A humanidade tem meios para lançar sondas em órbita ao redor de estrelas próximas. Mas temos a paciência necessária?
A viagem interestelar, que tem sido um grampo da ficção científica por muitos anos, poderia se tornar uma realidade hoje - se ao menos houvesse dinheiro. Por apenas US $ 100 milhões ou mais, um cliente pode comprar o foguete comercial mais recente e viajar além do sistema solar. Paciência é a chave aqui. Se tal foguete for lançado amanhã para o porto de destino mais próximo - o exoplaneta potencialmente habitável Proxima b, recentemente descoberto no sistema estelar triplo Alpha Centauri a uma distância de 4 anos-luz da Terra - o vôo levará 80.000 anos.
Em vez de gastar US $ 100 milhões em um transporte tão lento, o empresário bilionário Yuri Milner disse em abril passado que gastaria o mesmo dinheiro para encontrar outra maneira de chegar ao sistema Alpha Centauri em um prazo que não excedesse o limite da vida humana. O projeto, chamado Breakthrough Starshot, busca afastar-se globalmente dos foguetes em favor de uma vela leve - a mais fina superfície espelhada impulsionada por feixes de laser para acelerar através do espaço. Os planos preliminares desse projeto prevêem a utilização de foguetes convencionais, por meio dos quais, já no início da década de 2040, estão previstas milhares de velas leves de quatro metros e pesando apenas um grama cada uma na órbita terrestre. As velas conterão chips centimétricos com câmeras, sensores, motores a jato e baterias embutidos. Cada nave ultraleve será direcionada da órbita da Terra para o sistema Alpha Centauri usando um laser terrestre de 100 gigawatts a 20 por cento da velocidade da luz. Nesse caso, o vôo interestelar levaria apenas 20 anos, e as sondas teriam alcançado Alfa Centauri na década de 2060.
Mas essas altas velocidades custam muito dinheiro. Mesmo as estimativas mais modestas do projeto Starshot excedem em muito os US $ 100 milhões iniciais de Milner - o projeto pode exigir US $ 10 bilhões ao longo de décadas, ou mais, principalmente devido aos enormes custos de construção de uma instalação de laser terrestre. Muito provavelmente, não será possível prescindir da ajuda do governo e da cooperação internacional. Além disso, as velas leves, que sobreviverão à viagem de 20 anos, varrerão o sistema Centauri tão rápido que terão apenas alguns segundos para obter macrofotografias e outros dados sobre Proxima be quaisquer outros planetas próximos a ele. E enquanto as sondas se movem para a escuridão interestelar, as velas de luz tentarão transmitir informações preciosas para a Terra usando feixes de laser,cuja potência não exceda a intensidade do sinal de um telefone celular convencional.
Uma jornada lenta para as estrelas
Alguns críticos consideram essa perseguição complicada de Alfa Centauri um mau investimento. “Quando ouvimos sobre o projeto Starshot, achamos um desperdício gastar tanto dinheiro em uma missão de sobrevôo que levaria várias décadas e levaria alguns segundos para tirar fotos”, disse o pesquisador independente Michael Hippke da Alemanha. Trabalhando com Rene Heller, astrofísico do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar em Göttingen, Hippke desenvolveu um programa de voo alternativo que, segundo ele, traria mais benefícios científicos e custaria menos. Em vez de construir um sistema de laser de bilhões de dólares para acelerar as pequenas velas de luz para a velocidade próxima da luz e voá-las uma vez, Heller e Hippke propõem usar apenas a luz das estrelas para enviar velas maiores em uma velocidade mais baixa para todas as três estrelas no sistema Alpha Centauri com a capacidade de "estacionar" em órbitas. Suas descobertas serão publicadas na edição de 1º de fevereiro do Astrophysical Journal Letters.
A essência de suas propostas é usar não apenas a luz solar para acelerar as velas leves que saem de nosso sistema, mas também a luz e a gravidade das três estrelas do sistema Alpha Centauri no final do vôo. Heller e Hippke calcularam que tal viagem poderia ser feita em uma vela de densidade surpreendentemente baixa, pesando cerca de 100 gramas e cobrindo uma área de 100 mil metros quadrados (o que significa cerca de 15 campos de futebol!). Este projeto de vela parece viável devido ao rápido desenvolvimento da ciência dos materiais. Ajustando gradualmente o ângulo à medida que se aproxima das estrelas para capturar mais pressão das últimas, tal vela pode desenvolver velocidade suficiente para ancorar em qualquer órbita dentro do sistema.
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Para alcançar o planeta potencialmente habitável Proxima b, tais sistemas auxiliares "fotogravitacionais", curiosamente, exigiriam o envio de uma vela de luz primeiro para as estrelas semelhantes ao sol, Alpha Centauri A e Alpha Centauri B, apesar de estarem localizadas dois trilhões de quilômetros mais adiante longe de nós do que a estrela-mãe menor e mais fraca do planeta Proxima b - Proxima Centauri. Isso se deve à desaceleração causada pela alta pressão de radiação das estrelas Alpha Centauri A e B e, portanto, a uma aproximação mais rápida a um sistema de velas leves de qualquer tamanho. Mas a radiação de estrelas gêmeas tem um limite; se a enorme vela de Heller e Hippke atingir uma velocidade superior a 4,6% da velocidade da luz, ela simplesmente ignorará o sistema. Eles estimam que o vôo para Alpha Centauri A e B levará quase um século.seguido por mais 50 anos de viagem até seu destino final - uma órbita estável em torno de Proxima.
“Sua jornada levaria 7 vezes mais do que uma missão Starshot de 20 anos, mas você poderia gastar anos e até décadas em pesquisas completas, não alguns segundos”, diz Heller. Comparando a proporção do tempo de pesquisa com o tempo de viagem em ambos os casos, Heller acrescenta: "Starshot poderia usar apenas um centésimo milionésimo de toda a missão para pesquisas no local, e poderíamos usar cerca de um centésimo ou um milhão de vezes mais." Além disso, ao usar a luz do sol para lançar a vela, essa opção elimina a necessidade de construir uma unidade laser de bilhões de dólares.
E, no entanto, a jornada proposta de 150 anos não pode começar amanhã. A proposta de Heller e Hippke, entre outras coisas, prevê uma configuração rara de estrelas no sistema Alpha Centauri, que ocorre apenas uma vez a cada 80 anos, quando todas as suas órbitas estão no mesmo plano, cruzando a trajetória de qualquer sonda do nosso sistema solar. A próxima vez será em 2035, mas em tão pouco tempo, nenhuma vela poderá sequer chegar perto do sistema. Heller e Hippke sugerem esperar pelo próximo "alinhamento" em 2115.
Enviar suas velas diretamente para Proxima Centauri, disse Heller, exigiria velocidades cósmicas muito mais baixas devido à fraca pressão de radiação e poder de parada da menor das duas estrelas, trazendo o tempo total de vôo para um milênio completo.
Paciencia por favor
Hippke vê uma missão multigeracional com um ponto final em órbita em torno de Alpha Centauri que vale a pena esperar, mesmo que ele nunca o veja retornar. “Nossos filhos e netos receberão fotos incríveis dessas sondas espaciais. Imagine rios estranhos, vulcões e talvez até vida exótica! A escolha de uma missão de um século abre oportunidades para estudar outras estrelas brilhantes próximas também, diz Hippke. A grande estrela Sírius, por exemplo, está apenas duas vezes mais distante que Alfa Centauri - mas como ela brilha cerca de 25 vezes mais que o Sol, seu efeito inibitório da pressão da radiação é mais forte, e isso garantirá uma aproximação mais rápida das velas de luz. No entanto,A capacidade de enviar velas de luz em órbita ao redor de muitas estrelas próximas sugere uma conclusão natural para as próximas gerações a longo prazo para os objetivos imediatos da missão Starshot.
Apesar de todas essas vantagens, Avi Loeb, astrônomo da Universidade de Harvard e presidente do comitê consultivo científico para o projeto Breakthrough Starshot, não está convencido de que esta proposta alternativa oferece vantagens reais sobre o plano de Starshot de usar um laser da classe gigawatt para enviar pequenas velas para as estrelas. … “Uma vela muito fina é necessária para atingir a velocidade próxima à da luz usando a luz das estrelas”, diz Loeb, observando que quanto menor a pressão da luz solar, menor deve ser a densidade da vela leve. Hippke e Heller dizem que, em teoria, suas velas poderiam ser feitas de materiais ultraleves e de alta resistência, como o grafeno, mas Loeb duvida que criar uma folha de grafeno para uma sonda interestelar com vários átomos de espessura e 100000 metros quadrados será mais fácil do que construir uma enorme instalação de laser. "Essa superfície é uma ordem de magnitude mais fina do que o comprimento de onda da luz que deve refletir e, portanto, sua refletividade será baixa", diz Loeb. "Não é possível reduzir o peso em várias ordens de magnitude, mantendo a rigidez e o coeficiente de reflexão do material da vela." Em outras palavras, uma vela de grafeno de 100.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo que cada sonda que cruze com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos."Essa superfície é uma ordem de magnitude mais fina do que o comprimento de onda da luz que deve refletir e, portanto, sua refletividade será baixa", diz Loeb. "Não é possível reduzir o peso em várias ordens de magnitude, mantendo a rigidez e o coeficiente de reflexão do material da vela." Em outras palavras, uma vela de grafeno de 100.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo que cada sonda que cruze com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos."Essa superfície é uma ordem de magnitude mais fina do que o comprimento de onda da luz que deve refletir e, portanto, sua refletividade será baixa", diz Loeb. "Não é possível reduzir o peso em várias ordens de magnitude, mantendo a rigidez e o coeficiente de reflexão do material da vela." Em outras palavras, uma vela de grafeno de 100.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo se cada sonda que cruzou com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos.e, portanto, sua refletividade será baixa”, diz Loeb. "Não é possível reduzir o peso em várias ordens de magnitude, mantendo a rigidez e o coeficiente de reflexão do material da vela." Em outras palavras, uma vela de grafeno de 100.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo que cada sonda que cruze com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos.e, portanto, sua refletividade será baixa”, diz Loeb. "Não é possível reduzir o peso em várias ordens de magnitude, mantendo a rigidez e o coeficiente de reflexão do material da vela." Em outras palavras, uma vela de grafeno de 100.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo que cada sonda que cruze com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo que cada sonda que cruze com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos.000 metros quadrados pode ser muito frágil para uma viagem espacial real. Além disso, os planos do projeto Starshot incluem o lançamento não de uma, mas de milhares de velas, e mesmo que cada sonda que cruze com sucesso o espaço interestelar receba apenas alguns segundos para imagens panorâmicas, seu número excederá o que poderia ser obtido durante vários voos sucessivos.
O maior desafio, de acordo com Loeb, é se os ambiciosos planos de projetos multigeracionais sobreviverão ao encontro inevitável com a fragilidade da vida humana. “Se você ignorar a duração da viagem, sempre pode usar foguetes convencionais e chegar ao sistema Alpha Centauri com baixas perdas em 80 mil anos”, afirma. “Mas as pessoas que estão trabalhando no projeto Starshot são mais ambiciosas. Queremos chegar lá em nossa vida."
Lee Billings
