Viagem interestelar

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Um Bussard ramjet, em concepção artística da NASA.

Viagem interestelar é, na ficção científica, uma viagem não-tripulada ou tripulada entre as estrelas, embora o uso do termo geralmente denote a última. O conceito de viagem interestelar em espaçonaves é uma matéria-prima básica da ficção científica. Há uma tremenda diferença entre viagem interestelar e viagem interplanetária, principalmente devido às distâncias muito maiores envolvidas.

Como um objetivo prático, a viagem interestelar têm sido ferozmente debatida por vários cientistas, autores de ficção científica, hobbistas e entusiastas.

Muitos artigos científicos têm sido publicados sobre conceitos correlatos. Dado suficiente tempo de viagem e trabalho de engenharia, viagem interestelar não-tripulada e geracional parece ser possível, embora represente um desafio tecnológico e econômico considerável, improvável de ser resolvido (particularmente no tocante a veículos tripulados) ainda por algum tempo. A NASA tem estado engajada em pesquisa sobre estes tópicos por vários anos e tem acumulado certo número de abordagens teóricas.

A dificuldade da viagem interestelar[editar | editar código-fonte]

A viagem interestelar apresenta uma série de dificuldades. Há todas as dificuldades da viagem interplanetária, a incluir vácuo quase total, radiação, micrometeoroides e imponderabilidade. Estas dificuldades parecem ser solúveis; enviaram-se missões robóticas a cada planeta do Sistema Solar, humanos à Lua, e fizeram-se planos de missões tripuladas a Marte durante anos. A viagem interestelar é enormemente mais difícil pelas distâncias milhões de vezes maiores às estrelas vizinhas. Viagens intergalácticas teriam distâncias ainda outro milhão de vezes maiores do que as viagens interestelares.

Distâncias interestelares[editar | editar código-fonte]

As distâncias astronômicas são por vezes medidas segundo a quantidade de tempo que demora um raio de luz em viajar entre dois pontos (ver ano-luz). A luz no vácuo viaja a 299.792.458 metros por segundo.

A distância entre a Terra e a sua Lua é de 1,25 segundos-luz. Com as tecnologias de propulsão actuais, uma viagem assim demora uns três dias a uma nave espacial.

A distância da Terra a outros planetas no sistema Solar varia de três minutos-luz até aproximadamente cinco horas-luz. Segundo o planeta e o seu alinhamento com a Terra, para as típicas naves espaciais não tripuladas essas viagens demoram de poucos meses a uma década.

Em 2006, a Voyager 1 ultrapassou as 100 unidades astronômicas (cerca de 14 horas-luz) do Sol e está deixando o Sistema Solar. Isso ocorreu quase 30 anos após o lançamento. Conforme divulgado em setembro de 2013, a sonda saiu da Heliosfera em agosto de 2012, e já se encontra no espaço interestelar, a mais de 125 UA de distância da Terra. Mesmo assim, no estágio presente da tecnologia espacial, as mais longas missões não-tripuladas (as sondas Voyager) têm uma vida útil estimada em aproximadamente 60 anos, metade dos quais já se passaram. Após esse prazo, sistemas vitais de tais sondas (como a geração de energia) começarão a falhar e não haverá possibilidade de reparos. Eventualmente, a comunicação se perderá. Será necessário um sistema de auto-reparações automatizadas focando o sucesso em missões não-tripuladas.

O sistema planetário mais próximo conhecido do Sol é chamado Alpha Centauri, situado a 4,2 anos-luz de distância. A Voyager 1 é a nave espacial mais rápida já construída e pode alcançar uma velocidade de 77,3 km/s (278.280 km/h) ou 0,000257% da velocidade da luz (em relação à Terra), já que a velocidade da luz corresponde a 1.079.252.848,8 km/h. A tal velocidade, a viagem demoraria 16.342 anos. Tal tempo poderia ser reduzido para alguns poucos milênios com o uso de veleiro solar ou para poucos séculos com o uso de propulsão por pulsos nucleares (sistema Orion).

Não há, entretanto, nenhuma tecnologia capaz de levar espaçonaves às estrelas num intervalo de tempo razoável. As atuais teorias da Física afirmam que é impossível viajar mais rápido que a luz e afirma-se que, se isso fosse possível, seria também possível a construção de máquinas do tempo.

A Relatividade Geral, entretanto, oferece a possibilidade teórica de viajar mais rápido que a luz sem violar as leis da Física. Isso poderia ser feito, por exemplo, através de um buraco de verme. Apesar disso, a existência dos buracos de verme ainda não foi comprovada. Outros mecanismos para viajar mais rápido que a luz com base na relatividade exigem a existência e o uso de matéria exótica.

Viagem tripulada vs. Viagem não-tripulada[editar | editar código-fonte]

A massa de uma nave capaz de transportar humanos seria muitas ordens de grandeza maior que a de uma nave ou sonda espacial não-tripulada. Como exemplo, podemos citar as diferenças entre a primeira sonda espacial, Luna I, que pesava 361 kg e a primeira nave a levar um ser vivo (cadela Laika), o Sputnik 2, que pesava 508,3 kg. Isso, claro, é apenas um exemplo. As diferenças, no caso de uma viagem interestelar seriam enormes, pois as distâncias e o tempo envolvido seriam muito maiores. Além disso, uma nave tripulada exigiria um sistema fechado de suporte biológico.

Tipos de viagem interestelar[editar | editar código-fonte]

Há dois tipos de viagem interestelar. Um é a viagem interestelar lenta, que já é tecnologicamente possível, mas que exige um grande intervalo de tempo, muitas vezes superior à expectativa de vida dos seres humanos. Outro é a viagem interestelar rápida, que ainda não é tecnologicamente possível , mas que poderia ser concretizada com futuros avanços técnicos e descobertas científicas.

Viagem interestelar lenta[editar | editar código-fonte]

Uma viagem interestelar lenta normalmente faria uso de tecnologias de propulsão já disponíveis. Como resultado, tais viagens seriam extremamente longas, com duração variando de cem a milhares de anos. Viagens tripuladas lentas poderiam ser usadas como viagens de ida para o estabelecimento de colônias. Mesmo assim, o longo tempo da viagem seria um obstáculo imenso por si só. Seguem algumas propostas para contornar o problema:

Naves multigeracionais[editar | editar código-fonte]

Uma nave (multi)geracional seria uma espécie de arca interestelar. Os viajantes viveriam normalmente durante a viagem. A tripulação que chegaria ao destino seria formada por descendentes daqueles que deixaram a Terra.

Mas a possibilidade de criação de naves multigeracionais é pequena, por que elas apresentam grandes problemas. Elas teriam que ser muito grandes; pesariam tanto que teriam que ser construídas em órbita, o que seria muito caro. Outra exigência de uma nave multigeracional é a existência de um sistema fechado de suporte biológico, uma espécie de habitat artificial. Ecossistemas fechados, como a Biosfera 2 foram construídos com o intuito de estudar tal possibilidade. Os resultados, porém, têm sido insatisfatórios, e a um alto custo.

Além disso, naves multigeracionais teriam outros problemas biológicos e sociais. Estimativas quanto ao número de tripulantes variam, mas o menor valor proposto é de 180. Uma população tão pequena seria bastante suscetível à deriva genética, o que colocaria o pool de genes abaixo dos níveis seguros. Dada a possibilidade de uma viagem com milhares de anos de duração (mais longa que a existência das civilizações humanas), há o sério risco de que a população que chegar ao destino não faça o que havia sido planejado; há também a possibilidade de se esquecerem que estão numa nave multigeracional. Na pior das hipóteses, a tripulação pode ter caído no barbarismo. Tais possibilidades foram exploradas por vários autores de FC, como Robert A. Heinlein num romance em dois volumes chamado Órfãos do Céu (Orphans of the Sky), e E.C. Tubb em Star Ship.

Animação suspensa[editar | editar código-fonte]

Tanto cientistas quanto escritores de ficção científica propõem várias técnicas de animação suspensa. Dentre essas, destacam-se os possíveis usos de hibernação humana e preservação criogênica. Atualmente, nenhuma das técnicas propostas está disponível, mas elas são preferidas pelos que defendem o uso de naves-dormitório, nas quais os passageiros ficariam inertes durante os longos períodos de tempo de uma viagem interestelar.

Expectativa de vida estendida[editar | editar código-fonte]

Uma outra possibilidade é a abordagem defendida por Aubrey de Gray. Segundo ele, seria possível estender a expectativa de vida humana até milhares de anos, através do uso de engenharia preventiva ou reparativa em nível celular. Tal técnica, entretanto, ainda não está disponível, e é pouco provável que tenha sucesso.

Isso possibilitaria uma única tripulação numa viagem interestelar, mas os efeitos psicológicos e biológicos de uma viagem tão longa ainda seriam um problema sem solução.

Embriões congelados[editar | editar código-fonte]

Uma missão espacial robótica que carregasse certo número de embriões humanos é outra possibilidade teórica. Esse método de colonização espacial requer, entre outras coisas, o desenvolvimento de um meio artificial que simulasse as condições do útero, o que permitiria uma gestação. Além disso, seria necessário um maior desenvolvimento da robótica. Há ainda o problema de como educar crianças que se desenvolveriam a uma distância tão grande da Terra que a comunicação entre a nave e o nosso planeta levaria anos ou mesmo vários séculos. Também devemos nos perguntar como explicaríamos a tal indivíduo o que ele deveria fazer, isto é, qual seria sua missão. A questão psicológica, portanto, ainda persistiria nesta abordagem.

Viagem interestelar rápida[editar | editar código-fonte]

A idéia de naves capazes de alcançar as estrelas rapidamente (em relação à expectativa de vida humana) é bastante atrativa. Entretanto, isso requer algum tipo exótico de propulsão ou mesmo uma Física exótica.

Viagem Sublumínica[editar | editar código-fonte]

Concepção artística de uma nave interestelar tipo Daedalus, movida a fusão nuclear e capaz de atingir 10% da velocidade da luz.

Se uma espaçonave fosse capaz de viajar a uma velocidade média equivalente a 10% da velocidade da luz, seria possível alcançar Proxima Centauri em quarenta anos. Diversos sistemas de propulsão seriam capazes disso, mas nenhum deles é economicamente viável.

Desde a década de 1960 é tecnicamente possível a construção de naves movidas a pulsos nucleares, isto é, naves movidas por explosões nucleares em série. Tais naves teriam a vantagem de oferecer um grande impulso específico e altas velocidades. A construção e os custos de operação de tais naves seriam similares ao de um foguete químico. O interesse nessa tecnologia caiu por que explosões nucleares no espaço foram consideradas ilegais pelo Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares, de 1963.

Foguetes movidos a fusão nuclear também seriam capazes de alcançar 10% da velocidade da luz. Nesse caso, o combustível usado seria o deutério. Mas até o momento a ciência ainda não conseguiu iniciar uma reação controlada de fusão nuclear.

Veleiros solares movidos por grandes laseres poderiam alcançar velocidades ainda maiores, uma vez que apresentam baixo peso. Entretanto, essa alternativa ainda não é viável por que o material mais adequado para a construção de tal veículo ainda não foi descoberto. É necessário que as "velas" sejam a um só tempo leves (para permitir grandes velocidades), resistentes (para que não sejam rasgadas pelos micrometeoritos) e semitransparentes (pois apenas parte do vento solar deve ser retida). Outro problema do veleiro solar é a sua aceleração lenta. Embora sejam capazes de alcançar mais de 10% da velocidade da luz, as pesquisas indicam que pode levar anos para que isso aconteça.

Outra proposta, feita por Robert W. Bussard em 1960 é o chamado Bussard ramjet, um foguete de fusão no qual um enorme coletor coletaria o hidrogênio difuso que há no espaço interestelar, que seria então "queimado" através de uma cadeia próton-próton, e expelido para trás. Apesar de cálculos recentes indicarem que a aceleração gerada pela propulsão de Bussard seria um pouco menor do que o imaginado, a ideia ainda é bastante atrativa por que o combustível seria coletado durante o percurso e assim seria possível alcançar uma velocidade muito próxima da velocidade da luz.

Finalmente, há a possibilidade de um foguete de antimatéria. Se forem as encontradas fontes de energia e os métodos de produção adequados, capazes de gerar antimatéria nas quantidades necessárias, seria facilmente possível alcançar velocidades próximas da luz, nas quais os efeitos da dilatação do tempo poderiam ser sentidos pelos tripulantes, o que, de certa forma, "encurtaria" a viagem.

Transmissão ou Teletransporte[editar | editar código-fonte]

Se entidades físicas pudessem ser transmitidas como informação e reconstruídas no local de destino, uma viagem exatamente a velocidade da luz seria possível. Note, porém, que de acordo com a Relatividade Geral, a informação não pode viajar mais rápido que a luz. Mesmo assim, o tempo de viagem teria uma redução drástica. Para observadores terrestres, a duração da viagem seria mínima, mas para os próprios viajantes seria instantânea.

Como codificar, enviar e reconstruir uma descrição átomo-por-átomo de, digamos, um ser humano é algo que ainda não se tem ideia de como fazer. Se nem mesmo o problema do teleporte de coisas inanimadas foi resolvido, quais não seriam as dificuldades de fazer isso com seres vivos?

Pode ser que enviar um software que, para todos os efeitos, replicaria as funções neurais de uma pessoa seria o bastante, mas ainda há muitos aspectos neurológicos da mente humana que são desconhecidos pela Ciência. Mesmo se o envio de tal software fosse possível, seria necessário o uso de um receptor e/ou reconstrutor que teria que ser mandado para o destino de um modo mais ortodoxo.

Viagem Superlumínica[editar | editar código-fonte]

Buracos de Verme[editar | editar código-fonte]

Buracos de Verme são distorções conjecturais do espaço-tempo que, segundo alguns físicos teóricos poderiam ligar dois pontos quaisquer do universo através de uma Ponte de Einstein-Rosen. Não se sabe ainda se, na prática, há ou não buracos de verme. Embora haja soluções matemáticas para as equações de Einstein que envolvem buracos de verme, todas as soluções conhecidas exigem suposições bastante irreais, como, por exemplo, a existência de massa negativa.

Dobra Espacial[editar | editar código-fonte]

A Dobra Espacial (ou Propulsão Alcubierre) é um modelo matemático teórico para uma forma de viagem espacial mais rápida que a luz, utilizada na série de ficção científica Jornada nas Estrelas.

Em 1994, o físico mexicano Miguel Alcubierre propôs um método de alongamento do espaço em uma onda que, em teoria, poderia fazer com que o tecido do espaço à frente de uma nave espacial se contraia, enquanto que o tecido que está atrás da nave se expanda.[1] A nave se deslocaria surfando esta onda dentro de uma região conhecida como bolha de dobra, onde as características normais do tecido espaço-tempo se manteriam inalteradas. Uma vez que a nave não estaria se movendo dentro desta bolha, mas transportada junto com ela, os efeitos de dilatação do tempo previstos pela Teoria da Relatividade Especial não se aplicariam à nave, mesmo com a altíssima velocidade de deslocamento em relação ao espaço normal em volta da nave. Além disso, esse método de viagem não implica realmente em se deslocar mais rápido que a luz, uma vez que no interior da bolha, a luz continuaria a ser mais rápida que a nave.

Assim, a Propulsão Alcubierre não contradiz a alegação tradicional da relatividade que proíbe que um objeto com massa seja mais rápido que a luz.

Muitos críticos contestam a possibilidade real de se criar uma bolha de dobra devida a energia necessária que seria equivalente a massa de Júpiter, mas recentemente o Dr. Harold White , Chefe do Tema de Propulsão Avançada do Engineering Directorate da NASA encontrou a solução que muda o jogo completamente. White descobriu que a energia necessária é muito menor do que se pensava. Se for otimizada a espessura da dobra espacial e “oscilar sua intensidade para reduzir a rigidez do espaço tempo,” será possível reduzir a quantidade de combustível para uma tangível: em vez de uma bola de matéria exótica do tamanho de Júpiter, será preciso apenas 500 kg para “mandar uma bolha de 10 metros a uma velocidade efetiva de 10c.” [2]

Outra crítica que tornaria a dobra espacial apenas teórica foi que necessitaria de matéria exótica e não se sabe se realmente exite, mas Harold Sony White e Eric W. Davis descreveram que uma densidade de energia positiva toroidal pode resultar em uma região de pressão negativa, esférica, eliminando possivelmente a necessidade de matéria exótica real[3]

Ainda outra crítica que tornaria a dobra espacial apenas teórica foi que não seria possível desligar a bolha de dobra pois os fótons não se comunicam com a bolha, mas parece que um recente estudo que seria ruim na realidade é uma boa notícia: a bolha de dobra é instável,uma propriedade da mecânica quântica chamada de tensor de momento-energia renormalizado, tenderia a aumentar descontroladamente nas regiões dobradas acima da velocidade luz, fazendo com que a dobra seja destruída.[4] Em outras palavras a bolha precisa ser ativamente mantida e se desfaz assim que a nave para de mantê-la. Assim, mesmo sem conseguir afetar o espaço exterior à bolha, a nave consegue desligá-la (e se há algum problema, a nave não continua a viajar até o infinito como em Tau Zero).

Ver também[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Alcubierre, Miguel. (1994). "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity". Class. Quant. Grav. 11: L73–L77. DOI:10.1088/0264-9381/11/5/001. See also the eprint version arXiv. Visitado em 23 June 2005., and also at iop.org
  2. NASA começa a trabalhar em uma versão real da dobra espacial de Star Trek
  3. Dr. Harold “Sonny” White (2011-09-30). Warp Field Mechanics 101 NASA Johnson Space Center. Visitado em 2013-01-28.
  4. Problemas com o motor de dobra, capitão