Agora, a viagem interestelar e a colonização parecem altamente improváveis. As leis básicas da física simplesmente impedem que isso aconteça, e muitas pessoas nem mesmo pensam que isso é impossível.
Outros estão procurando maneiras de quebrar as leis da física (ou pelo menos encontrar uma solução alternativa) que nos permitirá viajar para estrelas distantes e explorar admiráveis mundos novos.
Alcubierre Warp Drive
Qualquer coisa chamada "warp drive" refere-se a Star Trek ao invés da NASA. A ideia por trás do impulso de dobra de Alcubierre é que ele poderia ser uma solução possível (ou pelo menos o início de uma busca por ele) para superar as limitações do universo que ele impõe a viagens mais rápidas que a velocidade da luz.
Os fundamentos desta ideia são muito simples e a NASA usa um exemplo de esteira para explicá-lo. Embora uma pessoa possa se mover a uma velocidade finita em uma esteira, a velocidade combinada da pessoa e da esteira significa que o fim estará mais próximo do que estaria se viajasse em uma esteira normal.
A esteira é apenas um motor de dobra movendo-se no espaço-tempo em uma espécie de bolha de expansão. Na frente do warp drive, o espaço-tempo é comprimido. Ele se expande atrás dele. Em teoria, isso permite que o motor mova os passageiros mais rápido do que a velocidade da luz.
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Acredita-se que um dos princípios-chave associados à expansão do espaço-tempo permitiu que o universo se expandisse rapidamente momentos após o Big Bang. Em teoria, a ideia deveria ser viável.
Mais difícil será a criação do propulsor de dobra, o que exigirá um grande saco de energia negativa ao redor da nave. Não está claro se isso é possível em princípio. Ninguém sabe. Além disso, a manipulação do espaço-tempo leva a questões ainda mais complicadas sobre a viagem no tempo, alimentando o dispositivo com energia negativa e como ligá-lo e desligá-lo.
A ideia principal partiu do físico Miguel Alcubierre, que também explicou as possibilidades do warp drive mover-se ao longo das ondas do espaço-tempo em vez de percorrer o caminho mais longo. Tecnicamente, a ideia não viola as leis de viajar mais rápido que a velocidade da luz, e mesmo sua justificativa matemática fala a favor de sua possível implementação.
Internet interestelar
É terrível quando não há Internet na Terra e você não pode carregar o Google Maps em seu smartphone. Durante a viagem interestelar, será ainda pior sem ele. Ir para o espaço é apenas o primeiro passo, os cientistas já estão começando a pensar sobre o que fazer quando nossas sondas tripuladas e não tripuladas precisarem enviar mensagens de volta à Terra.
Em 2008, a NASA conduziu os primeiros testes bem-sucedidos de uma versão interestelar da Internet. O projeto foi lançado em 1998 como parte de uma parceria entre o Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA e o Google. Dez anos depois, os parceiros adquiriram o sistema Disruption-Tolerant Networking (DTN), que permite o envio de imagens para uma espaçonave a 30 milhões de quilômetros de distância.
A tecnologia deve ser capaz de lidar com longos atrasos e interrupções nas transmissões, para que possa continuar a transmissão mesmo que o sinal seja interrompido por 20 minutos. Ele pode passar através, entre ou através de tudo, desde erupções solares e tempestades solares até planetas incômodos que podem atrapalhar a transmissão de dados sem perder informações.
Segundo Vint Cerf, um dos fundadores da nossa Internet terrestre e um dos pioneiros da interestelar, o sistema DTN supera todos os problemas que afligem o protocolo TCIP / IP tradicional quando precisa trabalhar em longas distâncias, em escala cósmica. Com TCIP / IP, uma pesquisa do Google em Marte demorará tanto que os resultados mudarão enquanto a solicitação está sendo processada e a saída será parcialmente perdida. Com o DTN, os engenheiros adicionaram algo completamente novo - a capacidade de atribuir diferentes nomes de domínio a diferentes planetas e escolher em qual planeta você deseja pesquisar na Internet.
Que tal viajar para planetas com os quais ainda não estamos familiarizados? A Scientific American sugere que pode haver uma maneira, embora muito cara e demorada, de levar a Internet até Alpha Centauri. Ao lançar uma série de sondas von Neumann auto-replicantes, uma longa série de estações retransmissoras pode ser criada para enviar informações ao longo da cadeia interestelar.
O sinal gerado em nosso sistema passará pelas sondas e chegará a Alpha Centauri, e vice-versa. É verdade que serão necessárias muitas sondas, cuja construção e lançamento levarão bilhões.
E em geral, dado que a sonda mais distante terá que percorrer seu caminho por milhares de anos, pode-se supor que durante esse tempo não só as tecnologias vão mudar, mas também o custo total do evento. Não vamos nos apressar.
Colonização embrionária do espaço
Um dos maiores problemas com viagens interestelares - e colonização em geral - é a quantidade de tempo que leva para chegar a qualquer lugar, mesmo com algum tipo de dobra na manga.
A própria tarefa de entregar um grupo de colonos ao seu destino cria muitos problemas, por isso nascem as propostas para enviar não um grupo de colonos com uma tripulação totalmente tripulada, mas sim um navio cheio de embriões - as sementes do futuro da humanidade.
Assim que o navio atinge a distância desejada até seu destino, os embriões congelados começam a crescer. Então, eles deixam os filhos que cresceram em um navio e, quando finalmente chegam ao seu destino, têm todas as habilidades para conceber uma nova civilização.
Obviamente, tudo isso, por sua vez, levanta um monte de questões, como quem e como vai fazer o crescimento dos embriões. Os robôs podem criar humanos, mas que tipo de humanos os robôs criarão? Os robôs serão capazes de entender o que uma criança precisa para crescer e florescer? Eles serão capazes de entender punições e recompensas, emoções humanas?
De qualquer forma, resta saber como manter os embriões congelados intactos por centenas de anos e como cultivá-los em um ambiente artificial.
Uma solução proposta que poderia resolver os problemas de uma babá robô poderia ser a combinação de uma nave com embriões e uma nave com animação suspensa, na qual os adultos dormem, prontos para acordar quando tiverem que criar os filhos.
Uma série de anos de criação dos filhos junto com o retorno à hibernação poderiam, em teoria, levar a uma população estável. Um lote de embriões cuidadosamente elaborados pode fornecer a diversidade genética que manterá a população mais ou menos estável depois que a colônia for estabelecida.
Um lote adicional também pode ser incluído no navio com embriões, o que diversificará ainda mais o fundo genético no futuro.
Sondas Von Neumann
Tudo o que construímos e enviamos para o espaço inevitavelmente enfrenta seus próprios problemas, e parece uma tarefa absolutamente impossível fazer algo que viaja milhões de quilômetros e não arde, se desintegra ou desaparece. No entanto, a solução para esse problema pode ter sido encontrada décadas atrás.
Na década de 1940, o físico John von Neumann propôs uma tecnologia mecânica que seria reproduzida e, embora sua ideia não tivesse nada a ver com viagens interestelares, tudo inevitavelmente deu certo.
Como resultado, as sondas von Neumann poderiam ser usadas, em teoria, para explorar vastos territórios interestelares. Segundo alguns pesquisadores, a ideia de que tudo isso veio primeiro à nossa mente não é apenas pomposa, mas também improvável.
Cientistas da Universidade de Edimburgo publicaram um artigo no International Journal of Astrobiology, no qual investigavam não apenas a possibilidade de criar tal tecnologia para suas próprias necessidades, mas também a probabilidade de que alguém já o tivesse feito. Com base em cálculos anteriores que mostraram até onde um aparelho pode ir usando diferentes modos de movimento, os cientistas estudaram como essa equação mudaria quando aplicada a veículos e sondas auto-replicantes.
Os cálculos dos cientistas foram construídos em torno de sondas auto-replicantes que poderiam usar detritos e outros materiais espaciais para construir sondas júnior. As sondas de pais e filhos se multiplicariam tão rapidamente que cobririam toda a galáxia em apenas 10 milhões de anos - desde que estivessem se movendo a 10% da velocidade da luz.
No entanto, isso significaria que em algum ponto deveríamos ter sido visitados por algumas dessas sondas. Como não os vimos, podemos encontrar uma explicação conveniente: ou não somos tecnologicamente avançados o suficiente para saber para onde olhar, ou estamos realmente sozinhos na galáxia.
Estilingue com um buraco negro
A ideia de usar a gravidade de um planeta ou lua para atirar como um estilingue foi posta em serviço em nosso sistema solar mais de uma ou duas vezes, primeiro pela Voyager 2, que recebeu um empurrão adicional primeiro de Saturno e depois de Urano em seu caminho para fora do sistema …
A ideia consiste em manobrar a nave, o que lhe permitirá aumentar (ou diminuir) a velocidade à medida que se desloca no campo gravitacional do planeta. Os escritores de ficção científica gostam especialmente dessa ideia.
O escritor Kip Thorne apresentou uma ideia: tal manobra poderia ajudar o dispositivo a resolver um dos maiores problemas das viagens interestelares - o consumo de combustível. E ele sugeriu uma manobra mais arriscada: aceleração com buracos negros binários. Levará um minuto para queimar combustível para passar a órbita crítica de um buraco negro para outro.
Depois de fazer várias revoluções em torno dos buracos negros, o dispositivo ganhará velocidade próxima à da luz. Tudo o que resta é mirar bem e ativar o impulso do foguete para traçar um curso para as estrelas.
Improvável? Sim. Surpreendente? Definitivamente. Thorne enfatiza que existem muitos problemas com tal ideia, por exemplo, cálculos precisos de trajetórias e de tempo, que não permitirão o envio do aparelho diretamente para o planeta, estrela ou outro corpo mais próximo. Também há dúvidas sobre como voltar para casa, mas se você decidir fazer essa manobra, definitivamente não planeja voltar.
Um precedente para tal ideia já foi formado. Em 2000, os astrônomos descobriram 13 supernovas voando pela galáxia a uma velocidade incrível de 9 milhões de quilômetros por hora. Cientistas da Universidade de Illinois em Urbana-Champagne descobriram que essas estrelas rebeldes foram ejetadas da galáxia por um par de buracos negros, que acabaram presos em um par no processo de destruição e fusão de duas galáxias separadas.
Starseed Launcher
Quando se trata de lançar sondas auto-replicantes, há um problema com o consumo de combustível.
Isso não impede que as pessoas busquem novas idéias sobre como lançar sondas a distâncias interestelares. Este processo exigiria megatons de energia se estivéssemos usando a tecnologia que temos hoje.
Forrest, bispo do Instituto de Engenharia Atômica, disse que criou um método para lançar sondas interestelares que exigiriam uma quantidade de energia aproximadamente equivalente à de uma bateria de carro.
O Teórico Starseed Launcher terá cerca de 1.000 quilômetros de comprimento e consistirá principalmente de arame e arame. Apesar do comprimento, tudo isso cabia em um navio de carga e era carregado com uma bateria de 10 volts.
Parte do plano inclui o lançamento de sondas, que são ligeiramente maiores do que um micrograma em massa e contêm apenas as informações básicas necessárias para a futura construção de sondas no espaço. Bilhões dessas sondagens podem ser lançados em uma série de lançamentos.
O ponto principal do plano é que as sondas auto-replicantes possam se unir após o lançamento. O próprio lançador será equipado com bobinas de levitação magnética supercondutora que criam uma força reversa que fornece impulso.
Bishop diz que alguns detalhes do plano precisam de trabalho, como o combate à radiação interestelar e detritos com sondas, mas, em geral, a construção pode começar.
Plantas especiais para a vida espacial
Assim que chegarmos a algum lugar, precisamos de meios para cultivar alimentos e regenerar o oxigênio. O físico Freeman Dyson apresentou algumas idéias interessantes sobre como isso poderia ser feito.
Em 1972, Dyson deu sua famosa palestra no Birkbeck College, em Londres. Ao mesmo tempo, ele sugeriu que, com a ajuda de alguma manipulação genética, seria possível criar árvores que não só podem crescer, mas também prosperar em uma superfície inóspita, por exemplo, cometas.
Reprograme a árvore para refletir a luz ultravioleta e conservar a água com mais eficiência, e a árvore não só criará raízes e crescerá, mas crescerá até um tamanho impensável para os padrões da Terra. Em entrevista, Dyson sugeriu que, no futuro, podem aparecer árvores negras, tanto no espaço quanto na Terra.
As árvores à base de silício seriam mais eficientes e a eficiência é a chave para a sobrevivência a longo prazo. Dyson enfatiza que esse processo não será minucioso - talvez em duzentos anos finalmente descobriremos como fazer as árvores crescerem no espaço.
A ideia de Dyson não é tão absurda. O Institute for Advanced Concepts da NASA é um departamento inteiro dedicado a resolver os problemas do futuro, incluindo a tarefa de cultivar plantas estáveis na superfície de Marte. Mesmo as plantas com efeito de estufa em Marte crescerão sob condições extremas, e os cientistas estão procurando opções para combinar plantas com extremófilos, minúsculos organismos microscópicos que sobrevivem em algumas das condições mais brutais da Terra.
Dos tomates alpinos, que possuem resistência embutida à luz ultravioleta, às bactérias que sobrevivem nos cantos mais frios, quentes e profundos do globo, poderemos um dia montar um jardim marciano. Tudo o que resta é descobrir como colocar todos esses tijolos juntos.
Utilização de recursos locais
Viver fora do solo pode ser uma tendência inovadora na Terra, mas quando se trata de missões mensais no espaço, torna-se necessário. A NASA está atualmente investigando, entre outras coisas, a utilização de recursos locais (ISRU).
Não há muito espaço na espaçonave e sistemas de construção para usar materiais encontrados no espaço e em outros planetas serão necessários para qualquer colonização ou viagem de longo prazo, especialmente quando o destino se torna um lugar onde será muito difícil entregar suprimentos, combustível, comida. etc.
As primeiras tentativas de demonstrar as possibilidades de uso dos recursos locais foram feitas nas encostas dos vulcões havaianos e durante as missões polares. A lista de tarefas inclui itens como a extração de componentes de combustível de cinzas e outros terrenos naturalmente acessíveis.
Em agosto de 2014, a NASA fez um anúncio poderoso ao revelar novos brinquedos que viajarão a Marte com o próximo rover, que será lançado em 2020. Entre as ferramentas do arsenal do novo rover está o MOXIE, um experimento de utilização local de recursos na forma de oxigênio marciano.
O MOXIE pegará a atmosfera irrespirável de Marte (96% de dióxido de carbono) e a dividirá em oxigênio e monóxido de carbono. O aparelho será capaz de produzir 22 gramas de oxigênio a cada hora de operação.
A NASA também espera que o MOXIE seja capaz de demonstrar algo mais - desempenho consistente sem comprometer a produtividade ou a eficiência. O MOXIE pode não apenas ser um passo importante para missões extraterrestres de longo prazo, mas também abrir caminho para muitos conversores potenciais de gases nocivos em gases úteis.
2suit
A reprodução no espaço pode se tornar problemática em muitos níveis diferentes, especialmente em ambientes de microgravidade. Em 2009, experimentos japoneses em embriões de camundongos mostraram que mesmo quando a fertilização ocorre sob gravidade diferente de zero, os embriões que se desenvolvem fora da gravidade habitual da Terra (ou seu equivalente) não se desenvolvem normalmente.
Os problemas surgem quando as células precisam se dividir e realizar ações especiais. Isso não significa que a fertilização não ocorra: embriões de camundongos, concebidos no espaço e implantados em camundongos fêmeas terrestres, cresceram com sucesso e nasceram sem problemas.
Também levanta outra questão: como exatamente funciona a produção infantil na microgravidade? As leis da física, especialmente o fato de que toda ação tem uma reação igual e oposta, tornam sua mecânica um pouco ridícula. Vanna Bonta, escritora, atriz e inventora, decidiu levar esse assunto a sério.
E ela criou o 2suit: um terno no qual duas pessoas podem se refugiar e começar a produzir filhos. Eles até o examinaram. Em 2008, o 2suit foi testado no chamado Vomit Comet (um avião que faz curvas fechadas e cria condições mínimas de gravidade zero).
Enquanto Bonta sugere que a lua de mel no espaço pode se tornar real por sua invenção, o traje também tem usos mais práticos, como manter o calor do corpo em uma emergência.
Projeto Longshot
O projeto Longshot foi desenvolvido em conjunto por uma equipe da Academia Naval dos EUA e da NASA no final dos anos 1980. O objetivo final do plano era lançar algo na virada do século 21, ou seja, uma sonda não tripulada que viajaria para Alpha Centauri.
Ele levaria 100 anos para alcançar seu objetivo. Mas antes de entrar no ar, ele precisará de alguns componentes-chave que também precisarão ser desenvolvidos.
Além de lasers de comunicação, reatores de fissão nuclear duráveis e um motor de foguete de fusão a laser inercial, havia outros elementos.
A sonda precisava ganhar pensamento e função independentes, pois seria quase impossível se comunicar a distâncias interestelares com rapidez suficiente para que a informação permanecesse relevante uma vez que chegasse ao destino. Ele também precisava ser extremamente durável, pois a sonda chegaria ao seu destino em 100 anos.
Longshot seria enviado para Alpha Centauri com tarefas diferentes. Basicamente, ele teve que coletar dados astronômicos que permitiriam cálculos precisos de distâncias de bilhões, senão trilhões de outras estrelas. Mas se o reator nuclear que alimenta o aparelho acabar, a missão também será interrompida. Longshot foi um plano ambicioso que nunca saiu do papel.
Mas isso não significa que a ideia morreu pela raiz. Em 2013, o projeto Longshot II literalmente decolou na forma do projeto estudantil Icarus Interstellar. Décadas de avanços tecnológicos se passaram desde que o programa Longshot original foi introduzido, eles podem ser aplicados à nova versão e o programa como um todo recebeu uma grande reformulação. Os custos de combustível foram revisados, a missão foi cortada pela metade e todo o design do Longshot foi revisado da cabeça aos pés.
A versão final será um indicador interessante de como um problema insolúvel está mudando com o acréscimo de novas tecnologias e informações. As leis da física permanecem as mesmas, mas 25 anos depois, Longshot tem a oportunidade de encontrar um segundo vento e nos mostrar como deve ser a futura viagem interestelar.
