O Milagre do programa Apollo

O dia 20 de Julho de 2019 é a efeméride dos 50 anos da chegada da humanidade à Lua. Passado tanto tempo, muita gente ainda não se apercebe de quão extraordinário foi esse projecto, executado num espaço de tempo recorde e antes da revolução das tecnologias de informação: o computador IBM 360 – ele próprio um grande progresso – é contemporâneo e pôde ser apenas usado limitadamente, e os circuitos integrados estavam a começar. O projecto Apollo foi aliás importante para o seu desenvolvimento inicial, como praticamente o único cliente que precisava deles. O computador de navegação (Apollo Guidance Computer), uma maravilha do engenho do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) e dos novos circuitos integrados, tinha 4K de memória RAM e era milhões de vezes menos potentes que os telemóveis modernos.

Os meios computacionais de cálculo para os problemas científicos e de engenharia eram escassos e as aplicações de escritório, como a folha de cálculo e o processador de texto, não existiam. E claro, não havia internet, email ou telemóveis. A única vantagem foi que as pessoas tinham menos distracções… Os sonhadores do espaço pensam sempre que o progresso é demasiado lento, e os projectos espaciais iniciais foram sempre muito optimistas, mas observando a tecnologia da altura com o que sabemos hoje, fica a sensação clara de o Apollo ser um projecto fora do seu tempo, antecipado décadas do seu lugar natural, que seria possivelmente agora.

Foi um feito extraordinário. O projecto foi gigantesco e muito complexo, tendo exigido o empenho de mais de 400.000 técnicos, cientistas e engenheiros distribuídos pela NASA, Universidades e 20.000 empresas. O Saturno V tinha cerca de três milhões de componentes, mas os Módulos de Comando-Serviço e Lunar, com cerca de dois milhões e um milhão de componentes, respectivamente, não ficavam atrás. A dificuldade de desenvolver veículos tão complexos, que tinham que funcionar sem falhas num ambiente tão difícil como é o espaço com tecnologia da década de 1960, constitui aquilo a que se costuma chamar um verdadeiro milagre. Mas esse milagre não foi sobrenatural. É sempre necessário ter sorte – anos depois Neil Armstrong referiu que na altura acreditava que tinham apenas 90% de probabilidades de regressarem vivos e apenas 50% de probabilidades de conseguirem pousar na Lua – mas o sucesso da Apollo deveu-se principalmente a um conjunto de características decisivas. Vamos revê-las!

Objectivo claro e motivação

No início da corrida espacial os Soviéticos tomaram a liderança, consequência de terem um foguete mais poderoso. Os Americanos estavam em choque. Para além do orgulho nacional ferido por possivelmente não serem os melhores, havia uma certa paranóia colectiva. Estava-se no fim do Macarthismo e o perigo Soviético estava muito presente, especialmente porque tinham atingido a capacidade termonuclear e o lançamento do Sputnik demonstrava que podiam atacar o Continente Americano, pondo em causa a segurança da distância que os americanos sempre tinham sentido.

Para inverter essa situação os Americanos precisavam de um objectivo suficientemente difícil para que os Soviéticos não chegassem lá primeiro, um que exigisse um foguete mais poderoso do que o que os Soviéticos tinham: a Lua. Não porque era fácil, mas porque era difícil. Mas sendo as razões estratégicas, haveria objectivo mais inspirador do que este? Por tudo isto, a América fremiu de entusiasmo. Para mais, muitos jovens engenheiros participaram no projecto e a maior parte não tinha certamente a guerra fria em mente no seu trabalho, mas sim o sonho de ir a outro planeta e antes da concorrência.

Genialidade e contributo à frente dos interesses pessoais

Rapidamente se percebeu que a tarefa de ir à Lua era hercúlea. O receio de não atingir o objectivo, bastante real, fez com que o interesse particular fosse minimizado e os melhores e as melhores ideias tivessem primazia. Havia uma consciência colectiva de que era necessário o melhor para conseguir chegar à Lua e que qualquer desvio desse caminho seria severamente castigado. Foi talvez isso que permitiu mais facilmente ultrapassar preconceitos e aumentar as oportunidades, invulgares para o tempo, para certas pessoas. Apesar de na década de 1960 a América ser uma sociedade relativamente aberta, a verdade é que a engenharia era quase 100% masculina e branca. Foi certamente o tamanho do desafio que abriu oportunidades de trabalho a mulheres e negros, mesmo que o seu mérito não tivesse o devido reconhecimento público a não ser muitos anos depois. Na altura, programar era considerado trabalho menor, ou seja, “de mulheres”. Mas são bem conhecidos o trabalho hercúleo de Margaret Hamilton, a engenheira de software principal do projecto Apollo, bem como o cálculo de trajectórias da matemática negra Katherine Johnson. Quando um preconceito vence, é sempre um desperdício. Estas pessoas contribuíram brilhantemente para o projecto Apollo e o seu exemplo ajudou certamente a mitigar os preconceitos existentes.

Apollo 11
Legenda: Margaret Hamilton junto ao software de navegação que ela e sua equipa produziram no MIT para a Apollo. Créditos: Wikipédia

E os contributos geniais emergiram. No computador de navegação tinha características únicas, tendo sido um dos primeiros a usar circuitos integrados e feito de tal modo que, quando havia um problema, podia reiniciar sem perder os dados necessários para a tarefa que estava a desempenhar, como fazer descer o Módulo Lunar para a superfície.  Ou nas soluções de redundância que a NASA sempre procurou oferecer aos astronautas.

Uma dessas soluções com alternativa foi a de utilizar inicialmente uma trajectória para a Lua que, embora exigisse mais propelente (ou seja, mais massa), faria a Apollo voltar à Terra automaticamente se a manobra de travagem para inserção em órbita lunar falhasse, evitando assim que os astronautas se perdessem no espaço profundo. Outra solução redundante foi a possibilidade de descolar da Lua apenas com os foguetes de manobra. Nesse caso o Módulo de Comando-Serviço teria que baixar para recolher os astronautas, mas eles poderiam salvar-se. O foco no objectivo e genialidade também se reflectiram na organização e abordagem ao projecto e selecção das melhores soluções, como vamos ver a seguir.

Liderança e gestão de projecto Apollo

Num projecto tão complexo e com tanta gente e entidades envolvidas, a gestão do projecto tinha que ser capaz. E, para além de mais recursos disponíveis, foi possivelmente o que fez mais diferença para o esforço Soviético. Von Braun era um líder carismático, mas uma boa parte da sua eficácia veio dos seus métodos de gestão do projecto, estranhos para a sociedade americana da altura, mas aceites pelo seu mérito. Ele exigia que os engenheiros metessem as mãos na massa e tivessem conhecimento directo do que se passava nas oficinas, mesmo que a sua posição na hierarquia fosse superior. Considerava que havia uma responsabilidade automática de todos por tudo, ou seja, não havia o teu trabalho e o meu trabalho, mas sim o nosso trabalho. Comunicação aberta e rápida, horizontal e vertical no organograma da organização, não permitia problemas escondidos. Ele era exigente, mas tratava todos por igual, fosse um subordinado ou um administrador da NASA. O projecto contratou milhares de engenheiros jovens, muitos acabados de sair da faculdade. Apesar disso, era-lhes frequentemente atribuído poder de decisão, com a respectiva responsabilização, e isso contribuiu certamente para o sucesso do projecto. Tal poder de decisão distribuído só poderia ter existido num ambiente de confiança e consideração mútuas entre os envolvidos.

Saturno V Apollo 11
Legenda: Von Braun posa ao lado das tubeiras do primeiro estágio do Saturno V, de debitavam 15 toneladas por segundo de propelente, uma pequena piscina esvaziada em cada segundo. Créditos: Wikipédia

Outra característica decisiva foi a abordagem de engenharia de sistemas, formalizada na década de 1950. O projecto foi dividido em várias partes, subcontratadas, com as interfaces entre elas e a integração gerido pela NASA. Outra técnica que Von Braun usou para assegurar a qualidade do trabalho das milhentas empresas subcontratadas foi assignar cerca de 10% dos efectivos do centro da NASA nas empresas. Há uma linha fina entre parceria e interferência, e as empresas encaravam o pessoal da NASA como espiões, mas no fim funcionou e foi fundamental para assegurar a qualidade do trabalho. Para isso também contribuiu a abordagem de todos serem responsáveis por tudo. Um projecto complexo tem que ser dividido em partes. A abordagem normal é cada parte ser entendida como caixa negra para os engenheiros de outro, isto é, opaca, excepto nas ligações directas. Joe Shea, um dos gestores de projecto da NASA, era adepto do conceito de caixa branca, isto é, transparente: se soubermos o que se passa dentro das outras partes, cada um dos seus componentes estará sujeito a escrutínio e saberemos prever melhor o comportamento do todo. Isto é fundamental num projecto tão complexo como foi o da Apollo.

Um exemplo da abertura, debate e escolha das melhores soluções foi a opção da arquitectura da missão. Havia duas opções possíveis: rendezvous em órbita da Terra, de onde partiria uma sonda directamente para a superfície da Lua, e rendezvous lunar, a opção que acabou por vingar. A NASA colocou duas equipas, cada uma a estudar uma opção. Como acontece frequentemente, cada equipa enamorou-se da opção que estudou. O rendezvous na Terra era considerado a opção mais segura, pois exigia menos manobras e seriam sobre a Terra, mas exigia um foguete com o dobro da massa do Saturno V — o Nova. Esta era a opção preferida de Von Braun, mas as equipas mantinham o seu desacordo. Joe Shea resolveu trocar as equipas: a que tinha estudado uma opção ia agora analisar a outra e vice-versa. Eventualmente chegaram ao consenso de que o rendezvous lunar era melhor, Von Braun ficou convencido.

Mas num projecto tão colossal e com tanta urgência nem tudo correria bem e a abordagem também se tornou por vezes impiedosa, como seria inevitável. Quando as coisas corriam menos bem foram encontrados bodes expiatórios. E o stress e as longas horas de trabalho fizeram certamente mais vítimas que os três astronautas mortos na Apollo 1. Alguns desses métodos não seriam possivelmente permitidos hoje, e ainda bem.

Treino, treino, treino

Tenho pena de ter que contrariar todos os adeptos do desenrascanço, que é excelente para quando as coisas correm mal, mas não é substituto da organização e do treino feitos a tempo. Numa situação difícil em que algo corre mal, tipicamente não há tempo suficiente para pensar ou para pensar bem. O treino permite não só antecipar o que pode correr mal como determinar quais os melhores modos de responder a cada situação. Boas decisões sem perder tempo. Em geral, o treino é a base do sucesso, mas num projecto tão difícil é fundamental.

No projecto Apollo treinou-se exaustivamente tudo o que se podia treinar. Os astronautas passaram longas horas no simulador de voo enquanto os engenheiros os levavam ao desespero em situações praticamente impossíveis de resolver, ao introduzirem tudo o que podia correr mal, incluindo curto-circuitos nas luzes de aviso de falha. Esta tarefa não é fácil quando a máquina envolvida no treino tem milhões de componentes que podiam avariar.

O ambiente terrestre é muito diferente do espaço e da Lua, e nem sempre era possível treinar em condições realistas, nomeadamente o Módulo Lunar. Por causa disso, a Grumman Aircraft, o seu fabricante, decidiu que iriam investigar a origem de todas as falhas até à sua causa primeira. Não haveria falhas aleatórias. Eles tornaram-se obsessivos com a descoberta da origem dos problemas e conseguiram detectar situações que quase de certeza implicariam a morte de astronautas e o falhanço da missão. Das 14.000 falhas inesperadas detectadas, apenas 22 ficaram por explicar no fim dos voos da Apollo.

Os astronautas também eram, eles mesmos, obcecados com o treino. O treino em piscinas foi uma iniciativa dos astronautas, quando se aperceberam da dificuldade extrema de trabalharem dentro do fato espacial em imponderabilidade. Foi fundamental para perceberem como deviam estar fixados no fato para operarem no espaço sem ficarem exaustos. Já no projecto Apollo, Neil Armstrong chegou a despenhar-se numa verdadeira geringonça que tentava simular o voo do módulo lunar, mas que devido à gravidade mais intensa na Terra não funcionava muito bem. No entanto, esse esforço acabou por compensar: na alunagem houve necessidade de pilotar manualmente porque devido a velocidade excessiva foram parar a uma zona muito pedregosa e tiveram que procurar um local adequado para pousar, tarefa que Armstrong fez com frieza. A alunagem aconteceu 10 segundos antes do limite em que teriam que abortar a missão. O treino é a base do sucesso!

Financiamento suficiente e ininterrupto

Deve ter sido a única vez na história da humanidade que responsáveis políticos disseram (no Congresso) “Diga-nos apenas quanto dinheiro precisa”. Mas rapidamente apareceram dificuldades. Sabia-se que o projecto seria extremamente dispendioso. A preços actuais seria da mesma ordem de grandeza do Produto Interno Bruto anual português. A boa vontade do congresso teve que ser estimulada com dinheiro gasto nos centros da NASA nos estados certos e foi diminuindo com o desaparecimento de Kennedy. E houve muitos e ilustres opositores que achavam, com alguma razão, que o dinheiro podia ser mais bem gasto do que em sarar orgulho ferido. Um dos opositores foi o genial matemático do MIT Norbert Wiener, considerado o pai da Cibernética, que desdenhou o projecto. Noutra ocasião o New York Times publicou um editorial observando que, pelo preço da ida à Lua, se poderiam fundar 75 a 120 Universidades do tamanho da de Harvard, sobrando ainda algum dinheiro.

Não obstante, o projecto não tinha objectivos intermédios, seria a Lua ou nada, e os Soviéticos estavam na corrida. Havia muito mais consenso no Congresso do que agora. O desafio inicial, o apoio do público e a comoção da morte de Kennedy, sem esquecer a habilidade dos administradores da NASA em negociarem os fundos, onde se destaca James Webb, prevaleceram. O financiamento foi suficiente, mesmo quando o acidente da Apollo 1 obrigou a parar e redesenhar sistemas. Não se fazem coisas extraordinárias sem dinheiro suficiente e provisão de riscos.

Tiveram sorte em terem chegado à Lua sem terem perdido ninguém nas viagens? Sim. Mas a sorte protege os preparados. E eles estavam.

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Paulo J. S. Gil é docente no Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, na Área Científica de Mecânica Aplicada e Aeroespacial, Departamento de Engenharia Mecânica. É Licenciado e Mestre em Física (Universidade de Lisboa) tendo posteriormente obtido o Doutoramento em Engenharia Aeroespacial no Instituto Superior Técnico. Tem interesses de investigação muito variados, desde ondas em meios contínuos à modelação de efeitos térmicos em sondas no espaço profundo, e da mecânica de voo espacial ao planeamento de missões espaciais. Tem mais de 20 artigos publicados em revistas científicas internacionais e participou em dezenas de conferências internacionais, com uma parte significativa na abrangente área do Espaço. Actualmente é um dos coordenadores da redeESPAÇO da Universidade de Lisboa. Lecciona várias disciplinas relacionadas com Espaço do Mestrado Integrado em Engenharia Aeroespacial e do programa Doutoral em Engenharia Aeroespacial, no Instituto Superior Técnico, e orientou mais de 30 dissertações de Mestrado em Engenharia Aeroespacial e duas teses de Doutoramento com temas relacionados com Espaço.