"Sr. Sulu, estabeleça um curso, a velocidade de dobra é dois" - essas palavras, talvez, sejam conhecidas por todos os fãs de ficção científica. Eles pertencem a James Kirk, o capitão da Starship Enterprise da lendária série Star Trek. De acordo com o enredo, os heróis se movem ao redor da Galáxia centenas de vezes mais rápido que a luz graças ao warp drive, que curva o espaço ao redor.
Na longínqua década de 1960, quando a série foi lançada nas telas, foi percebida como uma fantasia impossível. Mas hoje muitos cientistas e engenheiros estão falando seriamente sobre a possibilidade de criar tal motor e, além disso, já existem propostas concretas.
O limite de velocidade do universo
Nosso sistema solar está localizado em uma seção bastante fina da Via Láctea, com uma baixa densidade de aglomerados de estrelas. O sistema estelar mais próximo, Alpha Centauri, está a 4,36 anos-luz do sol. Em foguetes modernos, desenvolvendo uma velocidade de 10-15 quilômetros por segundo, os astronautas teriam que voar até lá por mais de 70.000 anos!
E isso apesar do fato de que o diâmetro total de nossa galáxia é de 100.000 anos-luz. Se não podemos superar até mesmo essa distância insignificante para os padrões do Universo, então não devemos nem mesmo gaguejar sobre colonização e exploração do espaço profundo.
Há outro obstáculo mais sério no caminho para as estrelas. Isso se reflete na teoria da relatividade de Einstein. Antes de a teoria aparecer em 1905, a mecânica celeste de Newton reinava suprema na física. Segundo ele, a velocidade da luz dependia da velocidade de movimento do observador. Ou seja, se você conseguisse alcançar a luz e se mover com ela, ela simplesmente pararia para você. Mais tarde, Maxwell deu a essa teoria uma base matemática.
Enquanto ainda era estudante, Albert Einstein não podia aceitar este postulado - ele sentia que em algum lugar havia um erro. No final, ele encontrou a resposta para a pergunta que o atormentava. Ele provou que a velocidade da luz é constante e de forma alguma depende de um observador externo.
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Descobriu-se que era impossível alcançar a luz. Não importa o quão rápido você se mova, a luz ainda estará à frente. A famosa fórmula de Einstein E = ms², onde a energia de um corpo é igual à sua massa multiplicada pela velocidade da luz ao quadrado, literalmente diz o seguinte: para acelerar um objeto à velocidade da luz, uma quantidade infinita de energia é necessária, o que significa que um objeto deve ter uma massa infinita. Na verdade, um foguete que deseja acelerar até a velocidade da luz pesará tanto quanto o universo inteiro!
Claro, na vida real é absolutamente impossível fazer isso, a velocidade da luz é uma espécie de inspetor DPS universal que define o limite de velocidade de uma vez por todas.
Parece que isso põe fim ao sonho da humanidade de voar para estrelas distantes. No entanto, dez anos após a publicação da teoria da relatividade especial, a relatividade geral apareceu, onde comentários mais extensos e acréscimos foram dados.
Na relatividade geral, Einstein combinou espaço e tempo. Antes, eles eram considerados diferentes conceitos físicos. Para uma ilustração melhor, ele comparou o espaço-tempo à tela. Sob certas condições, essa tela pode se mover muito mais rápido que a luz. No entanto, isso não dava resposta à questão central: como, então, ultrapassar a luz?
Por quase 70 anos, muitos pesquisadores questionaram esse mistério. E um belo dia um jovem cientista ligou a TV e, mudando de canal, encontrou uma série fantástica. Enquanto assistia, de repente percebeu e ele percebeu como desenvolver a velocidade superluminal sem violar as leis da física. O nome deste cientista é Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Então, em 1994, Alcubierre estudou a teoria da relatividade na Universidade de Cardiff (País de Gales, Reino Unido). Na TV, ele viu a série "Star Trek". O cientista chamou a atenção para o fato de que os heróis usam um motor de deformação espacial, ou warp drive, para se mover no espaço.
Assim como a maçã que caiu na cabeça de Newton o inspirou a criar a mecânica celeste, o programa de TV inspirou Miguel a criar uma teoria que pode de uma vez por todas acabar com a rápida "discriminação" do Universo.
Alcubierre começou a calcular e logo publicou os resultados. Ele tomou como base a teoria geral da relatividade, que diz que se você aplicar uma certa quantidade de energia ou massa, pode fazer o espaço se mover mais rápido que a luz.
Para fazer isso, você precisa criar uma bolha especial, ou campo de deformação, ao redor do navio. Este campo de dobra encolherá o espaço à frente da nave e expandirá atrás. Acontece que a nave não está realmente se movendo para lugar nenhum, o próprio espaço se curva e empurra a nave em uma determinada direção.
O tempo e o espaço dentro da bolha não estão sujeitos a deformação e distorção. Portanto, a tripulação do navio não experimenta nenhuma sobrecarga adicional e pode parecer que nada mudou. Nesse caso, não apenas os astronautas que passaram por uma seleção e treinamento médico especial, mas também pessoas comuns poderão voar para o espaço.
Se você estivesse na ponte da nave durante seu movimento em velocidade superluminal e olhasse para o espaço ao seu redor, as estrelas se transformariam em traços longos. Mas se você olhar para trás, você não verá nada além de escuridão impenetrável, uma vez que a luz não pode alcançá-lo.
Alcubierre calculou que um warp drive permitiria atingir uma velocidade 10 vezes mais rápida que a da luz, porém, em sua opinião, nada impede um aumento da potência do motor e uma aceleração a taxas maiores.
No entanto, ao se familiarizar com a teoria de Alcubierre, Sergei Krasnikov, do Observatório Astronômico Principal de Pulkovo, revelou uma característica. O fato é que o piloto não poderá alterar arbitrariamente a trajetória da embarcação. Ou seja, se, por exemplo, você voar da Terra para Sirius e de repente se lembrar que não desligou o ferro em casa, não poderá voltar. Primeiro você terá que voar para o seu destino e depois retornar.
Além disso, você também não poderá entrar em contato com ninguém, já que o campo de dobra isola completamente a nave do mundo exterior e bloqueia quaisquer sinais. Portanto, Krasnikov comparou uma viagem em tal navio com uma viagem no metrô. Ele o chamou de "metrô FTL".
Mas esse não é o problema principal. O próprio campo de deformação deve ter uma carga negativa. Para criá-lo, é necessária energia negativa, cuja existência tem sido debatida por muitos anos.
O que não pode ser
Se a gravidade é a energia de atração, então a energia negativa deve ter propriedades opostas e repelir objetos estranhos de si mesma. Mas como você consegue essa energia?
Em 1933, o físico holandês Hendrik Casimir sugeriu que se você pegar duas placas de metal idênticas e colocá-las perfeitamente paralelas entre si na distância mínima possível, elas começarão a se atrair. Como se uma força invisível os empurrasse um contra o outro.
De acordo com a mecânica quântica, o vácuo não é um lugar absolutamente vazio: pares de partículas de matéria e antimatéria aparecem constantemente nele, que instantaneamente colidem e se aniquilam. Esse processo leva literalmente bilionésimos de segundo. Quando eles colidem, uma quantidade microscópica de energia é liberada, o que cria uma pressão total diferente de zero em um vácuo "vazio".
É importante aproximar as placas o máximo possível, pois assim o volume das partículas do lado de fora excederá em muito seu número no espaço entre as placas. Como resultado, a pressão externa comprimirá as placas e sua energia, por sua vez, ficará menor que zero, ou seja, negativa. Em 1948, um experimento conseguiu medir a energia negativa. Ficou na história com o nome de "Efeito Casimir".
Em 1996, após 15 anos de experimentos e pesquisas, Steve Lamoreau do Laboratório Nacional de Los Alamos, junto com Umar Mohidin e Anushri Roy da Universidade da Califórnia em Riverside, conseguiu medir com precisão o efeito Casimir. Era igual à carga de um eritrócito - um glóbulo vermelho.
Infelizmente, isso é simplesmente monstruosamente pequeno para criar um campo de deformação; leva bilhões de vezes mais. Até que seja possível gerar energia negativa em escala industrial, o warp drive permanecerá no papel.
Através de dificuldades para as estrelas
Apesar de todas as dificuldades na criação, o warp drive é o candidato mais provável para o primeiro vôo interestelar. Projetos alternativos, como uma vela solar ou um motor termonuclear, só podem atingir velocidades de subluz, e como buracos de minhoca ou portais estelares são excessivamente complexos e levam milhares de anos para serem concluídos.
Hoje, a NASA está desenvolvendo mais ativamente um protótipo de um warp drive, cujos especialistas têm certeza de que este é mais um problema técnico do que teórico. E uma equipe de engenheiros já está fazendo isso no Johnson Space Center, onde o primeiro vôo tripulado para a lua já foi preparado.
De acordo com muitos especialistas, provavelmente as primeiras amostras de tecnologia de deformação espacial não aparecerão antes de 100 anos depois, sujeito à disponibilidade de financiamento constante.
Diga, fantástico? Mas talvez valha a pena lembrar que alguns anos antes dos irmãos Wright levantarem seu avião, o eminente físico inglês William Thomson disse que nada mais pesado do que o ar pode voar. E 60 anos depois, o primeiro cosmonauta da Terra sorriu e disse: "Vamos!.."
Adilet URAIMOV
