O trem na pista de decolagem | Superinteressante
6E se a Terra parasse de girar?
O trem na pista de decolagem
access_time 31 out 2016, 18h39 - Publicado em 31 out 1991, 22h00
A série de desenho animada Jetson's, grande sucesso da televisão nos anos 60, popularizou a idéia de que, no futuro, cada família teria o seu próprio carro voador com o qual chegaria a qualquer local em vias expressas traçadas em pleno ar. Mas a concepção moderna vem ganhando contornos bem diversos: dá-se mais valor aos transportes coletivos, como trem e o metrô, do que ao pouco prático carro de família. Os próprios aviões quando se consideram as complicada instalações necessárias ao pouso e à de colagem, têm um espaço interno bastante acanhado. Tanto que, se depender do empenho dos japoneses, boa parte da aeronaves será aposentada nos próximos anos, cedendo lugar aos primeiro trens voadores da história.
Capazes de levitar sobre um colchão magnético, essas máquinas empregam inovadora tecnologia dos supercondutores—fios que transportam eletricidade sem resistência, ou seja, sem que a energia da corrente elétrica seja dissipada na forma de calor. Esse fenômeno ocorre apenas em certos materiais e assim mesmo quando submetidos a temperaturas próximas do zero absoluta. Mas a economia que propiciam, comparados aos condutores comuns, é enorme, sem contar que com que eles. podem projetar equipamentos sem precedentes. Uma ilustração simples são a bobinas magnéticas, comuns em motores e geradores de todos os tipos: como sua fiação se aquece muito pouco, pode se tornar muito mais compacta e gera potência bem maior.
São justamente bobinas desse tipo que fazem voar o trem japonês. Conhecido pelo nome Maglev— sigla inglesa para levitação magnética— ele já está voando há vários anos em pistas experimentais. Desde o final do ano passado, no entanto, tomou-se decisão de construir o novo sistema de transportes, a cargo do IPTF, Instituto de Pesquisas Técnicas Ferroviárias uma empresa privada. Na mesma época começou a ser construída a linha inaugural entre as cidades de Kofu e Yamanashi a cerca de 100 quilômetros de Tóquio. Nessa acidentada região 80% da via férrea, de 43 quilômetros estará sob túneis, o que exigirá o máximo da aerodinâmica do trem.
Imagina-se, por exemplo, um tubo estanque de metal, quase destituído de ar, dentro do qual as composições magnéticas" deslanchariam desimpedidas. O especialista alemão Gerard O'Neill calculou como seria uma viagem em tal via expressa, num trajeto equivalente à rota São Paulo-Rio de Janeiro: ela levaria apenas 10 minutos, a uma velocidade média de 3 000 quilômetros por hora, e gastaria menos energia do que se pode obter com 1 litro de gasolina. Não se trata, é certo, de um estudo para valer, mas apenas de um exercício preliminar. Serve, no entanto, para mostrar as possibilidades das novas idéias. O fato é que mesmo no estágio atual, de 500 quilômetros horários, o impacto do Maglev será formidável.
A tendência atual em favor do transporte ferroviário já é bem clara—nos últimos meses, a Inglaterra, a Espanha e os Estados Unidos decidiram equipar algumas linhas de meia distancia com o trem francês TGV. Embora não seja magnético o TGV move-se entre 270 e 310 quilômetros horários, o que o torna um respeitável concorrente dos aviões. No caso da máquina japonesa, as vantagens são ainda maiores. Os técnicos do IPTF fizeram a comparação crucial do consumo de energia para a rota Tóquio-Osaka, de aproximadamente 500 quilômetros, e concluíram que o Maglev será duas vezes mais econômico que o avião. Além disso, a viagem terá a mesma duração, pois, apesar de o vôo ser feito a 900 quilômetros horários, é preciso computar o tempo gasto para embarcar, bem maior no caso do avião.
Apenas em trajetos muito longos, as linhas aéreas são hoje consideravelmente mais rápidas. Os técnicos também chamam a atenção para uma série de outras vantagens do Maglev, como a segurança, o conforto e os reduzidos danos ao meio ambiente. Afinal, ele voa, mas apenas a 10 centímetros do solo, e é puxado por um motor eletromagnético tão silencioso e inofensivo quanto um ímã atraindo um pedaço de metal. "Não há dúvida de que a decisão de construi-lo é um fato marcante no campo da tecnologia", saúda o físico brasileiro Roberto Nicolsky, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, onde é líder do grupo de pesquisas de supercondutores.
Isso constitui problema porque o hélio é raro e extremamente volátil— difícil de manter nos mais bem vedados vasilhames. Assim, ele restringe o uso dos supercondutores, até hoje, a alguns instrumentos científicos e aparelhos médicos, como os tomógrafos. O trem japonês é o primeiro sinal de que essas fronteiras podem se ampliar em grande escala. A partir de 1986, porém, surgiram materiais, antes inconcebíveis, que passam a conduzir eletricidade sem perda de energia a apenas 148 graus negativos (ou 125 kelvins, valor que se obtém subtraindo 148 de 273). Parece ainda muito frio, mas temperaturas dessa ordem podem ser obtidas sem ajuda da hélio: basta usar o nitrogênio liqüefeito, elemento mais comum e menos volátil que acaba custando mil vezes menos que o seu antecessor.
Esses novos supercondutores, descobertos pelos pesquisadores George Bednorz e Alex Müller, da IBM Suiça, eram curiosamente semelhantes às cerâmicas, que, em geral, não conduzem eletricidade. Hoje, numa definição mais rigorosa, eles são classificados como óxidos metálicos. O sonho dos pesquisadores, nos últimos cinco anos, tem sido encontrar supercondutores realmente "quentes", que mantenham suas propriedades à temperatura ambiente. Parece difícil chegar lá, embora, no principio, o termômetro tenha subido rapidamente de 30 kelvins até 125 kelvins, o recorde atual. Mesmo assim, em outros aspectos as pesquisas revelam novidades cada vez mais animadoras.
Em vista disso, equipamentos como esse seriam muito úteis nas hidrelétricas, que trabalham a maior parte do tempo com excesso de produção; a eletricidade acumulada nessa fase poderia ser distribuída nos horários de pico do consumo. O modelo de Murakami é ainda um protótipo, mas o próximo passo, diz ele, é construir um acumulador de 500 quilos e 3 metros de diâmetro. "Assim se poderiam armazenar 10000 quilowats-hora de energia." Inventos parecidos pipocam em todos os laboratórios do mundo desenvolvido. Há alguns meses, no entanto, surgiu uma nova substância que suplantou em brilho tudo o que se fazia no mundo dos supercondutores. Trata-se da bola de carbono, cuja molécula tem o curioso formato de uma cúpula geodésica— por isso, em homenagem ao inventor dessas cúpulas, Buckminster Fuller, ganhou o apelido de buckminsterfulereno ou apenas buckybola
Os 60 átomos de carbono se ajustam tão bem a essa estrutura que ela age como um átomo gigante, compara o químico Richard Smalley. da Universidade Rice, em Houston, Estados Unidos. Entre suas propriedades mais marcantes está uma grande resistência à compressão: mesmo depois de esmagada a quase um décimo do volume original recompõe-se por completo. Também pode ser ampliada, o que talvez melhore sua estrutura—os alemães Dirk Bakowies e Walter Thiel, da Universidade de Wuppertal, conseguiram moldar geodésicas de até 540 átomos de carbono. Ainda modesta como supercondutora, pois adquire essa propriedade a 45 kelvins, bem abaixo de outras substâncias, a buckybola parece guardar um importante trunfo na manga: composta de moléculas esféricas, conduz eletricidade igualmente bem em qualquer direção. Nos óxidos metálicos, em vez disso, a eletricidade caminha numa certa direção, preferencialmente, e ignora as outras.
Por isso, é difícil moldá-los na forma exigida pelas aplicações práticas, como fios, placas e outras. Algumas medidas preliminares indicam que a buckybola pode superar seus similares em termos de corrente. "Ela é tão boa ou melhor que os outros supercondutores", aposta o físico americano Karoly Holczer, da Universidade da Califórnia. Tudo isso parece muito distante do trem japonês. Dentro de uns poucos anos, porém, ele poderá muito bem estar funcionando com bobinas construídas a partir de buckybolas. Pelo menos essa é a estratégia que os japoneses—e também os europeus—deixam entrever em suas atitudes. De um lado, procuram dominar a tecnologia básica dos supercondutores de alta temperatura.
Mas. ao mesmo tempo, empenham-se em criar produtos acabados, o que só se pode fazer com matéria-prima mais convencional, as ligas de nióbio-titânio. Assim, quando a nova tecnologia sair do casulo, será fácil transplantá-la para esses produtos. É verdade que os Estados Unidos perseguem uma trilha diferente —uma agressiva estratégia de pesquisa que permitiria dominar. dentro de cinco anos, e de uma vez só, a tecnologia básica e suas possíveis aplicações. Naturalmente. é impossível saber quem está com a razão. Mas uma coisa é certa: os supercondutores voltaram à crista da onda para ficar. E há pouca dúvida de que, no prazo estipulado pelos especialistas americanos, inúmeras mudanças, para melhor, sacudirão a economia dos países e a vida das pessoas.
"A propulsão magnética é obtida por uma interação entre dois tipos de bobinas. O primeiro tipo é o das bobinas supercondutoras instaladas no próprio trem e resfriadas em hélio líquido, a 4,2 kelvins. O segundo tipo é composto por uma camada de bobinas comuns, fixadas ao longo das calhas laterais da via férrea. Estas últimas, quando energizadas por corrente elétrica, tornam-se capazes de exercer força sobre ímãs ou outras bobinas. O campo magnético responsável pela força de cada bobina é de 5 teslas, mais de 100 000 vezes mais intenso que o campo da Terra. Uma bobina de propulsão situada à frente do trem atrai sua primeira bobina supercondutora e põe os carros em movimento (figura 1).
Essas bobinas "inertes" têm a forma de um oito e a parte superior do oito tem polaridade oposta à da parte inferior. O trem, inicialmente, se move sobre rodas e sua bobina supercondutora fica bem à altura mediana do oito. Nesse caso, não há indução de corrente, nem força de re-ou atração Mas pulsão ou atração. Mas quando o trem atinge os 100 quilômetros horários e recolhe as rodas, ele tende a aproximar-se do solo. Esse movimento com relação ao oito é que induz corrente na bobina de levitação. Como a corrente sempre é criada de forma a cancelar o efeito que lhe deu origem, ela gera forças que reconduzem o trem à sua posição original. Um sistema similar mantém a composição no centro da calha em que se move (figura 3). Se o veículo tende a um dos dois lados da calha, as forças magnéticas criadas pela indução se opõem ao desvio e restauram o alinhamento."