Astronomia: A verdade sobre a tecnologia de voo espacial ultrarrápido da Nasa

Salvador Nogueira

Conheça a verdade sobre a nova tecnologia da Nasa que permitiria ir a Marte em três dias.

O EXPRESSO MARCIANO
Enquanto russos e europeus precisam de sete meses para levar sua mais nova missão não-tripulada até a órbita de Marte, um grupo de cientistas bancado pela Nasa tem batido bumbo dizendo que seria possível realizar a mesma viagem em apenas três dias. Será?

SEM FREIO
É verdade. Mas o segredinho que o líder do projeto, Philip Lubin, não menciona é que não temos ideia de como puxar o freio da nave, uma vez que ela chegasse lá. A sonda estaria destinada a fazer um sobrevoo rápido ou, pior, se esborrachar contra a superfície. Em outras palavras: má ideia.

INTERESTELAR
Certo, então é só um estilingue espacial suicida? Longe disso. Essa é uma tecnologia que permitiria algo muito mais incrível do que ir a Marte, algo até então tido por muitos cientistas como impossível: viagens que cubram rapidamente o vasto espaço entre as estrelas.

O VIZINHO
Imagine ir até Alfa Centauri, o sistema estelar mais próximo. Ele está a uns 4 anos-luz daqui, o que significa dizer que a coisa mais rápida que existe — a luz — faria o trajeto em quatro anos. Com propulsão convencional, uma nave levaria 80 mil anos. Mas, com o projeto DEEP-IN, ela poderia chegar lá em duas décadas.

COMO FUNCIONA
O sistema envolve a construção de um conjunto de lasers na órbita da Terra, apontado na direção da nave _muito leve, e equipada com uma vela, como a dos veleiros solares. Então, a pressão exercida por essa fonte de “luz concentrada” fará o papel de um supersol, empurrando a sonda a até um quarto da velocidade da luz.

O QUE ESTAMOS ESPERANDO?
O maior problema é o tamanho do conjunto de lasers. Ele pode ser montado aos poucos em órbita, mas, para uma missão até Alfa Centauri, seria preciso que ele formasse um quadrado com 10 km de lado — cem vezes maior que a Estação Espacial Internacional. Portanto, não espere que a Nasa vá embarcar nessa tão já.

A coluna “Astronomia” é publicada às segundas-feiras, na Folha Ilustrada.

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Comentários

  1. É possível criar um sistema de freio da nave usando refletores para que a fonte de laser seja aplicada retroativamente na vela (isto é, no sentido oposto ao deslocamento da nave, freando-a). Conjugado a este sistema, o uso da gravidade dos planetas e luas do sistema alfa-centauri poderia auxilar na desaceleração. Esta última opção demandaria um diagnóstico prévio, amplo e detalhado de todo o sistema, o que não seria difícil com o avanço recente da tecnologia ótica espacial.

  2. Novamente uma ideia do visionário autor de FC Arthur C. Clarke a ponto de virar realidade. Em seu conto “O Vento Solar” ele já explorava o conceito de um veleiro espacial, no caso impulsionado pelas partículas de alta energia emitidas pelo sol.
    Lembrando também que o conceito de satélites de comunicação estacionários foi criação do mesmo autor.

  3. como o laser é em linha reta e continuo como evitar desvio e correção de rota e também passagem de outros corpos com massa no tempo desta aceleração.

  4. Salvador, fiquei imaginando aqui, à essa velocidade, qual seria a diferença entre o tempo dentro da nave com o tempo terrestre de acordo com a teoria da relatividade após uma viagem a Alfa Centauri de 2 décadas? Se quando a sonda nos enviasse um sinal informando que estava passando pela estrela, o tempo para ela seria igual ao tempo nosso de receber a resposta? Fico muito confuso tentando entender essa diferença de tempo.

  5. Seria interessante usar energia solar para alimentar estes canhões laser. Ao invés de usar nossa limitada energia disponível, usaria a imenso estoque do sol. Agora a mira desses canhões é que são elas! Além dos efeitos de deflexão! Veja o exemplo de tiro ao prato.

  6. Salvador, poderia me tirar uma curiosidade? Estava relendo seu texto, e pensando nessa coisa de que o problema seria “frear”, aí lembrei-me da incrível gravidade de Júpiter, não seria possível fazer uma trajetória até o gigante, e ao se aproximar fazer ajustes para dar alguns “rasantes” em torno dele? Esse foi o expediente usado em “2010”, será que não funcionaria com cálculos bem precisos de aceleração (usar os lasers etc., mas não passar de uma velocidade máxima pré-definida) e órbita? (ao se aproximar do monstro desviar levemente para que a gravidade dele servisse como freio?)

    1. O procedimento a que você se refere é aerofrenagem. Em “2010” é usado em Júpiter, mas as sondas marcianas americanas já usam esse expediente! A ExoMars 2016 também usará! Agora, você não consegue ir a uma velocidade relativística e entrar em órbita só com aerofrenagem. É muita energia para dissipar.

  7. Salvador, uma reclamação a fazer… não sei o que anda acontecendo…mas o blog anda deletando comentários!

      1. Descobri…estava acostumado com o blog como era antigamente que a página era infinita… agora tem varias páginas para os comentários… é por isso que não estava achando o meu comentário!

  8. Se as perguntas forem infantis, avise:
    1) Havendo dinheiro disponível, é possível começar a construir isso amanhã? Ou seja, existe conhecimento e tecnologia disponível?
    2) Se sim, em quanto tempo seria construído?
    3) Se o problema é o freio, por que não ir um pouco mais devagar? Ou, quem sabe, ir a Saturno em 1 ano?

    1. 1) Sim. Os caras projetaram os módulos para caber no SLS, o novo foguetão da Nasa, que fica pronto em 2018.
      2) Eles bolaram um plano escalonado, com construção modular. O sistema de laser eles chamam de DE-STAR, e ele é seguido pelos números 1, 2, 3 e 4 pela escala. Então o 1 teria 10 metros de largura. O 2 cem. O 3 mil. E o 4 10 mil (os tais 10 km da missão a Alfa Centauri). A ideia seria ir compondo aos poucos, até para testar o funcionamento sem comprometer um zilhão de dólares.
      3) Sim, a ideia é essa. Eu citei o “Marte em três dias” justamente para desmistificar. É idiota querer ir a Marte em 3 dias quando não se pode frear. Mas é superlegal ir ao planeta 9 em três anos, mesmo que seja para dar uma passadinha “lotado”. Imagine uma New Horizons-2 chegando a Plutão em 2 anos? (Estou chutando esses números, só exemplos vagos. Não fiz as contas, nem escolhi o tamanho do sistema e da espaçonave.)

    2. Frear seria o mesmo problema, não importa a distância? Ou quanto maior a distância, maior a possibilidade de frear, mesmo que com tecnologia ainda não disponível?
      O fato é que me veio à mente uma série de especulações, mas ainda não sei bem como elaborar as questões.
      Talvez o assunto mereça um post um pouco mais elaborado quando houver mais informação.

      1. Sir isaac newton é implacável neste ponto! mesmo desligando o laser, o objeto continuaria avançando na velocidade final à que foi acelerado. a única chance de frear seria colidindo com algo muito grande, o que não acho que seria uma boa ideia… 🙂

        1. Na realidade, a gravidade do sol continuaria atuando e a nave iria desacelerando aos poucos. Isso acontece com todas as sondas. Obviamente, quando maior a distância do sol, menor a gravidade e consequentemente menor a desaceleração.

  9. Salvador, acho um desperdício vc só falar sobre ciência.

    Por que não iniciar um blog cobrindo política? Com sua mente científica e qualidades quase inexistentes no mundo jornalístico atual daria um excelente comentarista político. Todos que acompanham o blog sabem que o Salvador não se deixa levar por ideologias…

    Quem não curte a ideia?

    1. Fabio, obrigado pela confiança. Mas odiaria ter metade do mundo me odiando e outra metade me idolatrando sem nenhuma razão aparente. E, ao que tudo indica, ao menos no momento, essa é a ambição máxima para qualquer comentarista de política. Sei bem como funciona. Qualquer comentário que posto no Facebook vira uma miniguerra. Prefiro falar de coisas que podem nos irmanar do que coisas que podem nos dividir. 😉

      1. Mas Salvador, você já está atraindo o ódio de uma boa parte da população. São os fiéis da “Igreja dos Morons”, todo mundo que vive no mundo da ignorância por opção, do ceticismo sem base científica, dos sem-imaginação para tentar entender ou fazer qualquer coisa que preste, dos fanáticos do Apocalipse “Now, Tomorrow and Every Single Day”, dos Nibirutas, etc. fora os que acham que a Bíblia é um livro de ciências que deveria ser adotado em todas as escolas e que nelas não deveria ter aulas de nada que não tivesse a palavra “Deus” incluído, doutrina esta tirada diretamente do livro dos Morons. Política é importante, é complexa, não termina nas dicotomias ilusórias PT-PSDB, esquerda-direita, democracia-ditadura, mas é “pinto” perto de tantas “seitas” Morons. Mas pensando bem, já temos muitos comentaristas sobre política e muito poucos sobre ciências na praça, principalmente astronomia, e no momento estamos precisando muito mais de gente que ensina do que gente que quer todo mundo na ignorância.

          1. Para confundir os analfabetos científicos que tiveram uma educação de merda nas escolas brasileiras sobre o assunto e cooptar aqueles que viram fãs de alguém que tem a última palavra numa discussão, mesmo que está “palavra” seja uma imensa besteira, mas dê a impressão que foi a palavra “vencedora” na falsa contenda criada pelos próprios mal-intencionados “pastores” da “Igreja dos Morons”?

  10. Ainda sim, por Centauri, teríamos um broadcast com delay de 24 anos da missão, e, ainda que a transmissão fosse constante, isso demandaria uma baita tecnologia orbitante de construção da nave, para termos sinais com a qualidade os que temos das sondas planetárias atuais.
    Ou seja, por ora, concordo que ainda não chegou o tempo disso. Porém, se já chegamos a 1/4 de c, é possível que criemos tecnologia de velocidade mais rápidas. Há muito tempo ouvi algo sobre propulsão nuclear, mas acho que (se não me engano) seria uma tecnologia que atingiria velocidade menor (1/6 de c) e não sei se tem algo mais rápido no gatilho.
    Pelo sim ou pelo não, essa tecnologia ora prevista, se bem trabalhada (viabilizarem freios), pode agilizar o bate-volta aqui por perto, o que já será bem animador.

  11. “Aumentaria, mas a 0,25c é um problema pequeno”. (Salvador Nogueira)
    Por gentileza, traduzam esse número em algo que um ignorante consiga entender.
    Se a sonda pesasse 1 tonelada, esses 0,25c adicionaria quantos quilos a ela?

  12. Caro, uma dúvida.

    No espaço, uma vez que a nave alcança a velocidade de 1/5 a da luz, aproximadamente (ao menos, é o que mostra os cálculos apresentados), sem outros estímulos, ela não tenderia a manter sua velocidade?
    Não é essa a lógica de cometas, asteroides e o próprio universo que se expande em uma velocidade constante?
    Então, porque precisaríamos de um feixe de luz grande o suficiente para continuar empurrando a nave?

    Abraços.

    1. Sim, se nada impedir ela vai continuar o deslocamento no vácuo do espaço. Atingida a velocidade ela não precisa mais da impulsão do laser.
      Mas atingir 1/5 da velocidade da luz não é facil, a laser tem de ser muito, muito forte.

    2. É que, quando você começa a falar em velocidades que são uma fração considerável da velocidade da luz fenômenos relativísticos (falei bonito!) começam a ocorrer, como o ganho de massa. Aí você precisa continuar adicionando energia no sistema para compensar isso.

      1. Se vc já atingiu a velocidade desejada não precisa. O ganho de massa ocorre junto com o aumento da velocidade e para quando vc para de acelerar. Ela não vai acumulando a medida que se desloca numa velocidade constante (seja ela qual for) o ganho já aconteceu durante a aceleração. Por isso não precisa adicionar mais energia ao sistema.

  13. Se quem visita nosso planeta voa naquela velocidade..é pq eles usam algum material que eles podem andar por tdo nosso universo..algum tipo de combustível que eles não carregam em quantidades..algum material sólido.. E quantidade pouca..por isso ainda falta mto para descobrimos que material é esse..pq eles vem e vão e não conseguimos alcança los..são mitos rápidos. TAVA EU EM CASA COM UM COLEGA ERA 13.00Há ELE ME CHAMOU E DISSE ASSIM…ORLANDO OLHA LA EM CIMA E ME DIZ O Q VE VE? OLHEI E NAO ACREDITEI NAO..ERA UM OBJETO REDONDO EU O VIA DO TAMANHO DE UMA BOLA.CORRI PARA DENTRO PARA PEGAR A CAMERA,QDO VOLTEI Q IA TIRAR A FOTO..AQUELE OBJETO DE UM SALTO TAO RAPIDO Q SUMIU..POR ISSO ACREDITO Q EXISTEM OUTROS SERES..E NAO SO NOS NO UNIVERSO..

  14. Tanto lugar pra escrever bobagens e essas criaturas persistem em procurar, aqui, um palco para manifestar a expressão de sua baixa estima. Site de religiões, seitas, política, humor, etc, existe aos milhares. Vão procurar sua praia. Não sou da área, mas sou fã desses assuntos e dos comentários de quem ama ciência. Salve Salvador Nogueira, os físicos teóricos, os leigos interessados e os que fazem ciência.

  15. Não haveria um engano na reportagem? Embora não seja tarefa fácil, acredito que seria necessária uma vela de 10km a 20km de aresta, e não um conjunto de fontes de emissão nesta medida.

    1. Não, é o conjunto de lasers mesmo. A vela, por outro lado, pode ser pequena, na escala de metros. O lance é que rola uma dispersão da luz com o aumento da distância. Então você precisa ter um laser grande o suficiente para chegar luz mesmo quando a vela estiver bem longe, permitindo continuar empurrando.

  16. O pulso laser teria que ser o suficiente apenas para levar a nave a uma velocidade de aproximação que penetra o freio aerodinâmico. Não me atrevo aos cálculos mas envoleve o coeficiente de atrito da atmosfera de Marte.

  17. A minha teoria seria que se houvesse algum dispositivo capaz de encapsular uma determinada massa e fazela sumir, poderiamos viajar com a luz pois os fotons conseguem viajar a essa velocidade pois nao tem massa. É uma possibilidade.

  18. Salvador,

    Lazer em órbita da Terra e lazer em órbita de Marte, uma para acelerar e outra para desacelerar. Não diminui significativamente o tempo de ida até Marte?

    1. Diminuiria. Duro é construir — aqui já é embaçado. Lá, põe mais um século na conta, pelo menos. rs

  19. Salvador, achei interessante o assunto do site. Velocidade é um assunto que atrai. Mas o que atrai mesmo é a gravidade….
    Imagine uma nave na órbita terrestre… e se por algum mecanismo pudéssemos concentrar a massa de 2 Terras há um metro de distancia da nave apontando para Marte…. a tal nave “cairia” à 9.8m/s2 para o “ponto”… e se este ponto se mantiver sempre à um metro de distancia… o movimento seria retilíneo e com aceleração constante de 1G (que salve o meu esquecimento deve ser menor que a aceleração gravitacional de Júpiter e de Saturno, somente)… Se minha conta for certa… após 1 dia “caindo” a velocidade atingida seria de quase 850.000 m/s… o que cobriria a maior das distancias Terra-Marte em cerca de 18 horas.
    Ah! Bem, atraente o assunto da luz (laser), mas… fascinante seria lidar com a gravidade.

  20. Boa tarde, Salvador. Imagino dezenas de pequenas sondas explorando todo o Sistema Solar rápida e simultaneamente, transmitindo a maior quantidade de dados possível no momento do encontro e depois sendo descartadas. Já se sabe o custo energético desse laser?
    Abs

      1. Caro,
        (Astrônomo ” Salvador”), específique-se: Aceleração e velocidade?
        Quais as diferenças entre ambas, se você acelera, você tem velocidade, então, vice e versa. Sua tese é redundante…

        1. Douglas, é física de colegial isso. Movimento uniforme e movimento uniformemente variado.
          No movimento uniforme (não importa qual seja ele), a velocidade é constante. Quando ela é constante, é como se você estivesse parado. (Lembra da inércia? Ausentes outras forças, objetos parados tendem a ficar parados, objetos em movimento tendem a permanecer em movimento. Ou seja, dá na mesma estar parado ou em movimento. Você é incapaz de perceber a diferença.) Então, se você está a um quarto da velocidade da luz, em velocidade constante, é como se você estivesse parado. Você não sente nada.
          Mas… se você está falando de um movimento uniformemente variado, ou seja, de um incremento gradual da velocidade por meio de uma aceleração, aí você tem um problema. Porque para ter aceleração você vai precisar de uma força. E com uma força você vai sofrer os efeitos de ação e reação. Se você acelera seu carro (o motor faz uma força para a frente, a “ação”), seu corpo é pressionado contra o assento (seu corpo quer ficar na velocidade anterior, por inércia, e acaba fazendo uma força contrária ao sentido do vetor aceleração, a tal “reação”). Inversamente, se você dá uma freada brusca, seu corpo quer voar para a frente e sair pelo vidro, certo? Então, esses são os problemas da aceleração.
          Se você está tranquilão, numa estrada, a 120 km/h, sem mudar a velocidade, é como se você tivesse parado. Você não é pressionado contra o assento, nem seu corpo quer sair voando pelo vidro. Velocidade não é problema. Agora, experimenta desacelerar de 120 para 0 num poste para ver o que acontece com você.
          Resumo da ópera: você pode atingir a velocidade que quiser (sem exceder à da luz), contanto que a aceleração seja feita de forma suave. Se você tentar ir de 0 à 25% da velocidade da luz em três minutos, a aceleração fará você ser pressionado de tal forma contra o seu assento que você vai virar pizza de Douglas Spinola. Agora, se você fizer isso em três meses, sem problema. Note: a velocidade não faz diferença. Em ambos os casos você atinge 25% da velocidade da luz. Mas a diferença entre viver ou morrer é a taxa de aceleração.
          Entendeu?
          Abraço!

          1. Aliás, se a aceleração fosse feita aproximadamente a 10 m/s² já não teríamos algo que simule a nossa gravidade durante parte da viagem?

  21. Formidável, será que daqui a uma década conseguiremos enviar sondas com esse tipo de tecnologia? Uma tribulação humana já acho mais difícil, talvez em 2030, e mesmo assim a viagem seria mais demorada porque haveria a necessidade de acelerar aos poucos e depois reduzir a velocidade para que a nave não colida com o planeta ou passe muito rápida de sua órbita.
    Sinceramente já acho que a NASA já realizou testes em pequenas escalas tendo sim bons resultados, não é atoa que já existe projeto da NASA para enviar seres humanos para Marte. Não precisamos fazer uma viagem de 3 dias para Marte, se fizerem uma viagem levando 1 mês já é algo incrível… Vamos esperar e ver o que acontece até 2030!

  22. O conceito é aplicável a mini satélites em missões no sistema solar?
    A perda ou desvio na atmosfera seria muito grande, mesmo em regiões de maior altitude?

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