente em espaçoporto ao aeroporto JFK de Nova Iorque, a maioria dos espaçoportos comerciais de hoje são mais parecidos a um aeroporto municipal do norte do estado. Não são gigantes industriais, são geralmente básicos e funcionais, usualmente construídos em áreas rurais, algumas vezes em zonas francamente desoladas. O Pacific Spaceport Complex, em Alasaka, por exemplo, consiste duma única estrada, dois edifícios de apoio e uma plataforma de lançamento. O espaçoporto proposto em Camden será parecido, escondido em 4000 acres de floresta da Geórgia e consistirá duma única plataforma de lançamento e apenas três edifícios de apoio. Como resultado, os recursos disponíveis podem não estar ao nível das instalações do governo, o mesmo acontecendo com o volume dos lançamentos, o pessoal, ou até a capacidade ou técnicas de combate a incêndio.

No caso dum incêndio ou explosão, a estratégia de supressão da NASA geralmente é retirar-se e deixar que o combustível queime por si mesmo, resultando muitas vezes na perda total do dispendioso equipamento e infraestrutura de lançamento, disse Scott. Os bombeiros são usados apenas para limpar e apagar qualquer resíduo queimando depois do esgotamento dos combustíveis.

“Essa estratégia evidentemente poderia causar problemas sérios à medida que avançamos para instalações comerciais, porque se você vai perder toda a instalação cada vez que tem um incêndio, é um cenário problemático do ponto de vista do negócio – mas geralmente com a NASA tem sido assim,” disse Scott. –J.R.

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