Todos os dias, parece, um novo exoplaneta é encontrado (ou, no caso de terça-feira, os cientistas descobriram três exoplanetas potencialmente habitáveis que orbitam uma estrela). Mas há muitos obstáculos que teremos de eliminar antes que tenhamos a chance de visitá-los: as doses maciças de radiação que seriam absorvidas pelos possíveis astronautas, o dano potencial causado pela poeira e gás interestelar a uma embarcação. movendo-se a velocidades extremamente altas, e o fato de que viajar até mesmo para o exoplaneta habitável mais próximo levaria quase 12 anos em uma espaçonave viajando à velocidade da luz.
O maior problema, no entanto, pode ser a enorme quantidade de energia que tal embarcação exigiria. Como você abastece uma espaçonave para uma viagem mais de 750.000 vezes mais distante que a distância entre a Terra e o Sol?
Com base em nossa tecnologia atual para explorar o espaço e possíveis abordagens futuras, aqui está um resumo das possíveis maneiras de impulsionar espaçonaves.
Foguetes convencionais, que queimam combustíveis químicos líquidos ou sólidos, foram usados para quase todas as missões espaciais até o momento. (Foto via NASA) Foguetes Convencionais: Estes criam impulso ao queimar um propelente químico armazenado no interior, seja um combustível sólido ou líquido. A energia liberada como resultado dessa combustão tira uma embarcação do campo gravitacional da Terra para o espaço.
Prós: A tecnologia Rocket é bem estabelecida e bem compreendida, já que data da antiga China e tem sido usada desde o início da era espacial. Em termos de distância, sua maior conquista até agora é transportar a sonda espacial Voyager 1 até a borda externa do sistema solar, a cerca de 18, 5 bilhões de quilômetros da Terra.
Contras: A Voyager 1 está projetada para ficar sem combustível por volta do ano 2040, uma indicação de quão limitado o alcance dos foguetes e propulsores convencionais pode transportar uma espaçonave. Além disso, mesmo se pudéssemos colocar uma quantidade suficiente de combustível de foguete em uma espaçonave para transportá-la até outra estrela, o fato surpreendente é que provavelmente nem temos combustível suficiente em todo o planeta para fazê-lo. Brice Cassenti, professor do Rensselaer Polytechnic Institute, disse à Wired que seria necessária uma quantidade de energia que superasse a produção atual de todo o mundo para enviar uma nave à estrela mais próxima usando um foguete convencional.
O motor de íons que alimentou a espaçonave Deep Space 1 da NASA. (Foto via NASA) Mecanismos de íons : funcionam como foguetes convencionais, exceto que, em vez de expulsar os produtos da combustão química para gerar empuxo, eles disparam fluxos de átomos eletricamente carregados (íons). A tecnologia foi primeiramente demonstrada com sucesso na missão Deep Space 1 de 1998 da NASA, na qual um foguete passou perto de um asteróide e um cometa para coletar dados, e desde então tem sido usado para impulsionar várias outras espaçonaves, incluindo uma missão para visitar o anão. planeta Ceres.
Prós: Estes motores produzem muito menos empuxo e velocidade inicial do que um foguete convencional - então eles não podem ser usados para escapar da atmosfera da Terra - mas uma vez levados ao espaço pelos foguetes convencionais, eles podem funcionar continuamente por períodos muito mais longos (porque eles usam um combustível mais denso de forma mais eficiente), permitindo que uma embarcação aumente gradualmente a velocidade e ultrapasse a velocidade de uma propelida por um foguete convencional.
Contras: Embora mais rápido e mais eficiente que os foguetes convencionais, usar uma unidade de íons para viajar até a estrela mais próxima ainda levaria um longo tempo - pelo menos 19.000 anos, segundo algumas estimativas, o que significa que em algum lugar na ordem de 600 a 2700 gerações de humanos seriam necessárias para passar por isso. Alguns sugeriram que os motores iônicos poderiam alimentar uma viagem a Marte, mas o espaço interestelar provavelmente está fora do reino da possibilidade.
Uma representação da nave estelar Daedalus, proposta na década de 1970, que teria usado reações de fusão nuclear como propelente. (Imagem via Nick Stevens) Foguetes Nucleares: Muitos entusiastas da exploração espacial defenderam o uso de foguetes movidos a reação nuclear para cobrir vastas distâncias do espaço interestelar, datando do Projeto Dédalo, um projeto britânico teórico que procurou projetar uma sonda não tripulada para alcançar a Estrela de Barnard, 5.9 anos de distância. Foguetes nucleares teoricamente seriam alimentados por uma série de explosões nucleares controladas, talvez usando deutério puro ou trítio como combustível.
Prós: Os cálculos mostraram que uma embarcação propelida dessa forma poderia atingir velocidades mais rápidas que 9.000 milhas por segundo, traduzindo um tempo de viagem de aproximadamente 130 anos para Alpha Centurai, a estrela mais próxima do Sol - mais do que uma vida humana, mas talvez dentro o reino de uma missão multi-geracional. Não é o Millenium Falcon fazendo o Kessel Run em menos de 12 parsecs, mas é algo.
Contras: Por um lado, os foguetes movidos a energia nuclear são, no momento, totalmente hipotéticos. A curto prazo, eles provavelmente permanecerão assim, porque a detonação de qualquer dispositivo nuclear (seja como arma ou não) no espaço exterior violaria o Tratado de Proibição Total de Testes Nucleares, que permite tais explosões em exatamente um local. : subterrâneo. Mesmo se legalmente permitido, há enormes preocupações de segurança com relação ao lançamento de um dispositivo nuclear no espaço em cima de um foguete convencional: um erro inesperado pode causar a emissão de material radioativo em todo o planeta.
O Sunjammer, que apresenta a maior vela solar já construída, está previsto para ser lançado no outono de 2014. (Foto via L'Garde / NASA) Velas Solares: Em comparação com todas as outras tecnologias nesta lista, elas operam em um princípio bem diferente: em vez de impulsionar uma nave queimando combustível ou criando outros tipos de combustão, as velas solares puxam um veículo aproveitando a energia das partículas carregadas. ejetado do sol como parte do vento solar. A primeira demonstração bem-sucedida de tal tecnologia foi a espaçonave japonesa IKAROS, lançada em 2010, que viajou na direção de Vênus e agora está caminhando em direção ao Sol, e o Sunjammer, da NASA, sete vezes maior, será lançado em 2014.
Prós: Como eles não precisam carregar uma quantidade fixa de combustível - em vez disso, usando o poder do Sol, da mesma forma que um veleiro aproveita a energia do vento - uma espaçonave auxiliada por velas solares pode viajar mais ou menos indefinidamente.
Contras: Estes viajam muito mais lento do que o artesanato movido a foguetes. Mas mais importante para as missões interestelares - elas exigem que a energia ejetada do Sol ou de outra estrela viaje, impossibilitando-a de atravessar os vastos espaços entre o alcance do vento solar do nosso Sol e o do sistema de outro astro. As velas solares poderiam potencialmente ser incorporadas a uma nave com outros meios de se impulsionar, mas não podem ser usadas sozinhas para uma jornada interestelar.
Concepção de um artista de um projeto de foguete de antimatéria teórica. (Imagem via NASA) Antimatéria Foguetes: Esta tecnologia proposta usaria os produtos de uma reação de aniquilação matéria-antimatéria (raios gama ou partículas subatômicas altamente carregadas chamadas píons) para impulsionar uma nave através do espaço.
Prós: Usar antimatéria para alimentar um foguete seria, teoricamente, o combustível mais eficiente possível, já que quase toda a massa da matéria e da antimatéria são convertidas em energia quando se aniquilam. Em teoria, se pudéssemos descobrir os detalhes e produzir antimatéria suficiente, poderíamos construir uma espaçonave que viajasse a velocidades quase tão rápidas quanto a da luz - a maior velocidade possível para qualquer objeto.
Contras: Ainda não temos uma maneira de gerar antimatéria suficiente para uma jornada espacial - as estimativas são de que uma viagem de um mês a Marte exigiria cerca de 10 gramas de antimatéria. Até agora, só conseguimos criar um pequeno número de átomos de antimatéria, e isso consumiu uma grande quantidade de combustível, tornando a idéia de um foguete de antimatéria proibitivamente cara também. Armazenar esta antimatéria é outra questão: os esquemas propostos envolvem o uso de pílulas congeladas de anti-hidrogênio, mas estas também estão muito distantes.
Uma renderização de um ramjet, que coletaria hidrogênio do espaço enquanto ele viajava para usar como combustível. (Imagem via NASA) Mais tecnologias especulativas: os cientistas propuseram todo tipo de tecnologias radicais, não baseadas em foguetes, para viagens interestelares. Estes incluem uma embarcação que coletaria hidrogênio do espaço à medida que viajasse para uso em uma reação de fusão nuclear, feixes de luz ou campos magnéticos disparados de nosso próprio Sistema Solar em uma espaçonave distante que seria aproveitada por uma vela, e o uso de preto buracos ou wormholes teóricos para viajar mais rápido que a velocidade da luz e fazer uma viagem interestelar possível na vida de um único humano.
Todos estes estão extremamente longe da implementação. Mas, se conseguirmos chegar a outro sistema estelar (um grande se, com certeza), dados os problemas com a maioria das tecnologias existentes e próximas do futuro, pode ser de fato um desses torta-do-céu idéias que nos levam até lá - e talvez nos permitam visitar um exoplaneta habitável.
