Desde o nascimento da era espacial, o sonho de uma viagem a outro sistema solar foi mantido em uma "coleira de foguete" que limita severamente a velocidade e o tamanho da espaçonave que lançamos ao espaço. Os cientistas estimam que, mesmo com os motores de foguete mais potentes da atualidade, levará cerca de 50.000 anos para chegar ao nosso vizinho interestelar mais próximo, Alpha Centauri. Se os humanos esperam ver um sol alienígena nascer, o tempo de trânsito deve ser reduzido significativamente.
O impossível EmDrive está funcionando?
Entre os conceitos avançados de motor que poderiam fazer isso decolar, poucos geraram tanto entusiasmo - e polêmica - quanto o EmDrive. Descrito pela primeira vez há quase vinte anos, o EmDrive funciona convertendo eletricidade em microondas e direcionando essa radiação eletromagnética através de uma câmara cônica. Em teoria, as microondas podem colocar pressão nas paredes da câmara e criar impulso suficiente para mover uma espaçonave no espaço. Por enquanto, entretanto, o EmDrive existe apenas como um protótipo de laboratório, e ainda não está claro se ele é capaz de gerar impulso. Se isso acontecer, então são forças que não são fortes o suficiente para serem vistas a olho nu, muito menos mover o aparelho.
No entanto, nos últimos anos, vários cientistas, incluindo a NASA, afirmaram ter produzido o impulso com o EmDrive. Se isso for verdade, estamos prestes a uma das maiores descobertas da história da exploração espacial. O problema é que o impulso observado nesses experimentos é tão pequeno que é difícil dizer se existe.
A solução é desenvolver um instrumento que possa medir essas pequenas manifestações de impulso. Portanto, uma equipe de físicos da Technische Universität Dresden alemã decidiu criar um dispositivo que resolvesse esse problema. O projeto SpaceDrive, liderado pelo físico Martin Taimar, visa criar um instrumento tão sensível e imune a interferências que acabará com a discussão de uma vez por todas. Em outubro, Taimar e sua equipe apresentaram seu segundo conjunto de medições experimentais, EmDrive, no Congresso Internacional de Astronáutica, e seus resultados serão publicados na Acta Astronautica em agosto. Com base nos resultados dos experimentos, Taimar diz que a resolução da saga com o EmDrive nos espera em alguns meses.
Muitos cientistas e engenheiros não acreditam no EmDrive porque ele viola as leis da física. As microondas que empurram as paredes da câmara EmDrive parecem gerar empuxo ex nihilo, ou seja, do nada, que vai contra a conservação do momento - ação e nenhuma reação. Os proponentes do EmDrive, por sua vez, estão procurando respostas em interpretações inteligentes da mecânica quântica, tentando entender como o EmDrive poderia funcionar sem quebrar a física newtoniana. “Do ponto de vista teórico, ninguém leva a sério”, diz Taimar. Se o EmDrive é capaz de gerar impulso, como afirmam alguns grupos, "ninguém tem ideia de onde ele vem". Quando existe uma lacuna teórica dessa magnitude na ciência, Taimar vê apenas uma maneira de fechá-la: experimental.
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No final de 2016, Taimar e 25 outros físicos se reuniram em Estes Park, Colorado para a primeira conferência sobre EmDrive e sistemas de propulsão exóticos relacionados. Uma das apresentações mais interessantes foi feita por Paul Marsh, um físico do laboratório Eagleworks da NASA, onde ele e seu colega Harold White testaram vários protótipos do EmDrive. De acordo com a apresentação de Marsh e um relatório subsequente no Journal of Propulsion and Power, ele e White observaram várias dezenas de micronewtons de empuxo em seu protótipo EmDrive. Em comparação, um único motor SpaceX Merlin produz cerca de 845.000 Newtons de empuxo ao nível do mar. No entanto, o problema para Marsh e White era que sua configuração experimental incluía múltiplas fontes de interferência, então eles não podiam dizer com certeza o que causou o impulso.ou um obstáculo específico.
Taimar e a equipe de Dresden usaram uma réplica exata do protótipo EmDrive usado no laboratório da NASA. É um cone de cobre truncado - com a parte superior cortada - com pouco menos de trinta centímetros de comprimento. Este projeto foi inventado pelo engenheiro Roger Scheuer, que descreveu o EmDrive pela primeira vez em 2001. Durante o teste, o cone EmDrive é colocado em uma câmara de vácuo. Fora da câmera, o dispositivo gera um sinal de microondas que é transmitido por cabos coaxiais para antenas dentro do cone.
Esta não é a primeira vez que uma equipe em Dresden tenta medir a força quase imperceptível. Eles criaram dispositivos semelhantes para trabalhar em motores de íons, que são usados para posicionar com precisão os satélites no espaço. Esses motores de micronewton ajudam os satélites a detectar fenômenos tênues, como ondas gravitacionais. Mas estudar o EmDrive e motores semelhantes sem combustível exigirá resolução de nanonewton.
A nova abordagem era usar uma balança de torção, uma balança do tipo pêndulo que mede a quantidade de torque aplicada ao eixo do pêndulo. Uma versão menos sensível desse equilíbrio também foi usada pela equipe da NASA quando decidiu que o EmDrive estava produzindo o empuxo. Para medir com precisão essa pequena força, a equipe de Dresden usou um interferômetro a laser para medir o deslocamento físico dos pesos de equilíbrio produzidos pelo EmDrive. Suas escalas de torção têm resolução de nanonewton e suportam vários quilogramas de propulsores, disse Taimar, tornando-as as escalas de impulso mais sensíveis que existem.
Mas pesos de empuxo verdadeiramente sensíveis provavelmente não serão úteis, a menos que você possa determinar se a força detectada é empuxo e não uma interferência externa. E há muitas explicações alternativas para as observações de Marsh e White. Para determinar se o EmDrive realmente produz impulso, os cientistas devem ser capazes de proteger o dispositivo da interferência dos campos magnéticos da Terra, vibrações sísmicas no ambiente e expansão térmica do EmDrive associada ao aquecimento por microondas.
Taimar disse que fazer alterações no projeto da balança de torção - para controlar melhor a fonte de alimentação do EmDrive e protegê-la de campos magnéticos - resolverá vários problemas de interferência. Era muito mais difícil resolver o problema da "deriva térmica". Quando a energia é aplicada ao EmDrive, o cone de cobre se aquece e se expande, mudando seu centro de gravidade o suficiente para que o equilíbrio de torção registre uma força que pode ser confundida com tração. Taiman e sua equipe esperavam que a mudança da orientação do motor ajudasse a resolver esse problema.
Em 55 experimentos, Taimar e seus colegas registraram uma média de 3,4 micronewtons de força do EmDrive, que era muito semelhante ao que eles encontraram na NASA. Infelizmente, essas forças aparentemente não chegaram ao teste de deslocamento térmico. Eles eram mais característicos da expansão térmica do que do empuxo.
Mas para o EmDrive, a esperança não está perdida. Taimar e colegas também estão desenvolvendo dois tipos adicionais de pesos de empuxo, incluindo uma balança supercondutora, que ajudará a eliminar falsos positivos causados por deriva térmica. Se eles encontrarem a força do EmDrive nesta escala, é provável que seja realmente um empurrão. Mas se a escala não detectar nenhum empuxo, isso significará que todas as observações anteriores do empuxo do EmDrive foram falsos positivos. Taimar espera receber um veredicto final antes do final do ano.
Mas mesmo resultados negativos não significam um veredicto para o EmDrive. Existem muitos outros tipos de motores sem combustível. E se os cientistas desenvolverem novas formas de movimento de baixo impulso, escalas de tração ultrassensíveis ajudarão a separar a ficção dos fatos.
Ilya Khel
