A Northrop Grumman lançou um alvo de míssil balístico intercontinental (ICBM) redesenhado digitalmente.

O lançamento parecia um teste de foguetão familiar, mas por trás dele estava uma mudança radical de conceção: um veículo-alvo de míssil balístico intercontinental (ICBM) totalmente digitalizado, destinado a reforçar a capacidade do Pentágono para ensaiar defesas contra ameaças de longo alcance.

Um teste “digital-first” para a defesa antimíssil

A Northrop Grumman concluiu o primeiro voo do seu veículo-alvo de ICBM redesenhado digitalmente, um foguetão especializado usado para testar sistemas de defesa antimíssil dos EUA contra perfis de ataque realistas.

O novo alvo foi concebido para imitar melhor a trajetória de voo, a velocidade e a altitude de mísseis balísticos modernos de longo alcance, dando à Missile Defense Agency (MDA) dados mais precisos quando realiza testes com fogo real.

O veículo-alvo cumpriu todos os objetivos de desempenho no seu voo de estreia, validando a nova abordagem de conceção digital em condições reais de lançamento.

No coração deste veículo está um motor de segunda fase de um ICBM Peacekeeper desativado, fornecido pelo Rocket Systems Launch Program da Força Espacial dos EUA. Ao reutilizar hardware comprovado e envolvê-lo em novos métodos de engenharia digital, a Northrop Grumman pretende reduzir custos e aumentar a fidelidade das campanhas de teste.

Porque é que os alvos de ICBM são importantes para as defesas dos EUA

Estes veículos-alvo não são armas; são campos de tiro móveis. Funcionam como substitutos de mísseis hostis, permitindo aos sistemas dos EUA detetar, acompanhar e tentar interceções em condições semelhantes às de combate.

A MDA utiliza estes alvos para validar sistemas, incluindo:

• Aegis Ballistic Missile Defense em navios da Marinha dos EUA, que lança interceptores a partir de células de lançamento vertical no mar.
• Ground-Based Midcourse Defense (GMD), que protege o território continental dos EUA ao envolver ICBMs no espaço durante a fase intermédia (midcourse).

Para ser credível, um teste de interceção precisa de um alvo que “voe” como uma ameaça real em termos de aceleração, velocidade, trajetória e separação de fases. Qualquer desvio arrisca criar uma falsa sensação de segurança.

Desde 2011, a Northrop Grumman entregou 27 veículos-alvo de ICBM e apoiou 12 lançamentos bem-sucedidos, consolidando um nicho discreto, mas crítico, no ecossistema da defesa antimíssil.

O que significa, de facto, “redesenho digital”

O alvo mais recente difere dos seus antecessores menos na forma do que na forma como foi concebido e construído.

Os engenheiros criaram um gémeo digital detalhado do veículo e mantiveram-no alinhado com o hardware físico ao longo do fabrico, testes e integração.

Um gémeo digital é uma réplica virtual de alta fidelidade do foguetão, incluindo estrutura, eletrónica, software e interfaces. Quando os engenheiros ajustam esse modelo, conseguem ver imediatamente os efeitos em cascata em cargas estruturais, comportamento térmico ou organização da cablagem, antes de tocar em quaisquer componentes reais.

A Northrop Grumman afirma que o método “digital-first” reduziu o tempo de “execução em campo” em cerca de 25% durante as operações Pathfinder - os ensaios iniciais e as integrações que precedem um lançamento real. Essa poupança de tempo traduz-se em menor custo, menos correções de última hora e margens de segurança mais apertadas.

Realidade virtual e aumentada no chão de fábrica

Para além do gémeo digital, o redesenho apoiou-se fortemente em ferramentas imersivas:

• Pathfinders em realidade virtual (VR) foram usados para ensaiar a integração e a montagem em ambiente de fábrica simulado antes de qualquer hardware ser montado.
• Realidade aumentada (AR) foi introduzida durante a integração do interstage, orientando os técnicos no alinhamento e na fixação de componentes.

Na prática, isto significa que as equipas colocam óculos de VR para “caminhar” em torno do foguetão, testar como as gruas se irão mover e verificar se os técnicos conseguem alcançar fisicamente zonas apertadas. Problemas que antes surgiam tarde na montagem podem ser detetados e corrigidos na fase de conceção.

As ferramentas de AR, vistas através de tablets ou visores, projetam instruções ou marcas de alinhamento sobre peças reais, reduzindo o tempo de montagem mecânica e ajudando a evitar erro humano.

Hardware melhorado por baixo do brilho do software

A mudança não foi apenas digital. O programa do alvo também substituiu algum hardware de propulsão legado, introduzindo uma primeira fase SR119 atualizada para emparelhar com o motor Peacekeeper.

Característica	Alvos anteriores	Alvo redesenhado
Abordagem de conceção	Desenhos e modelos tradicionais	Gémeo digital completo e engenharia baseada em modelos
Ensaio de integração	Pathfinders físicos em hardware real	Pathfinders em VR e ensaios digitais
Apoios à montagem	Instruções em papel ou 2D	Sobreposições AR e procedimentos guiados
Propulsão	Apenas fases legadas	Primeira fase SR119 atualizada + segunda fase Peacekeeper

A mistura de componentes recondicionados e fases atualizadas permite à MDA disponibilizar alvos que podem emular um conjunto mais amplo de trajetórias e perfis de ameaça, desde disparos de ICBM de arco elevado a casos de teste mais específicos.

Uma mudança mais ampla nos programas de mísseis dos EUA

O esforço da Northrop Grumman encaixa numa tendência mais ampla entre os grandes contratantes de defesa dos EUA para adotarem engenharia digital em projetos complexos de mísseis.

O programa Next Generation Interceptor (NGI) da Lockheed Martin, futuro pilar do sistema GMD, atingiu um marco importante em 2023 ao concluir uma “digital All Up Round Preliminary Design Review”. Esse processo apoiou-se fortemente em ferramentas baseadas em modelos para validar o design do interceptor antes do aumento do ritmo de fabrico de hardware.

As revisões digitais comprimem os ciclos de conceção ao detetar conflitos de design e problemas de desempenho no ambiente virtual, muito antes de serem construídos protótipos físicos.

Na defesa antimíssil, onde interceptores e alvos têm de funcionar em conjunto através do espaço, do tempo e de múltiplos sensores, modelos digitais partilhados reduzem o risco de integração entre parceiros industriais e o governo.

Porque isto importa face a ameaças do mundo real

As ameaças modernas de mísseis estão a tornar-se mais ágeis e complexas. Os países estão a experimentar múltiplas ogivas, engodos (decoys) e veículos de reentrada manobráveis. Testar contra alvos simples e previsíveis já não é suficiente.

Veículos-alvo redesenhados digitalmente podem ser reconfigurados mais rapidamente para simular novos comportamentos de ameaça. As alterações podem ser modeladas em software, atualizadas no gémeo digital e depois refletidas em hardware real ou em perfis de voo.

Essa flexibilidade dá à MDA uma forma de manter as campanhas de teste mais alinhadas com capacidades emergentes de adversários, em vez de esperar anos por um alvo totalmente novo.

Termos e conceitos-chave explicados

Várias expressões técnicas estão no centro desta história e sustentam a direção para onde a defesa antimíssil está a caminhar.

• Gémeo digital: uma réplica dinâmica, baseada em software, de um sistema físico que se mantém atualizada à medida que o sistema real muda. Os engenheiros usam-na para executar simulações, testar modos de falha e planear manutenção.
• Engenharia baseada em modelos: método de conceção em que os modelos, e não documentos estáticos, se tornam a referência central para hardware, software e comportamento do sistema.
• Operações Pathfinder: ensaios realizados antes da missão real, frequentemente usando maquetes ou hardware parcial, para verificar procedimentos, ferramentas e cronogramas.

Usadas em conjunto, estas abordagens deslocam o risco da plataforma de lançamento para o laboratório de conceção, onde as alterações são mais baratas e seguras.

Riscos, benefícios e o que se segue

A dependência forte de ferramentas digitais não é isenta de riscos. Modelos de alta fidelidade exigem dados precisos e validação rigorosa. Um gémeo digital com falhas pode induzir em erro tão facilmente como antigos desenhos em papel deficientes. A cibersegurança também é crucial; quanto mais dados críticos de conceção forem digitalizados, mais atrativos se tornam para hackers e serviços de informações estrangeiros.

Ainda assim, os benefícios são significativos. Ciclos de conceção mais rápidos significam que a MDA pode ajustar parâmetros do alvo entre campanhas. Uma espinha dorsal digital comum facilita que diferentes contratantes se integrem na mesma arquitetura “system-of-systems”. A formação também melhora, pois os técnicos aprendem procedimentos em VR antes de tocarem em fases reais do foguetão.

Para quem acompanha capacidades estratégicas dos EUA, este lançamento é menos sobre um foguetão isolado e mais sobre um método. Se a abordagem continuar a dar resultados, futuros interceptores, sensores e sistemas de comando nascerão provavelmente primeiro como código e só depois como metal, com voos de teste a servirem como verificação final de um design que já “voou” milhares de vezes no domínio virtual.