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Novo tipo de vela solar pode tornar viagens interestelares possíveis
Rafael Rigues 10 de janeiro de 2020
Há muito os cientistas sabem que, se quisermos explorar outras estrelas, teremos de desenvolver sistemas de propulsão melhores do que os atuais foguetes com propulsão química. Isso porque eles sofrem do "efeito tostines": quanto mais pesado um foguete, mais combustível é necessário para lançá-lo ao espaço. Porém, quanto mais combustível ele carrega, mais pesado ele é.
O foguete Saturno V, que levou o homem à Lua durante o programa espacial Apolo, é um bom exemplo desta "regra". Vazio ele pesa apenas 10 toneladas, mas são necessárias 109 toneladas de combustível para levar até 48 toneladas de carga até a Lua. Ou seja, mais de 2 kg de combustível para cada kg de carga.
Uma alternativa é inspirada em um dos meios de locomoção mais antigos da humanidade: a navegação a vela. Mas em vez de ser impulsionada pelo vento, a espaçonave seria impulsionada pela luz: uma vela altamente reflexiva seria posicionada para refletir a luz solar.
Ao serem refletidos, os fótons geram uma minúscula força em sentido contrário, empurrando a aeronave. Esta força é imperceptível no início, mas como não há atrito no espaço ela vai se acumulando gradativamente e ao longo do tempo pode resultar em velocidades maiores do que em qualquer outro sistema de propulsão já construído.
O conceito de usar a luz para mover um objeto pode parecer estranho, mas já está sendo testado na prática. Nasa, JAXA e a The Planetary Society já testaram com sucesso velas solares em órbita.
Para navegação interestelar os cientistas propõem usar um laser, disparado da terra, como fonte de luz. O problema é que a longas distâncias a espaçonave pode sair de alinhamento em relação ao laser, o que faria com que ela ficasse fora de curso. E numa escala astronômica, mesmo um desvio de milímetros hoje pode se transformar em dezenas de milhões de quilômetros em poucos anos.
Para resolver este problema, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Rochester, nos EUA, recorreram a um fenômeno óptico conhecido como difração da luz. Eles criaram uma vela composta por uma fina camada de cristal líquido entre duas camadas plásticas. Os cristais são orientados de forma a refletir luz em uma direção específica, e a vela é dividida em duas partes. O lado esquerdo reflete a luz para o lado direito, e vice-versa.
Com este sistema, a espaçonave passa a se centralizar automaticamente no laser, já que qualquer "excesso" de energia em um lado gera uma força para o lado oposto. Com isso, qualquer possibilidade de desvio é eliminada.
Os pesquisadores comprovaram a eficácia da técnica em testes de laboratório, que apresentaram alguns desafios únicos. Como as forças geradas sobre a vela são minúsculas, mesmo o peso de uma pessoa próximo ao mecanismo de testes poderia afetar os resultados. Foi necessário desenvolver novos métodos para medir as forças sem riscos de interferência.
O próximo passo é desenvolver velas que sejam capazes de centralizar velas em qualquer direção. "Foi muito gratificante descobrir que os resultados experimentais concordam com nossas previsões teóricas", disse Grover Swartzlander, líder do estudo. "Isto sugere que podemos projetar com confiança estruturas mais complexas para velas movidas pela luz solar ou por um raio laser".