A primeira missão da startup espacial de Trevor Bennett parecia condenada. Mas então Bennett, cofundador da Starfish Space, e sua equipe começaram a fazer as contas.
Durante várias semanas, eles desenharam algoritmos em quadros brancos, realizaram simulações de computador e testes de hardware e criaram uma solução: reprogramando o software do satélite, eles poderiam gerar uma corrente magnética que pressionaria a magnetosfera da Terra e, por fim, reduziria a velocidade de rotação.
E assim, no início de uma manhã de julho do ano passado, eles pressionaram enviar, disparando a correção do software da sede da Starfish em Seattle, EUA, para uma estação terrestre na Noruega e para a espaçonave a cerca de 540 km acima da Terra - esperando que funcionasse.
Em uma geração anterior, os astros da Era Espacial eram os astronautas - John Glenn, Neil Armstrong, Alan Shepard - homens com treinamento militar e porte “correto”. Hoje em dia, são os engenheiros de software e cientistas da computação que impulsionam a economia espacial por meio de seus laptops.
Uma revolução na tecnologia de satélites produziu naves espaciais menores e mais capazes, cápsulas que voam sozinhas e foguetes autônomos que chegam ao espaço, fazem uma inversão de marcha e pousam com precisão para poderem voar novamente. Embora os engenheiros de solo e os especialistas em computação sempre tenham desempenhado um papel importante nos voos espaciais, hoje seu papel é ainda mais pronunciado, pois as alterações de software são transmitidas para as espaçonaves tão rotineiramente quanto as atualizações do iPhone.
“Os engenheiros de software são essenciais”, diz Abhi Tripathi, diretor de operações de missão do Laboratório de Ciências Espaciais da Universidade da Califórnia em Berkeley, que também ocupou vários cargos seniores na SpaceX. “A espaçonave de hoje deve ter um software realmente bom”.
Quando Tripathi estava na SpaceX, hoje reconhecida como líder do setor espacial comercial, a empresa valorizava tanto os engenheiros de software que os contratava continuamente, mesmo sem vagas formais. “A regra permanente era que sempre havia uma vaga de software aberta”, lembra Tripathi. “Mesmo agora, quando estou contratando engenheiros juniores, operadores de controle de missão ou engenheiros térmicos, sempre pergunto: essa pessoa sabe programar?”
No início deste ano, um pouco de engenharia de software ágil e imediata salvou uma missão de pouso na Lua. Os engenheiros de uma empresa chamada Intuitive Machines perceberam que os sensores de seu módulo de pouso lunar nunca haviam sido ligados, o que significava que a espaçonave Odysseus estava basicamente voando às cegas, incapaz de explorar a paisagem rochosa e montanhosa da Lua em busca de um local de pouso seguro.
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Durante uma reunião com repórteres no início deste ano, o CEO Steve Altemus lembrou-se de dar a notícia a Tim Crain, seu diretor de tecnologia e diretor de missão.
“Eu disse: ‘Tim, vamos ter que aterrissar sem telêmetro a laser’”, disse Altemus. “E o rosto dele ficou totalmente branco, porque foi como um soco no estômago de que iríamos perder a missão.”
A equipe pensou que poderia trocar o sistema de sensores inoperante por um instrumento desenvolvido pela Nasa afixado na parte externa da espaçonave como um experimento para futuros pousos. Porém, como os sensores principais não estavam funcionando, ele seria colocado em operação. No entanto, não foi fácil mudar uma tecnologia tão importante em tempo real.
“Começamos a analisar o que seria necessário para basicamente ligar o sistema”, disse James Blakeslee, um arquiteto de software da empresa, em uma entrevista. Para ganhar tempo, a equipe decidiu fazer a espaçonave voar ao redor da Lua mais uma vez enquanto os programadores testavam a atualização do software em um simulador. “Trabalhamos nos bastidores e o desenvolvedor que estava encarregado do problema escreveu em um post-it e levou-o para a sala de comando”, disse Blakeslee.
Normalmente, uma correção desse tipo “levaria um mês”, disse Crain na época. A matemática teria sido verificada por meio de milhares de simulações, que normalmente encontrariam erros, forçando os programadores a tentar novamente. Em vez disso, disse ele, “nossa equipe basicamente fez isso em uma hora e meia. Foi um dos melhores trabalhos de engenharia com os quais já tive a chance de me envolver”.
A espaçonave pousou de lado, um sucesso parcial que permitiu à empresa reivindicar o primeiro pouso lunar de um empreendimento comercial - e o primeiro dos EUA desde a última das missões Apollo em 1972.
Um drama semelhante aconteceu em 2019, quando a espaçonave Starliner da Boeing estava com problemas. O sistema de computador de bordo da espaçonave estava com 11 horas de atraso, o que significa que estava executando comandos para uma parte totalmente diferente da missão enquanto queimava combustível precioso. Os programadores de software conseguiram enviar comandos para a espaçonave, corrigindo o problema.
Eles também foram capazes de solucionar outros possíveis problemas. Ao se separar da cápsula da tripulação antes de reentrar na atmosfera da Terra, o módulo de serviço poderia causar uma colisão, potencialmente danificando a cápsula. Os engenheiros de software também conseguiram corrigir esse problema.
Embora a espaçonave estivesse fazendo um voo de teste sem ninguém a bordo e não tenha se acoplado à Estação Espacial Internacional, ela aterrissou com segurança na Terra. A Boeing iniciou uma investigação para estudar todas as 1 milhão de linhas de código da espaçonave para garantir que não houvesse outros erros.
Improvisos
Talvez nenhuma empresa espacial valorize mais o desenvolvimento de software do que a SpaceX de Elon Musk. Seus propulsores de foguetes gigantes voam de volta para a Terra, pousando em navios autônomos no mar ou em plataformas de pouso em terra. Sua espaçonave Dragon voa sozinha para a Estação Espacial Internacional (ISS), relegando os astronautas a bordo a pouco mais do que passageiros.
Mas a SpaceX já teve sua cota de problemas que exigiram um pouco de criatividade improvisada. Em 2013, uma espaçonave Dragon teve algumas válvulas presas enquanto se aproximava da ISS. Assim, um programador enviou um comando para aumentar a pressão antes das válvulas e, em seguida, liberá-la repentinamente, dando o impulso necessário para abri-las. Na época, Musk chamou isso de “o equivalente da nave espacial à manobra de Heimlich”.
Como acontece com frequência, essa correção não foi resultado da criação de um código totalmente novo a partir do zero, disse Tripathi, mas sim de ajustes no código existente para produzir novos resultados. Isso também ocorreu depois que os engenheiros testaram o software extensivamente antes de enviá-lo para a espaçonave.
Algumas empresas iniciantes não têm os recursos para testar completamente seus sistemas antes do lançamento e, na verdade, planejam fazer ajustes no meio do voo.
“Muitas empresas têm uma data de lançamento definida que precisam alcançar e, se não começarem a gerar receita, seus investidores não ficarão satisfeitos”, diz Tripathi. “Portanto, muitas dessas empresas lançam algo antes de terem feito a quantidade total de testes de software que deveriam fazer. Elas dizem: ‘Temos um banco de testes de software. Temos bons programadores. Vamos resolver isso na hora.’”
Foi assim que Bennett e sua equipe Starfish se viram no verão passado, com sua espaçonave caindo. Chamada Otter Pup, a espaçonave deveria se desprender do que é conhecido como “veículo de transferência orbital”, ou OTV, uma espaçonave separada que atua como um rebocador e a leva a um determinado local no espaço.
Se tudo corresse bem, o rebocador liberaria o Otter Pup, que então voaria de volta para o rebocador e se acoplaria novamente - uma demonstração de que o Otter Pup poderia se acoplar a satélites no espaço e movê-los para órbitas diferentes, ou até mesmo consertá-los e fazer manutenção para prolongar suas vidas.
Em vez disso, o OTV começou a girar e lançou o Otter Pup em um giro também.
“Ele literalmente deu uma volta completa a cada segundo - por todo o caminho”, lembrou Bennett em uma entrevista. “E alguém disse: ‘Oh, uma revolução por segundo, deve ser um erro de digitação. Eles devem querer dizer um grau por segundo’. A situação estava tão fora do padrão que as pessoas pensaram que era um erro de digitação.”
Ela estava girando, mas a espaçonave estava viva.
Para manter a espaçonave o mais leve e simples possível, ela não tinha muitos propulsores, mas ela tinha o que é conhecido como “barras de torque”, que poderiam ser usadas para desacelerá-la disparando um pulso magnético. O truque seria emitir o pulso no momento exato em que a espaçonave estivesse girando, de modo a empurrá-la contra o campo magnético da Terra
Bennett, que tem doutorado em ciências da engenharia aeroespacial e trabalhou anteriormente no foguete orbital da Blue Origin, fez alguns cálculos e acabou chamando o engenheiro-chefe da empresa. “Sente-se aqui comigo por meia hora. Faça-me a vontade. Vou fazer alguns cálculos rápidos e quero que você me diga onde errei,” ele se lembra de ter dito ao colega.
Mas enquanto ele rabiscava seus cálculos em um quadro branco, o engenheiro-chefe confirmou seus cálculos.
“Puxa vida”, disse Bennett. “Acho que talvez consigamos fazer isso.”
Eles testaram o plano com hastes de torque que tinham no solo, enviando até 10 comandos por segundo devido à alta taxa de queda. Eles se sentiram confiantes de que funcionaria. Mas a espaçonave estava girando tão rápido que a comunicação com ela era difícil: eles só podiam enviar 20 linhas de código por vez. Assim, eles editaram laboriosamente sua fórmula em pedaços pequenos e os executaram no simulador.
Em 31 de julho, cerca de seis semanas após o lançamento, eles começaram a transmitir o código. Quase imediatamente, a espaçonave começou a ficar mais lenta. Após várias horas de execução dos comandos, ela finalmente ficou estável.
O OTV estava perdido. Mas este ano, a Starfish identificou outra espaçonave que apresentava uma oportunidade para um encontro. Em abril, ela chegou a cerca de 800 metros desse satélite.
Foi uma vitória do software.
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