Resumo: Para um conjunto classe Starship (~5.000 t na decolagem), uma “assistência de elevação” que adiciona apenas 80–150 m/s no início pode gerar +5–13% de carga útil em LEO dependendo do local. Mova o mesmo veículo para um planalto africano quase equatorial e combine com uma mola ideal, e você adiciona ~20 t a LEO e economiza dezenas de toneladas de propelente em missões GEO via evitação de mudança de plano. Cada detalhe importa — e muito.

0) Suposições (para que os números sejam reproduzíveis)

• Massa do veículo na decolagem: 5.000.000 kg (classe Starship + Super Heavy).
• Modelo de desempenho do estágio (estimativa rápida, mas consistente):
  • Impulsionador: Isp ≈ 330 s, propelente ≈ 3.300 t, seco ≈ 200 t.
  • Nave: Isp ≈ 375 s, propelente ≈ 1.200 t, seco ≈ 150 t.
• Orçamento de Δv do pad até LEO (incluindo gravidade/arrasto): ~9,4 km/s (base).
• Diferença no impulso de rotação: Equador vs. Starbase (~26°N) ≈ +47 m/s no equador.
• Vantagem da mudança de plano na circularização GEO equatorial (apogeu, queima combinada): ≈ 305 m/s economizados vs. 26°N.
• Crédito de altitude do planalto alto (ar rarefeito, menor contrapressão) como um pequeno equivalente de Δv na fase inicial: ~10–20 m/s (as ilustrações usam 20 m/s).

1) Os três cenários

Por que não uma mola literal do tamanho de um estádio de aço? Porque a densidade de energia elástica do aço é pequena. As melhores “molas” práticas são modulares: segmentos eletromagnéticos, hidráulicos, volantes/SMES e tendões compostos de alta tensão — carregados lentamente, descarregados rapidamente, moldados por controle.

2) O livro razão de Δv (que “grátis” conseguimos?)

• Levantamento maglev: ~+80 m/s no início.
• Primavera magnífica: ~+150 m/s no início (engenharia e contenção de classe mundial).
• Equador vs. Starbase (~26°N): +47 m/s (rotação).
• Altitude de planalto: ~+10–20 m/s equivalente Δv devido à menor densidade do ar/pressão de retorno nos segundos mais sujos.
• GEO a partir do equador: economize ~305 m/s no apogeu evitando a penalidade de mudança de plano de 26° (veja §5).

3) Quanto de carga útil isso compra? (LEO)

Usando o modelo consistente de dois estágios acima, aqui está o que resulta. Os números são indicativos, não promessas; o que importa é o padrão.

Leia isto como: o mesmo veículo, com um impulso inicial modesto e um local melhor, alcança toneladas de dois dígitos para LEO. Isso é o oposto de “pequeno.”

4) Verificações de sanidade do projeto (curso, força, energia)

• Curso (v²/2a):
  • 80 m/s a +1 g → ~320 m.
  • 150 m/s a +2 g → ~563 m; a +3 g → ~375 m.
• Força média (M·Δv / t):
  • 80 m/s durante 4 s → ~100 MN.
  • 150 m/s durante 4 s → ~188 MN.
• Energia (½ M v²):
  • 80 m/s → 16 GJ (~4,4 MWh).
  • 150 m/s → 56 GJ (~15,6 MWh).

  Energia da rede é fácil; a parte difícil é potência por alguns segundos. É por isso que o pacote de mola existe: carregue devagar, descarregue rápido, molde a força.

5) GEO é onde o equador se torna impressionante

De ~26°N (Starbase), uma missão GEO deve remover ~26° de inclinação. Se você fizer a mudança de plano inteligentemente no apogeu e combiná-la com a circularização, o custo extra é ~305 m/s em comparação ao lançamento do equador.

O que 305 m/s significam em propelente? Para um estágio superior com Isp ≈ 375 s:

• Por 200 t de massa pós-queima (seca + carga útil), a queima no apogeu no equador precisa de ~99 t de propelente, enquanto a mesma em Starbase precisa de ~125 t. Isso é ~26 t economizadas—no apogeu, em toda missão.
• Escale linearmente: 400 t → ~52 t economizadas; 800 t → ~103 t economizadas.

Combine isso com uma mola de 150 m/s na decolagem e um local no planalto, e você está acumulando centenas de m/s de alívio no orçamento ao longo da missão. Em uma arquitetura de reabastecimento, isso significa menos voos de tanque ou mais carga útil para GEO.

6) Verificação da realidade dos materiais (por que “magnífico” ainda não é mágico)

• Pacotes de mola práticos hoje (aço/titânio + compósitos + motores EM): espere densidade efetiva de energia elástica na faixa de ~1–10+ kJ/kg. Isso é suficiente para assistência, não para “lançar para a órbita.”
• Materiais de sonho de laboratório (vidro metálico em massa, CFRP de alta deformação, algum dia CNT/grafeno em massa) podem alcançar ~10–30+ kJ/kg práticos. Isso compra assistências da classe ~150 m/s em escala de megastructura. Ainda assim, os motores fazem a viagem real.

7) Segurança, controle e “não quebre o foguete”

• Muitos módulos pequenos > uma mola gigante: redundância e abortos elegantes.
• Curvas S limitadas por jerk: subida/manutenção/queda suave da força; motores co-trocam para manter o g total dentro da especificação.
• Contenção/amortecedores: qualquer energia não usada termina nos freios, não em “impulso de retorno.”

8) Conclusão

• Elevação maglev (~80 m/s): já vale ~+5% de carga útil em LEO em Starbase, mais no equador.
• Mola magnífica (~150 m/s): com engenharia de classe mundial, você está na faixa de ~+9–13% de carga útil em LEO dependendo do local.
• Planalto da África Equatorial + mola: aproximadamente +20 t para LEO para o mesmo veículo, e ~25–100+ t de propelente economizado no apogeu GEO (dependendo da missão). Isso é o “cada pedaço importa” tornado visível.
• Os motores ainda fazem o trabalho: a mola não substitui a propulsão; ela elimina alguns dos segundos mais feios e lhe entrega carga útil por isso.

O Estágio Zero pode ser uma bateria. Carregue-o lentamente. Libere-o educadamente. Entre um melhor suporte e uma melhor latitude, você não muda a física—você deixa a física mudar sua carga útil.