Em breve poderemos ter tecnologia para chegar às estrelas

Velas solares impulsionadas por lasers e sondas minúsculas podem tornar viáveis, nas próximas décadas, missões a outros sistemas estelares. A viagem continuaria a durar décadas, mas deixaria de pertencer apenas à ficção científica.

A recente confirmação de uma atmosfera em torno do exoplaneta rochoso LHS 1140b despertou grande interesse entre os astrónomos. O planeta está na zona habitável da sua estrela, uma anã vermelha situada a cerca de 48 anos-luz da Terra.

A zona habitável é a região em torno de uma estrela onde a temperatura permite a existência de água líquida à superfície de um planeta.

Os astrónomos detetaram hélio a escapar das camadas superiores da atmosfera de LHS 1140b. Mais abaixo, poderão existir compostos mais pesados, entre eles água, um ingrediente essencial à vida.

Observar exoplanetas distantes com telescópios abre novas possibilidades à ciência. Mas será algum dia possível viajar até esses mundos e vê-los de perto?

Até agora, isso parecia sobretudo matéria de ficção científica. Mas algumas tecnologias que estão a surgir permitem, porém, imaginar missões desse tipo nas próximas décadas, escreve o professor de Ciência da Engenharia da Universidade de Glasgow Colin McInnes num artigo no The Conversation.

Há um interesse particular em pequenas naves para viagens interestelares. A razão é simples. É mais fácil e mais barato acelerar uma nave muito pequena até outro sistema estelar, e fazê-la chegar lá durante a vida de uma pessoa, do que tentar o mesmo com um veículo de grandes dimensões.

Os sensores também encolheram muito. Basta pensar nos smartphones, que usam câmaras muito capazes, pequenas, leves e com baixo consumo de energia.

Os investigadores desenvolveram até “poeira inteligente“: sensores com poucos milímetros, ou menos, capazes de detetar luz, temperatura ou substâncias químicas.

A sonda teria ainda de contar com um sistema de propulsão capaz de a levar a velocidades moderadamente relativísticas, talvez entre 10% e 20% da velocidade da luz.

Depois de várias décadas de viagem, os sensores atravessariam o sistema estelar de destino sem parar. Fariam observações in situ. Depois, começariam a enviar lentamente os dados para a Terra.

Ainda não é Star Trek. Mas a ideia é plausível e permitiria estudar de perto estrelas vizinhas e os planetas que as orbitam.

É precisamente esse tipo de conceito que o Breakthrough Starshot tem vindo a explorar. O projeto, financiado por filantropia, estudou as tecnologias necessárias para uma viagem interestelar feita por pequenas sondas.

As velas fotónicas, ou velas solares, são vistas como uma das formas de propulsão mais adequadas para uma missão destas. São, no fundo, membranas refletoras muito finas.

Numa viagem interestelar, um laser poderia fornecer a energia necessária para empurrar a nave. Os fotões, os pacotes quânticos que formam a luz, transportam energia, mas também momento. Quando a luz bate num espelho e é refletida, exerce pressão sobre ele.

Normalmente, essa pressão é tão pequena que nem a sentimos. Mas, com um feixe de luz suficientemente intenso e uma membrana refletora extremamente leve, pode ser usada para mover uma nave.

Para acelerar uma vela fotónica até velocidades relativísticas seria preciso um laser muito potente, com dezenas de gigawatts. Não seria uma única máquina. O mais provável seria usar muitos lasers separados, sincronizados para produzir em conjunto um feixe coerente.

A caminho das estrelas

Um sistema assim poderia empurrar uma vela refletora com alguns metros de largura e levá-la à velocidade de cruzeiro em poucos minutos.

Há aqui uma grande vantagem. O conjunto de lasers fica para trás. Só a pequena carga útil segue viagem até às estrelas.

Os foguetes convencionais têm um problema diferente: precisam de levar consigo o próprio propelente. Numa missão que exige tanta energia, isso torna-se uma enorme desvantagem.

Mas a propulsão por feixe também tem um inconveniente. É difícil travar a carga quando ela chega ao destino. A sonda atravessaria o sistema estelar em apenas alguns dias.

Hoje, velas fotónicas empurradas por lasers com vários gigawatts ainda parecem um projeto gigantesco. Mas a miniaturização pode mudar a situação. Pequenos sensores inteligentes poderão acabar por se tornar os nossos primeiros viajantes interestelares.

Talvez a primeira viagem da humanidade às estrelas seja feita por uma inteligência artificial adormecida durante décadas. Só acordaria perto do destino, para alguns dias de atividade intensa, quando as nossas máquinas vissem pela primeira vez mundos alienígenas de perto.

Os lasers não são a única forma de empurrar uma membrana refletora. A própria luz do Sol também exerce pressão.

Estas “velas solares” têm uma longa história.

Konstantin Tsiolkovsky e Friedrich Tsander, dois dos grandes pioneiros russos da astronáutica, propuseram a ideia já na década de 1920. Tsiolkovsky escreveu sobre o uso de “enormes espelhos feitos de folhas muito finas”.

Ferramentas para explorar

Se as velas fotónicas movidas a laser pertencem ao futuro, as velas solares já são uma realidade.

Várias velas solares de pequenas dimensões foram lançadas para a órbita terrestre para testar a tecnologia. Se forem construídas em maior escala, poderão também servir para missões no espaço profundo e dar-nos novas formas de explorar o Sistema Solar.

Há uma vantagem importante: as velas solares não precisam de levar propelente.

Podem, por isso, fazer missões longas e que exigem muita energia. Algumas seriam quase impossíveis para uma nave convencional.

Um exemplo é encontrar um cometa de longo período e acompanhá-lo numa órbita muito elíptica ou muito inclinada em torno do Sol. É uma missão que exige muita energia.

Trazer depois para a Terra uma amostra da superfície desse cometa é ainda mais difícil.

Com propulsão convencional, a nave tem de levar até ao cometa o propelente de que vai precisar para regressar. Numa vela solar, o regresso à Terra não é muito diferente da viagem de ida.

A vela pode inclinar-se para ganhar momento e afastar-se do Sol em espiral. Também pode virar-se para perder momento e voltar a aproximar-se do Sol.

As velas solares podem ainda seguir trajetórias pouco habituais. A pressão da luz pode ser usada para contrariar parte da força da gravidade.

Isso permitiria, por exemplo, manter uma vela solar praticamente parada muito acima dos polos da Terra.

As velas solares e as velas fotónicas são passos entre o presente e o futuro. Primeiro, na exploração do nosso Sistema Solar. Depois, talvez, na viagem até outras estrelas.

Assim, um dia, uma vela fotónica poderá mesmo visitar LHS 1140b.