No filme de ficção científica chinês Wandering Earth, lançado pela Netflix, a humanidade, por meio de enormes motores instalados em todo o planeta, tenta mudar a órbita da Terra para evitar sua destruição pelo Sol agonizante e em expansão, bem como para evitar uma colisão com Júpiter … Tal cenário de um apocalipse cósmico pode um dia realmente acontecer. Em cerca de 5 bilhões de anos, nosso Sol ficará sem combustível para uma reação termonuclear, se expandirá e provavelmente engolirá nosso planeta. Claro, ainda mais cedo todos morreremos de um aumento global na temperatura, mas mudar a órbita da Terra pode de fato ser a solução certa para evitar uma catástrofe, pelo menos em teoria.
Mas como a humanidade pode lidar com uma tarefa de engenharia tão complexa? O engenheiro de sistemas espaciais Matteo Ceriotti, da Universidade de Glasgow, compartilhou vários cenários possíveis nas páginas de The Conversetion.
Suponha que nossa tarefa seja deslocar a órbita da Terra, afastando-a do Sol cerca de metade da distância de sua localização atual, aproximadamente onde Marte está agora. As principais agências espaciais ao redor do mundo há muito consideram e até trabalham na ideia de deslocar pequenos corpos celestes (asteróides) de suas órbitas, o que no futuro ajudará a proteger a Terra de impactos externos. Algumas opções oferecem uma solução muito destrutiva: uma explosão nuclear perto do asteróide ou em sua superfície; o uso de um "impactador cinético", cujo papel, por exemplo, pode ser desempenhado por uma espaçonave destinada a colidir com um objeto em alta velocidade para alterar sua trajetória. Mas, no que diz respeito à Terra, essas opções certamente não funcionarão devido à sua natureza destrutiva.
No âmbito de outras abordagens, propõe-se a retirada dos asteróides de uma trajetória perigosa com o auxílio de espaçonaves, que atuarão como rebocadores, ou com a ajuda de espaçonaves maiores, que, devido à sua gravidade, retirarão o objeto perigoso da Terra. Novamente, isso não funcionará com a Terra, uma vez que a massa dos objetos será completamente incomparável.
Motores elétricos
Provavelmente vocês se verão, mas há muito tempo estamos deslocando a Terra de nossa órbita. Cada vez que outra sonda deixa nosso planeta para estudar outros mundos do Sistema Solar, o foguete portador que a carrega cria um impulso minúsculo (em escala planetária, é claro) e age na Terra, empurrando-a na direção oposta ao seu movimento. Um exemplo é o tiro de uma arma e o recuo resultante. Felizmente para nós (mas infelizmente para o nosso "plano de mudar a órbita da Terra"), esse efeito é quase invisível para o planeta.
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No momento, o foguete de maior desempenho do mundo é o americano Falcon Heavy da SpaceX. Mas precisaremos de cerca de 300 quintilhões de lançamentos desses porta-aviões a plena carga para usar o método descrito acima para mover a órbita da Terra até Marte. Além disso, a massa de materiais necessária para criar todos esses foguetes será equivalente a 85 por cento da massa do próprio planeta.
O uso de motores elétricos, em particular iônicos, que liberam um fluxo de partículas carregadas, devido ao qual ocorre a aceleração, será uma forma mais eficaz de conferir aceleração à massa. E se instalarmos vários desses motores em um lado do nosso planeta, nossa velha Terra poderá realmente fazer uma jornada através do sistema solar.
É verdade que, neste caso, serão necessários motores de dimensões verdadeiramente gigantescas. Eles precisarão ser instalados a uma altitude de cerca de 1000 quilômetros acima do nível do mar, fora da atmosfera terrestre, mas ao mesmo tempo firmemente fixados à superfície do planeta para que a força de pressão possa ser transmitida a ele. Além disso, mesmo com um feixe de íons ejetado a 40 quilômetros por segundo na direção desejada, ainda precisaríamos ejetar o equivalente a 13% da massa da Terra como partículas iônicas para mover os 87% restantes da massa do planeta.
Vela leve
Uma vez que a luz carrega momento, mas não tem massa, também podemos usar um feixe de luz contínuo e focalizado muito poderoso, como um laser, para deslocar o planeta. Nesse caso, será possível usar a energia do próprio Sol, sem usar a massa da própria Terra de forma alguma. Mas mesmo com uma instalação de laser incrivelmente poderosa de 100 gigawatts, planejada para ser usada no projeto Peakthrough Starshot, no qual os cientistas querem enviar uma pequena sonda espacial para a estrela mais próxima do nosso sistema usando um feixe de laser, precisaremos de três quintilhões de anos de pulso de laser contínuo para para atingir nosso objetivo de mudança de órbita.
A luz solar pode ser refletida diretamente em uma vela solar gigante que estará no espaço, mas ancorada na Terra. No quadro de pesquisas anteriores, os cientistas descobriram que isso exigiria um disco reflexivo 19 vezes o diâmetro do nosso planeta. Mas, neste caso, para alcançar o resultado, você terá que esperar cerca de um bilhão de anos.
Bilhar interplanetário
Outra opção possível para remover a Terra de sua órbita atual é o conhecido método de troca de momento entre dois corpos em rotação para alterar sua aceleração. Essa técnica também é conhecida como auxílio da gravidade. Este método é freqüentemente usado em missões de pesquisa interplanetária. Por exemplo, a espaçonave Rosetta que visitou o cometa 67P em 2014-2016, como parte de sua jornada de dez anos até o objeto de estudo, usou a ajuda da gravidade ao redor da Terra duas vezes, em 2005 e em 2007.
Como resultado, o campo gravitacional da Terra cada vez conferia uma aceleração maior ao Rosetta, o que teria sido impossível de conseguir com o uso apenas dos motores do próprio aparelho. A Terra também recebeu um momento de aceleração igual e oposto dentro da estrutura dessas manobras de assistência à gravidade, no entanto, é claro, isso não teve nenhum efeito mensurável devido à massa do próprio planeta.
E se usarmos o mesmo princípio, mas com algo mais maciço do que uma nave espacial? Por exemplo, os mesmos asteróides podem certamente mudar suas trajetórias sob a influência da gravidade da Terra. Sim, a influência mútua única na órbita da Terra será insignificante, mas esta ação pode ser repetida muitas vezes para, em última instância, mudar a posição da órbita do nosso planeta.
Certas regiões de nosso sistema solar são densamente "equipadas" com muitos pequenos corpos celestes, como asteróides e cometas, cuja massa é pequena o suficiente para atraí-los para mais perto de nosso planeta usando tecnologias apropriadas e bastante realistas em termos de desenvolvimento.
Com um cálculo muito cuidadoso da trajetória, é perfeitamente possível usar o chamado método "delta-v-deslocamento", quando um pequeno corpo pode ser deslocado de sua órbita como resultado de uma abordagem próxima da Terra, o que proporcionará um impulso muito maior ao nosso planeta. Tudo isso, é claro, parece muito legal, mas estudos anteriores foram realizados que estabeleceram que, neste caso, precisaríamos de um milhão dessas passagens de asteróides próximas, e cada uma delas deve ocorrer em um intervalo de vários milhares de anos, caso contrário, estaremos atrasados nesse momento quando o Sol se expande tanto que a vida na Terra se tornará impossível.
conclusões
De todas as opções descritas hoje, o uso de vários asteróides para auxílio da gravidade parece ser a mais realista. No entanto, no futuro, o uso da luz pode se tornar uma alternativa mais adequada, é claro, se aprendermos como criar estruturas cósmicas gigantes ou sistemas de laser superpotentes. Em qualquer caso, essas tecnologias também podem ser úteis para nossa futura exploração espacial.
E ainda, apesar da possibilidade teórica e da probabilidade de viabilidade prática no futuro, para nós, talvez a opção mais adequada para a salvação seja o reassentamento em outro planeta, por exemplo, o mesmo Marte, que pode sobreviver à morte do nosso Sol. Afinal, a humanidade há muito o vê como um segundo lar em potencial para nossa civilização. E se você também considerar como será difícil implementar a ideia de um deslocamento da órbita da Terra, colonizar Marte e a possibilidade de terraformar para dar ao planeta uma aparência mais habitável pode não parecer uma tarefa tão difícil.
