O ano é 2023, e a DCD conversa com Joshua Western, CEO da Space Forge, no estande da Space Wales na conferência Space-Comm, à época ainda realizada em Farnborough. Fomos direcionados para a reunião com o executivo promissor, que acaba de começar a integrar sua jaqueta da marca da empresa ao visual – como um Jensen Huang das estrelas.

Você conhece inúmeros excêntricos nesse ramo, e Western, um palestrante composto e carismático, não parece ser o tipo, ao descrever a visão de sua empresa para fabricar chips em órbita.

Sem dúvida, alguns dos números mencionados, especialmente os anteriores, não vão fazer sentido. Western menciona casualmente uma melhora de 10 a 100 vezes no desempenho dos semicondutores em 2023, uma projeção que ele parece ter deixado de repetir nos últimos anos. Mas a ideia de fabricar cristais semicondutores no espaço continua sendo uma perspectiva atraente e que, em breve, pode se tornar realidade.

O aquecimento da Guerra Fria

Foi nos anos mais quentes da Guerra Fria que o Homem buscou, pela primeira vez, fazer crescer estruturas cristalinas na microgravidade do espaço. As missões Skylab, realizadas entre 1973 e 1979, constituíram algumas das maiores conquistas da NASA na ciência, conduzindo quase 300 experimentos discretos na vanguarda da física, da astronomia, das ciências da vida e dos materiais. Foi a bordo do Skylab IV, em 24 de janeiro de 1974, que cristais de prata foram cultivados em tamanhos de 1 e 5 gramas por meio de reações eletroquímicas em órbita.

Observados atentamente pelo Coronel Gerald Carr, comandante da missão Skylab IV, esses cristais espaciais apresentavam uma estrutura microcristalina mais perfeita do que as alternativas terrestres e cultivadas em centrífugas. Carr foi o primeiro astronauta novato a comandar uma missão da NASA desde Neil Armstrong e apoiaria entusiasticamente as pesquisas subsequentes sobre o tema.

O experimento marcou a descoberta dos comportamentos de deposição, da moeda convectiva e da flutuabilidade dos cristais em formação em microgravidade, observados como resultando em maior uniformidade de tamanho e de estrutura. O relatório, publicado em 1976, falava sobre os "usos de cristais únicos maciços de semicondutores e materiais ópticos", embora se tenha relegado a ciência a "além do escopo do presente estudo."

Essa é a pesquisa frequentemente citada pela Space Forge, beneficiária do maior aumento de Série A já registrado na Grã-Bretanha em tecnologia espacial, de £22,6 milhões (157,4 milhões de reais), liderado pelo Fundo de Inovação da OTAN, incluindo o World Fund, e pelo Banco Empresarial Britânico. Seu primeiro satélite de fabricação, ForgeStar-1, foi lançado em 23 de junho de 2025 e, desde então, registrou vários marcos de sucesso, incluindo a geração bem-sucedida de plasma em dezembro daquele ano.

Pressionados quanto à viabilidade de uma cadeia de suprimentos de semicondutores complementada por cristais espaciais, os executivos da empresa nos lembram que a ciência já foi feita.

"Desde as décadas de 1970 e 1980, já foram realizados mais de cem experimentos documentados por programas dos EUA, da Rússia, da Europa e da China", diz o Dr. Andrew Griffiths, engenheiro líder em deposição química de vapor da Space Forge, à DCD. Deve ser moleza, então.

A ciência da fabricação no espaço

A manufatura no espaço é, sem dúvida, de ponta. No ambiente caótico do espaço, até mesmo os processos mais simples exigem, muitas vezes, uma engenharia mais elaborada e tolerante a falhas do que a da Terra.

A física por trás da manufatura no espaço, voltada ao crescimento cristalino, determina que a formação de cristais em microgravidade apresenta maior uniformidade de tamanho e de estrutura, resultando em um cristal "mais puro". Quando retornam à Terra, esses cristais geram cerca de dez gerações de novos cristais terrestres de qualidade superior. Na conferência britânica de Manutenção, Montagem e Manufatura em Órbita 2025, em Belfast, o CEO da Space Forge, Joshua Western, extrapolou que essa matemática equivale a "cerca de cem milhões de chips por voo."

"O impacto que a manufatura espacial tem sobre semicondutores compostos pode, às vezes, trazer uma melhora de três, quatro ou até cinco vezes na pureza do cristal, especificamente na densidade de discordâncias – quão bem esse cristal se encaixa", disse Western à ISAM 2025. "Os chips que compõem esses semicondutores representam uma redução de até 60% em tamanho, peso e restrições de potência, mesmo quando aplicados no sistema final."

A simplicidade encantadora de tudo isso quase chega ao Muskean.

Dave Barnhart, CEO e cofundador da Arkisys Inc., outra empresa de serviços espaciais, concorda que a fabricação está no lado mais de longo prazo das tecnologias orbitais, definindo-a como "ainda em sua fase experimental inicial." Ele define a questão como identificar quais indústrias buscam acesso à física extrema do espaço.

"Os beneficiários mais realistas de curto prazo são as indústrias biológica e farmacêutica, nas quais a microgravidade possibilita o crescimento de novos cristais, a formação de culturas celulares e a estruturação de proteínas que não podem ser replicadas na Terra", ele admite.

De fato, o especialista em farmacêutica espacial Varda captou um total de 329 milhões de dólares (1,7 bilhão de reais), incluindo a participação do bilionário Peter Thiel, famoso pelo PayPal e pela Palantir. Outra, a Orbital Medicine, captou 270 milhões de dólares (1,4 bilhão de reais) para buscar esses cristais espaciais milagrosos.

Por mais impressionante que a ciência pareça quando traduzida para o jargão dos investidores, o dinheiro fala. Esses passos iniciais improváveis podem muito bem abalar a economia da ciência dos materiais antes do que pensamos.

Segundo eles admitem, a Space Forge não está correndo atrás do ciclo de hype da IA para competir com o CMOS de silício, que eles descrevem como extremamente maduro, no qual a escalabilidade de processos, e não a pureza dos cristais, importa.

"Onde a manufatura espacial se torna realmente disruptiva é nos semicondutores compostos e de banda larga, em que a pureza dos materiais ainda impõe limites rígidos ao desempenho", diz o Dr. Griffiths. "Cristais cultivados no espaço oferecem uma oportunidade de mudança aqui. Mesmo pequenos volumes de material de altíssima qualidade, como o diamante, podem ter um enorme impacto devido às suas propriedades térmicas incomparáveis."

Como isso volta para a Terra?

Grande parte da economia espacial enfrenta o gargalo da logística. Embora a escassez de lançamentos seja um tema de conversa por si só, as limitações para trazer coisas de volta à Terra com segurança são ainda mais severas.

"O principal fator limitante [na fabricação espacial] é a capacidade de downmass", diz Barnhart. "Hoje, a massa descendente é limitada a quilogramas, com desafios não resolvidos em reentrada, pouso e custo seguro. Até que a capacidade de downmass aumente em uma ordem de magnitude, a manufatura orbital de alto volume permanecerá limitada."

Felizmente, o jogo dos cristais espaciais é de baixa quantidade e alta qualidade. As empresas que reduzem a massa de suas presas recrutam cápsulas com escudo térmico, algumas delas utilizando projetos infláveis de baixo custo para mitigar o custo de uso único. O futuro próximo pode ver essa fase ser abordada por veículos espaciais como o Dream Chaser da Sierra Space, mas eles ainda não estão prontos para deixar da atmosfera terrestre. Aviões que só podem descer, não subir, não são muito bons.

Space Forge emprega o sistema Pridwen, um novo escudo térmico nomeado em homenagem ao lendário escudo do Rei Arthur, que irradia o calor acumulado em vez de recorrer às técnicas padrão de ablação, e já passou por testes de microgravidade a bordo de um voo parabólico.

Isso não é a Lua. É uma fábrica espacial.

Em 31 de dezembro, a Space Forge informou que a ForgeStar havia demonstrado com sucesso a geração autônoma de plasma em órbita, por meio de um sistema de deposição química de vapor (CVD) aprimorado por micro-ondas. Essa façanha exigia controle preciso da potência do micro-ondas, do fluxo de gás, da pressão da câmara, da temporização, da exaustão e do reabastecimento, todos controlados por um computador e por software de bordo gerenciados por um controlador de carga útil.

"Embora atingir o plasma possa parecer simples em princípio, fazê-lo de forma confiável em um satélite está longe disso, diz o Dr. Griffiths. "Em vez de enviar longas sequências de comando, enviamos instruções de alto nível – 'execute este programa específico' – e o satélite executa de forma autônoma, retornando dados diagnósticos na próxima passagem de comunicação. Isso é importante porque demonstra maturidade. Isso não era apenas um experimento de laboratório; era uma fábrica em miniatura completa no espaço, alimentada por painéis solares e baterias, capaz de gerar plasma de micro-ondas controlado, de grau semicondutor, em órbita – sem intervenção humana."

A empresa espera levar seus cristais espaciais para a Terra ainda em 2026, liberando Pridwen durante uma passagem programada após a conclusão do objetivo oito da missão ForgeStar, que está em andamento no momento da redação. No entanto, não prometeu protótipos de semicondutores funcionais para 2026.

Quando questionada se a Space Forge previa instalar essa operação em uma das futuras estações espaciais comerciais, como Axiom Station, Starlab ou Orbital Reef, a empresa afirmou que sua visão de longo prazo é a de uma fábrica orbital dedicada, capaz de aceitar matérias-primas e produzir pastilhas finalizadas para exportação, sem a necessidade de suportar as inúmeras desvantagens da presença humana que há muito afligem a indústria.

A Arkisys cita um objetivo semelhante na criação de seus 'Portos' – depósitos não tripulados focados em serviços para qualquer órbita ou planeta que o cliente deseje. Até 2030, a empresa espera operar uma estação completa com três a cinco Módulos Portuários, suportando uma cadência operacional de 90 dias e atendendo múltiplos veículos de transferência orbital (OTVs)

"A viabilidade comercial será comprovada não apenas por demonstrações, mas também pelas primeiras entregas sustentadas a clientes e pelas operações de serviço em uma plataforma comercial, o momento em que o serviço se torna rotineiro, em vez de experimental", diz Barnhart.

Ambos os projetos são algumas das demonstrações mais avançadas das tecnologias por trás da lendária economia espacial, na qual drones espaciais navegam entre satélites e estações espaciais, realizando encontros, acoplamentos, reabastecimento, reposicionamentos e reparos.

Barnhart, da Arkisys, concorda que a barreira para esse maravilhoso futuro giga-futuro é logística – se se tornar mais barato e rápido ir e voltar da órbita, fazer manutenção e modernização de satélites faz mais sentido do que construir e colocar novos em órbita.

"Nos próximos dez anos, o serviço e a logística amadurecerão; conceitos mais especulativos, como cidades da indústria espacial em grande escala, permanecerão no campo da ficção científica até muito mais tarde no século", diz ele.

Realidade e ficção

O brilho da economia espacial atrai ciclos de hype animados. Em 2015, a administração Obama nos EUA sancionou a Lei de Competitividade de Lançamentos Espaciais Comerciais, que, entre outras coisas, legalizou a capacidade das empresas americanas de minerar recursos espaciais. Esse ato legislativo, estranhamente ambicioso, convenceu muitos de que a nação estava pronta para importar todo tipo de tesouros intergalácticos.

As startups Planetary Resources, Deep Space Industries, Offworld e Kleos Space ganharam vida nos anos 2010 para embarcar nessa corrida do ouro galáctica, mas aquelas que ainda existem 16 anos depois estão silenciosamente migrando para tecnologias que o mercado está comprando, como a de propulsão. O tempo dirá quanto da economia em órbita repetirá essa história.

A recente moda dos data centers espaciais certamente soa como um refrão familiar.

"[É] impulsionado por duas vantagens percebidas: energia solar abundante e o vácuo frio do espaço", diz Barnhart ao DCD. " Embora essas suposições sejam fisicamente corretas, elas escondem enormes desafios de engenharia."

Influxos de temperaturas extremas sobrenaturais historicamente não foram muito bem aproveitados por espaçonaves, muito pelo contrário. Além disso, a noção de que o espaço é frio em alguns filmes não se traduz facilmente em resfriamento eletrônico.

"Em órbita, a dissipação de calor é extremamente difícil porque a convecção, o principal mecanismo de resfriamento na Terra, não funciona no vácuo. Um resfriamento eficaz exigiria sistemas de radiadores massivos, potencialmente em escala de quilômetros. Manter e estabilizar estruturas desse tamanho introduz riscos técnicos e operacionais sérios", explica Barnhart.

A geração de energia também é "não trivial", diz Barnhart. Com a eficiência atual das células solares, de 30 a 40%, os painéis solares necessários cobririam vários campos de futebol. Além disso, ele diz: "A sustentabilidade de longo prazo raramente é abordada." Barnhart explica: "Eletrônicos em órbita enfrentam níveis mais altos de radiação e, ao contrário dos data centers terrestres, componentes com defeito não podem ser facilmente substituídos por técnicos humanos. Esses fatores comprometem significativamente a equação custo-benefício."

Mas não são apenas os data centers que os tecnocratas esperam ver no espaço, mas também as próprias fábricas de semicondutores, uma façanha de engenharia verdadeiramente bizantina, facilmente criticada. Esse entusiasmo desenfreado levou a suposições de que a Space Forge fabricava semicondutores por conta própria, e não os cristais que os compõem, uma noção que o Dr. Griffiths explica não ter "benefício" em um mundo em que fábricas massivas já existem.

"Estamos analisando etapas específicas do processo que se beneficiam das condições espaciais e integrando-as de volta à manufatura terrestre", diz ele ao DCD. "Sob essa perspectiva, uma cadeia de suprimentos baseada no espaço é absolutamente realista."

Questões de soberania

Como beneficiária do Fundo de Inovação da OTAN, a Space Forge é há muito tempo considerada uma empresa que produz tecnologia de uso duplo, uma percepção que certamente se estende aos serviços em órbita e aos drones OTV.

"Globalmente, a China já demonstrou forte interesse e investido em serviços no espaço, alcançando vários marcos notáveis", comenta Barnhart. "As nações BRICS também estão explorando essas tecnologias, ao reconhecerem que o serviço e a logística serão fundamentais para as futuras economias espaciais."

Ele recomenda que os governos comecem a apoiar o setor por meio de contratos baseados em serviços para reabastecimento de satélites, transferência e outras atividades logísticas, para dar confiança aos investidores nas tecnologias.

Quanto à Space Forge, o foco da empresa agora é desenvolver capacidades para a fabricação de materiais espaciais. Eles estão tranquilos quanto a saber se esse progresso será sustentado como empresa independente ou adquirido para continuar como parte de um ecossistema comercial maior.

"Estamos esperando ansiosamente pelos planos de defesa atrasados. O apoio do Fundo de Inovação da OTAN à Space Forge é um testemunho da importância e da necessidade do que estamos construindo", relata o Dr. Ed Smith, chefe de pesquisa de materiais da Space Forge.