A viagem interestelar é realmente possível?

Ilustração artística de uma sonda Breakthrough Starshot chegando ao planeta potencialmente semelhante à Terra Proxima Centauri b. Uma representação de feixes de laser é visível emanando dos cantos da vela de luz da nave.

Ilustração artística de uma sonda Breakthrough Starshot chegando ao planeta potencialmente semelhante à Terra Proxima Centauri b. Uma representação de feixes de laser é visível emanando dos cantos da vela de luz da nave. (Crédito da imagem: Laboratório de Habitabilidade Planetária, Universidade de Porto Rico em Arecibo)

Paul M. Sutter é astrofísico em The Ohio State University , anfitrião de Pergunte a um astronauta e Rádio Espacial , e autor de ' Seu lugar no universo. 'Sutter contribuiu com este artigo para Vozes de Especialistas do Space.com: Op-Ed e Insights .

Viagem interestelar espacial. Fantasia de cada criança de cinco anos dentro de nós. Grampo de séries de ficção científica. Corajosamente indo aonde ninguém jamais esteve de uma forma realmente fantástica. À medida que avançamos cada vez mais com nossos foguetes e sondas espaciais, surge a pergunta: será que algum dia poderemos colonizar as estrelas? Ou, exceto aquele sonho longínquo, podemos pelo menos enviar sondas espaciais a planetas alienígenas, permitindo que nos digam o que vêem?



A verdade é que a viagem e a exploração interestelar são tecnicamente possíveis. Não existe nenhuma lei da física que o proíba totalmente. Mas isso não torna as coisas necessariamente mais fáceis e certamente não significa que iremos alcançá-lo em nossas vidas, muito menos neste século. A viagem espacial interestelar é uma verdadeira dor no pescoço.

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Viagem de ida

Se você for paciente o suficiente, já alcançamos o status de exploração interestelar. Temos várias espaçonaves em trajetórias de fuga, o que significa que estão deixando o sistema solar e nunca mais voltarão. Missões pioneiras da NASA, o Missões de viagem , e mais recentemente Novos horizontes todos começaram suas longas jornadas de ida. As Voyagers, especialmente, são agora consideradas fora do sistema solar, definido como a região onde o vento solar que emana do sol dá lugar a partículas de fundo galácticas gerais e poeira.

Tão bom; temos sondas espaciais interestelares atualmente em operação. Exceto que o problema é que eles não estão indo a lugar nenhum muito rápido. Cada um desses intrépidos exploradores interestelares está viajando a dezenas de milhares de milhas por hora, o que parece muito rápido. Eles não estão indo na direção de nenhuma estrela em particular, porque suas missões foram projetadas para explorar planetas dentro do sistema solar. Mas se alguma dessas espaçonaves fosse dirigida ao nosso vizinho mais próximo, Proxima Centauri , a apenas 4 anos-luz de distância, eles o alcançariam em cerca de 80.000 anos.

Não sei sobre você, mas não acho que os orçamentos da NASA sejam para esse tipo de cronograma. Além disso, no momento em que essas sondas chegam a qualquer lugar meio interessante, seu baterias nucleares estarão mortos há muito tempo, e serão apenas pedaços inúteis de metal arremessando-se no vazio. O que é uma espécie de sucesso, se você pensar bem: não é como se nossos ancestrais fossem capazes de realizar proezas como jogar lixo aleatório entre as estrelas, mas provavelmente também não é exatamente o que você imaginou que uma viagem espacial interestelar seria.

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Piloto de velocidade

Para tornar o vôo espacial interestelar mais razoável, uma sonda precisa ser muito rápida. Na ordem de pelo menos um décimo da velocidade da luz. Nessa velocidade, a espaçonave poderia chegar à Proxima Centauri em poucas décadas e enviar fotos alguns anos depois, bem dentro de uma vida humana. É realmente tão irracional pedir que a mesma pessoa que começa a missão consiga terminá-la?

Ir nessas velocidades requer uma quantidade enorme de energia. Uma opção é conter essa energia a bordo da espaçonave como combustível. Mas se for esse o caso, o combustível extra adiciona massa, o que torna ainda mais difícil impulsioná-lo a essas velocidades. Existem projetos e esboços para nave espacial movida a energia nuclear que tentam fazer exatamente isso, mas a menos que queiramos começar a construir milhares e milhares de bombas nucleares apenas para colocá-las dentro de um foguete, precisamos ter outras idéias.

Talvez uma das idéias mais promissoras seja manter a fonte de energia da espaçonave fixa e, de alguma forma, transportar essa energia para a espaçonave enquanto ela viaja. Uma maneira de fazer isso é com lasers. A radiação é boa para transportar energia de um lugar para outro, especialmente por vastas distâncias do espaço. A espaçonave pode então capturar essa energia e se impulsionar para frente.

Esta é a ideia básica por trás do Projeto Breakthrough Starshot , que visa projetar uma espaçonave capaz de alcançar as estrelas mais próximas em questão de décadas. No esboço mais simples deste projeto, um laser gigante da ordem de 100 gigawatts atira em uma espaçonave em órbita terrestre. Essa espaçonave tem uma grande vela solar que é incrivelmente reflexiva. O laser ricocheteia naquela vela, dando impulso à espaçonave. A questão é que um laser de 100 gigawatts só tem a força de uma mochila pesada. Você não leu isso incorretamente. Se fôssemos atirar este laser na espaçonave por cerca de 10 minutos, a fim de atingir um décimo da velocidade da luz, a espaçonave não poderia pesar mais do que um grama.

Essa é a massa de um clipe de papel.

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Uma nave espacial para formigas

É aqui que a borracha encontra a estrada interestelar quando se trata de fazer a espaçonave viajar nas velocidades necessárias. O próprio laser, de 100 gigawatts, é mais poderoso do que qualquer laser que já projetamos em muitas ordens de magnitude. Para dar uma ideia da escala, 100 gigawatts é a capacidade total de todas as usinas nucleares em operação nos Estados Unidos combinadas.

E a espaçonave, que deve ter uma massa não superior a um clipe de papel, deve incluir uma câmera, computador, fonte de energia, circuitos, uma concha, uma antena para se comunicar de volta para casa e todo o farol.

Este vela de luz deve ser quase perfeitamente reflexivo. Se ele absorver até mesmo uma pequena fração da radiação de laser que chega, ele converterá essa energia em calor, em vez de momento. A 100 gigawatts, isso significa derretimento direto, o que geralmente não é considerado bom para espaçonaves.

Uma vez acelerado para um décimo da velocidade da luz, a verdadeira jornada começa. Por 40 anos, esta pequena espaçonave terá que resistir às provações e sofrimentos do espaço interestelar. Ele será impactado por grãos de poeira a essa velocidade enorme. E embora a poeira seja muito pequena, nessas velocidades as partículas podem causar danos incríveis. Os raios cósmicos, que são partículas de alta energia emitidas por tudo, desde o sol até supernovas distantes, podem mexer com os delicados circuitos internos. A espaçonave será bombardeada por esses raios cósmicos ininterruptamente assim que a jornada começar.

O Breakthrough Starshot é possível? Em princípio, sim. Como eu disse acima, não existe nenhuma lei da física que impeça tudo isso de se tornar realidade. Mas isso não torna mais fácil ou mesmo provável ou plausível ou mesmo viável usando nossos níveis atuais de tecnologia (ou projeções razoáveis ​​para o futuro próximo de nossa tecnologia). Podemos realmente fazer uma espaçonave tão pequena e leve? Podemos realmente fazer um laser tão poderoso? Uma missão como esta pode realmente sobreviver aos desafios do espaço profundo?

A resposta não é sim ou não. A verdadeira questão é esta: estamos dispostos a gastar dinheiro suficiente para descobrir se isso é possível?

Saiba mais ouvindo o episódio 'A viagem interestelar é possível?' no podcast Ask A Spaceman, disponível em iTunes e na web em http://www.askaspaceman.com . Agradecimentos a @infirmus, Amber D., neo e Alex V. pelas perguntas que levaram a esta peça! Faça sua própria pergunta no Twitter usando #AskASpaceman ou seguindo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter .

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