Viagens Espaciais - A Conquista do Cosmos

A nossa espécie levou cerca de 150 mil anos a estender-se pela Terra e a dominar o planeta. A exploração da galáxia poderá ser o próximo grande projeto da humanidade. Para além do desafio tecnológico que representa, uma viagem às estrelas possuiria profundas implicações biológicas, e mesmo religiosas, que iriam transformar para sempre o Homo sapiens.

Seria prudente enviar astronautas para lá? Como ultrapassaríamos as enormes distâncias que separam os diferentes sistemas?

- Os primeiros passos:

Nos livros de ficção científica e filmes, visitar e colonizar outros planetas parece fácil. Tudo o que você precisa fazer é dar um salto até o espaço em sua nave e você chega ao seu destino instantaneamente. Na realidade, nós não iremos conquistar o espaço em grandes saltos, mas em uma série de pequenos passos.

É difícil imaginar isso agora, mas nos áureos tempos após Sputnik, os cientistas não sabiam se os seres humanos poderiam sobreviver por longos períodos no espaço. Os primeiros vôos em órbita levaram animais e não astronautas – e isso foi assim até que Yuri Gagarin, em 1961, montou em um foguete rumo ao espaço. O vôo histórico de Gagarin durou meros 108 minutos, mas marcou o início de outras extraordinárias e mais longas missões. Hoje, a Estação Espacial Internacional (ISS) afirma com certeza de que há claras evidências de que os seres humanos podem viver indefinidamente em órbitas longe da nossa.

Especialistas como o físico teórico britânico Stephen Hawking acreditam que a única chance que a humanidade tem de sobrevivência no novo milênio é espalhando-se pelo espaço. O argumento de Hawking é de que a população e seu uso dos recursos finitos do planeta Terra estão crescendo exponencialmente, junto com sua capacidade técnica para mudar o ambiente, para bem ou para mal. Porém, como nosso código genético ainda carrega os instintos egoístas e agressivos que foram nossa vantagem de sobrevivência no passado, é provável que consigamos evitar um desastre nos próximos cem, mil ou um milhão de anos.

Neste momento, a viagem interestelar e a colonização de outros planetas são bastante improváveis. Contudo, os mais idealistas estão à procura de maneiras de quebrar tais leis da física (ou pelo menos encontrar uma brecha) que nos permita viajar para estrelas distantes e explorar novos mundos. Confira:

- A folha artificial que faz fotossíntese:

Para explorar as estrelas, nós vamos precisar encontrar maneiras de recriar a vida que existe na Terra a bordo de uma nave espacial. O uso de vegetação natural em nossas explorações interestelares, entretanto, tem um problema: as plantas podem não prosperar em gravidade zero.

Foi por isso que Julian Melchiorri, um estudante no Royal College of Art, em Londres, na Inglaterra, teve a ideia de criar uma folha artificial biológica que produz oxigênio, fazendo a fotossíntese assim como as plantas naturais do nosso planeta costumam fazer – uma alternativa que poderia sobreviver facilmente aos rigores de uma viagem espacial.

A nova folha funciona exatamente como as folhas de uma planta real, apenas com uma “melhoria” na embalagem. As folhas artificiais apresentam cloroplastos verdadeiros, extraídos de células de plantas, que ficam suspensos em um material feito a partir da proteína de seda. Então, quando elas têm acesso a luz e água, produzem oxigênio, mas estão melhor equipadas para sobreviver fora de nosso planeta.


- Escada para o céu:

Hoje, não há simplesmente nenhuma maneira de viajarmos facilmente para o espaço sem o uso de grandes quantidades de combustível de foguete, o que é caro e ambientalmente insustentável. Uma alternativa seria o elevador espacial. Este enorme projeto de engenharia nos permitiria transportar materiais e, eventualmente, pessoas, em alta órbita sem o uso de foguetes.

Algo assim seria ligado a estrutura à Terra na linha do Equador, provavelmente em uma plataforma flutuante, em águas internacionais. Ela se estenderia 100.000 quilômetros no espaço, e seria mantido por um contrapeso que poderia ser qualquer coisa de um asteroide a uma estação espacial. Ao longo do elevador, haveria estações onde as pessoas pudessem descer e transferir para estações espaciais em órbita ou naves espaciais que os levariam até a lua e além.

O cientista da NASA Bradley Edwards escreveu um estudo de viabilidade de elevadores espaciais na década de 1990 chamado “The Space Elevator”. Seu projeto prevê três componentes básicos: um elevador robótico ou de automóveis (a estrutura em si que carregaria pessoas e materiais); uma fonte de energia de laser baseada em terra; e um cabo de elevador feito de nanotubos de carbono ultraleves e ultrafortes. O interessante é que tudo isto está dentro das capacidades da nossa tecnologia atual.

Somente quanto ao cabo de nanotubo de carbono que ainda não solucionamos, afinal, o cabo teria de ser mais fino do que uma folha de papel e ainda estamos longe de cria-lo e, em seguida, descobrir como amarrá-lo entre a Terra e o espaço sem quebrá-lo. 

Pesquisadores especulam que o elevador espacial pode sair do papel em 5 a 10 anos.

- Construindo no espaço:

Recentemente a NASA anunciou o financiamento do projeto denominado SpiderFab que permitirá à Tethers Unlimited, uma startup da indústria aeronáutica, desenvolver um sistema que combina a impressão 3D com um sistema robótico para que um dia seja possível construir partes para uma nave espacial em órbita da Terra.

Como os equipamentos não precisariam sobreviver a força G do lançamento, muito dinheiro e esforço seria economizado na produção. O único lançamento seria o das aranhas robôs, que, com as impressoras 3D, produziriam peças e juntariam tudo já no espaço.

Trabalhando em conjunto com a NASA, Hoyt espera que, dentro de até duas décadas, existam diversas plataformas orbitando a Terra, posicionadas nas mais diversas regiões e cada uma delas contando com pelo menos um robô aracnídeo e uma impressora 3D.

- Da Terra a Marte com 1 tanque:

Patrick Neumann inventou um motor de íons que quebra o recorde de eficiência de combustível registrado por uma patente até hoje. Segundo Neumann, professor de engenharia mecânica da Universidade Ryerson, no Canadá, o motor poderia ir à “Marte e voltar em um tanque de combustível”.

Usando magnésio, ele conseguiu um número estimado de 14.600 segundos de impulso específico. O interessante é que o magnésio é encontrado em asteroides, permitindo as naves encontrar e capturar combustível a partir de um satélite morto, o que otimiza o reabastecimento.

Usando cálculos iniciais, aproximadamente 20 kg de magnésio poderia levar uma sonda de 100 kg para Marte e voltar. Com um impulso maior, chegar-se-ia em 9 a 11 meses, mas o tanque de combustível ficaria vazio ao pousar no destino. Uma viagem de regresso exigiria reabastecimento localmente ou em órbita de Marte.

- Motores de plasma revolucionários:

Um voo de ida e volta da Terra a Marte, que a ESA (Agência Espacial Europeia), acredita que terá condições de realizar em 2030, levaria ao total 520 dias. No entanto, em 2010, a Companhia Ad Astra Rocket testou o foguete de plasma mais poderoso do mundo atualmente. 

A empresa anunciou que o motor VASIMR VX-200 (Variable Specific Impulse Magnetoplasm Rocket – Foguete Magnetoplasmático de Impulso Específico Variável) funcionou a 201 kilowatts em uma câmera de vácuo.

Esses propulsores de plasma têm operado no espaço desde 1971, e agora estão rotineiramente voando em satélites de comunicação e sondas espaciais para ajustar suas órbitas, quando necessário. Mas a Ad Astra tem maiores planos para o VASIMR, como missões de alta velocidade até Marte. Um foguete VASIMR de 10 a 20 megwatts poderia impulsionar missões com tripulantes humanos até Marte em apenas 39 dias. Um foguete convencional levaria seis meses, ou mais. Quanto mais curta a viagem, menos tempo os astronautas passariam expostos á radiação do espaço, o que é um obstáculo enorme tais missões.

Esse motor usa ondas de rádio para aquecer gases, criando um plasma quente. Campos magnéticos forçam o plasma carregado pela parte traseira do foguete, produzindo o empuxo na direção oposta. Sem nenhum eletrodo em contato com o plasma, a vida útil do foguete é prolongada. Ele também consome muito menos combustível do que os foguetes químicos convencionais, liberando espaço em uma nave espacial para enviar grandes quantidades de carga ou até mais pessoas.

- O propulsor impossível:

A NASA tem trabalhado em um controverso propulsor denominado EM Drive. Controverso, pois o EM Drive é um propulsor hipotético que utiliza NENHUM combustível. Ou seja, ele produz um impulso do nada!

Para funcionar, ele utiliza um magnetron – um tubo de vácuo de alta potência em que a interação entre um campo magnético e elétrons gera microondas. O magnetron envia estas microondas a uma estrutura que acaba gerando o impulso misterioso. Isso é controverso porque viola as leis de conservação do momento linear de Newton, já que não aplica qualquer força conhecida na extremidade menor do seu cone, de modo que o propulsor não deveria se mover.

O suposto impulso é pequeno, na ordem de um micronewton, porém viagens interestelares poderiam ficar mais leves se usassem um motor que não precisa de combustível. Se o EM Drive se tornar uma realidade, alguns dizem que poderia ser usado para alcançar a borda do Sistema Solar em meses – não em décadas, como a tecnologia atual nos permite.

Um motor desses trabalhando sob uma aceleração constante poderia impulsionar uma nave a cerca de 9,4% da velocidade da luz, resultando em um tempo total de viagem para estrela Alfa Centauri (a 4,3 anos-luz de distância) de 92 anos. Em comparação, com tecnologias atuais, levaríamos mais de 75 mil anos para chegar na estrela.

- Uma nova forma de ser comunicar:

Chegar em outro planeta é apenas o primeiro passo de uma longa jornada, e os cientistas estão tentando descobrir o que nossas sondas tripuladas e não tripuladas vão fazer quando precisarem encontrar uma maneira enviar uma mensagem de volta para a Terra.

Em 2008, a NASA conduziu os primeiros testes bem sucedidos em uma versão interestelar da internet. O projeto começou em 1998 como uma parceria entre o Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa (JPL) e o Google. Dez anos depois, eles chegaram a algo chamado de sistema Disruption Tolerant Networking (DTN), o que lhes permitiu enviar imagens para uma nave espacial a 32 milhões de quilômetros de distância.

De acordo com Vint Cerf, um dos fundadores da nossa internet terrestre e pioneiro de uma versão interestelar, o sistema DTN supera todos os problemas que o protocolo TCIP/IP tradicional tem quando o sinal é dividido.

Com TCIP/IP, fazer uma pesquisa no Google em Marte provavelmente levaria tanto tempo que os resultados teriam mudado no momento em que a pessoa os recebesse. Já com o DTN, é possível, entre outras coisas, escolher para qual planeta você quer encaminhar suas pesquisas e tráfego de internet.

Para ir além dos planetas com os quais já estamos familiarizados a idéia abrange o lançamento de uma série de sondas autorreplicantes, uma longa sequência de estações de retransmissão poderia ser criada, enviando informações ao longo do que seria essencialmente uma carta em cadeia interestelar, criando uma internet que percorre todo o caminho até Alpha Centauri.

- Dobrando o espaço:

Recentemente, o físico Harold White e sua equipe na NASA anunciaram que estavam trabalhando no desenvolvimento de um motor de dobra capaz de viajar mais rápido do que a luz.

O projeto é inspirado em uma equação formulada pelo físico Miguel Alcubierre em 1994, e pode, eventualmente, resultar em um motor que poderia transportar uma nave espacial para a estrela mais próxima de nós em questão de semanas – sem violar a lei da relatividade de Einstein.

O trabalho de Alcubierre sugere um mecanismo pelo qual o espaço-tempo pode ser “deformado”, tanto na frente quanto atrás de uma nave espacial. Esse mecanismo tira proveito de um “truque cosmológico” que permite a expansão e contração do espaço-tempo, e poderia permitir viagens hiper-rápidas entre destinos interestelares.

Essencialmente, o espaço vazio atrás de uma nave seria feito para poder expandir-se rapidamente, empurrando a nave para a frente. Eventuais passageiros perceberiam isso como movimento, apesar da completa falta de aceleração. Tais velocidades poderiam levar uma nave espacial para Alfa Centauri (o sistema estelar mais próximo de nós) em apenas duas semanas, mesmo que o sistema esteja a 4,3 anos-luz de distância.

White e a equipe da NASA buscam provar que o conceito pode ser prático. Para tanto, eles estão fazendo diversos testes, como a medição das perturbações microscópicas no espaço-tempo a partir de uma versão modificada do interferômetro de Michelson-Morley. Ou seja, os pesquisadores estão tentando simular uma bolha de dobra em miniatura usando lasers para perturbar o espaço-tempo.

- Primeiros passos da Colonização:

Desde que o programa Apollo colocou a Lua ao nosso alcance, estabelecer um posto lunar avançado pareceu ser o passo lógico seguinte. O satélite natural da Terra oferece inúmeras vantagens. Primeiro, é relativamente perto, o que significa que as tripulações poderiam ir e vir em poucos dias. Também significa que as comunicações não sofreriam atrasos significativos.

A Lua também funcionaria como um aeroporto espacial ideal porque os foguetes seriam capazes de escapar de sua baixa gravidade sem gastar muita energia. Por fim, um observatório baseado na Lua tornaria mais fácil estudar o Universo.

Apesar dos vários desafios, vários países estão tentando colocar seres humanos de volta à Lua. O programa da NASA conhecido como Constellation pretende colocar seres humanos na Lua usando uma nova geração de naves espaciais. O lançamento tinha como meta o início de 2020 até que o presidente Obama interrompeu o programa no início de 2010.

Alguns cientistas acham que deveríamos ignorar a Lua e focar nossos esforços em Marte. A Mars One anunciou um projeto para instalar uma colônia humana no planeta Marte e ocupá-la a partir de 2025. O projeto será financiado através da exploração da expedição pela mídia, sob o modelo de reality show, usando tecnologias existentes e eliminando o retorno, isto é, que as viagens sejam só de ida.

Na etapa de candidaturas aproximadamente 200.000 pessoas iniciaram o processo de inscrição. A iniciativa anunciou que selecionara 1058 para irem em frente no processo, dos quais 55% homens e 45% mulheres.

Várias alegações de fraude são vinculados a missão e com dois adiamentos de 2 anos em curto intervalo de tempo, o projeto demonstra estar encontrando dificuldades de obter o aporte financeiro necessário para sua consecução.

Em agosto de 2014, a NASA revelou que novos brinquedos estavam equipando o próximo rover Mars, programado para ser lançado em 2020. Incluso no arsenal está MOXIE, experimento de utilização de oxigênio em Marte. MOXIE será capaz de “filtrar” a atmosfera de Marte (que é composta por cerca de 96% de dióxido de carbono) e separar o monóxido de carbono do oxigênio. O equipamento pode produzir cerca de 22 gramas de oxigênio a cada hora.O MOXIE não só é um passo importante para missões de interestelares a longo prazo, como também é o primeiro de muitos conversores potenciais que poderão agir de forma semelhante para isolar diferentes gases de outras fontes.

A agência espacial americana também propôs um experimento inédito e bastante polêmico, onde propõe a ideia de germinar sementes no ambiente marciano e gerar naturalmente os primeiros traços de gases do efeito estufa no planeta. o experimento seria totalmente autossuficiente, eliminando a possibilidade de que a forma de vida possa escapar e gerar alguma espécie de muda ou árvore em Marte.

Para isso, a o MPX utilizará uma caixa semelhante a um CubeSat, pequenos satélites quadrados de 10 cm de lado, que seria afixada no exterior do jipe-robô. Esta caixa poderia armazenar o ar da Terra e cerca de 200 sementes de Arabidopsis, uma pequena planta com flor que é normalmente usado em pesquisa científica.

Assista Wanderers (Errantes), um curta de Erik Wrnquist. A obra é uma visão da expansão humana pelo Sistema Solar. Um vislumbre da fantástica e linda natureza que nos cerca nos mundos vizinhos, com texto e narração de Carl Sagan:

“Quando as primeiras crianças nascerem fora da Terra, quando tivermos bases e colônias em asteróides, cometas, luas e planetas, quando estivermos vivendo longe da Terra e criando novas gerações em outros mundos, algo terá mudado para sempre na história humana. Mas habitar os ouros mundos não implica abandonar o nosso, assim como a evolução dos anfíbios não significou o fim dos peixes.

Para todos os fins práticos, o cosmo se estende para sempre. Depois de um breve hiato sedentário, estamos retomando o nosso antigo modo nômade de vida. Erguerão e forçarão os olhos para descobrir o ponto azul no céu. Não o amarão menos por sua obscuridade e fragilidade. Ficarão maravilhados ao perceber como era outrora vulnerável o repositório de todo o nosso potencial, como foi perigosa a nossa infância, como foram humildes as nossas origens, quantos rios tivemos de cruzar antes de encontrar nosso caminho.” (Carl Sagan)

Henrique Guilherme

Escritor e estudioso.

Curioso a cerca dos grandes mistérios das antigas civilizações

http://www.facebook.com/henrique.aborigine