Muitas das maiores mentes da física e da engenharia passaram um tempo considerável pensando em viagens interestelares . Eles criaram conceitos e projetos detalhados para naves espaciais capazes de enviar humanos às estrelas. Cada projeto tem sua própria maneira de superar o principal desafio das viagens interestelares: a distância até as estrelas.
A 4 anos-luz de distância, Proxima Centauri é a estrela mais próxima da Terra (além do nosso Sol, é claro). Com foguetes convencionais, levaria cerca de 137 mil anos para chegar lá. O objetivo desses projetos é acelerar as naves a uma fração da velocidade da luz para permitir que a viagem seja concluída em menos de uma vida humana. Todos esses projetos foram propostos como soluções viáveis que podem realmente ser utilizadas no futuro.
10 Propulsão Iônica
A propulsão iônica é um tipo de motor que passou por um sério desenvolvimento nos últimos anos. Foguetes baseados em propulsão iônica produzem muito menos empuxo do que foguetes convencionais.
Embora os foguetes convencionais parem de acelerar assim que saem da Terra, os foguetes de propulsão iônica podem continuar impulsionando o foguete por décadas a fio. A ideia por trás deste motor é acelerar constantemente o foguete para que ele atinja uma velocidade significativa de até 145.000 quilômetros por hora (90.000 mph) após vários anos.
Mesmo assim, esta velocidade não é suficiente para alcançar as estrelas mais próximas. Esta espaçonave seria mais adequada para explorar o sistema solar exterior.
A propulsão iônica funciona aproveitando as propriedades eletrostáticas das partículas (a tendência de partículas com cargas semelhantes se repelirem e com cargas opostas se atrairem). O processo começa com a injeção de um gás inerte, geralmente xenônio, em uma câmara de ionização. Em seguida, um fluxo de elétrons é injetado na câmara usando eletricidade simples gerada por painéis solares ou reatores nucleares. [1]
À medida que os elétrons colidem com os átomos de xenônio, alguns de seus elétrons são eliminados dos átomos de xenônio, formando um átomo carregado positivamente (um íon positivo). As cargas semelhantes dos íons na câmara empurram-se umas contra as outras, acelerando os íons.
Usando uma grade carregada negativamente, os íons são atraídos para os orifícios no final da câmara. Lá, eles são lançados para fora da espaçonave a velocidades tremendas, empurrando a espaçonave ao fazê-lo.
Como propelente, o xenônio é extremamente eficiente e pode ser armazenado em grandes quantidades, o que o torna uma fonte de combustível incrível. Além disso, os sistemas de propulsão iônica brilham em azul brilhante, fazendo com que se pareçam exatamente com as naves espaciais das óperas espaciais.
9 Nanotecnologia
Pesquisadores da Universidade de Michigan fizeram uma melhoria na propulsão iônica. A tecnologia é chamada nanoFET. Em vez de átomos de xenônio , os propulsores são grandes partículas artificiais chamadas nanotubos de carbono. Eles podem ser carregados e acelerados tão facilmente quanto os átomos de xenônio, se não melhor. Mas são muito mais massivos, o que significa que a sua ejecção dará à nave espacial um impulso muito maior.
No entanto, esse processo é confuso e muito complexo. Uma espaçonave exigiria que trilhões dessas partículas fossem ejetadas constantemente. NanoFET ainda tem um longo caminho a percorrer. [2]
8 Bombas Nucleares
Sim, isso é real. As bombas nucleares poderiam realmente ser usadas em naves espaciais interestelares. Pode parecer bárbaro, mas é um dos designs mais práticos desta lista.
A cada três segundos, uma pequena bomba nuclear, ou bomba, seria acionada na parte traseira da espaçonave. A energia da explosão seria absorvida por amortecedores numa “placa impulsora” que aceleraria a nave espacial a 3% da velocidade da luz.
Seria de esperar que os passageiros destas naves espaciais experimentassem a pior turbulência das suas vidas. No entanto, espera-se que a energia das bombas seja transferida muito bem e a viagem seja tranquila. [3]
7 Ramjets
A fusão nuclear é um processo que ocorre nos núcleos de todas as estrelas e é a fonte do calor de cada estrela. A fusão acontece quando os átomos são submetidos a temperaturas e pressões extremas. Nessas condições, os átomos leves se fundem para formar os mais pesados. Um subproduto dessa reação são enormes quantidades de energia térmica.
A fusão é um processo muito mais poderoso e energético do que a fissão (quando as bombas nucleares dividem átomos). A forma mais comum é a fusão do hidrogênio, que cria o hélio . Vários projetos de espaçonaves interestelares capitalizam a fusão de hidrogênio.
Usando lasers ou ímãs de alta potência, o hidrogênio é comprimido e aquecido até que a fusão se inicie. A energia térmica liberada pela fusão é transferida para os átomos circundantes, acelerando-os. Estes são expelidos da espaçonave por um bocal, acelerando a espaçonave a ridículos 90 milhões de quilômetros por hora (55,9 milhões de mph). [4]
O hidrogênio pode ser armazenado a bordo ou coletado do meio interestelar (a matéria e a radiação que existe entre as estrelas) enquanto a nave viaja. As espaçonaves que coletam hidrogênio à medida que avançam são chamadas de ramjets.
6 Antimatéria
Uma partícula de antimatéria tem propriedades opostas à sua contraparte de matéria regular. Um próton tem carga positiva e um antipróton tem carga negativa.
Qual é a aparência da antimatéria? Você nunca viu isso porque só é sintetizado em laboratórios. A razão: se uma partícula de antimatéria entrar em contato com uma partícula de matéria normal, elas se aniquilarão numa explosão surpreendente. Cem por cento da massa das partículas é convertida num tsunami de energia.
Para lhe dar uma perspectiva, as maiores bombas nucleares hoje convertem 0,1% da sua massa em energia. Contudo, antes de toda a massa ser convertida em energia pura, algumas partículas de vida curta são criadas como produtos da reação. A maioria dessas partículas é chamada de píons.
Em um foguete de antimatéria, esses píons seriam usados como propelente e depois expelidos da nave antes de serem completamente convertidos em energia. Estima-se que uma nave impulsionada por aniquilações de antimatéria poderia viajar a 40% da velocidade da luz. Infelizmente, a antimatéria é incrivelmente difícil de sintetizar. Atualmente, não temos tecnologia para criar quantidades suficientes dele. [5]
5 Velas Solares
Você pode tê-los visto em Star Wars , mas as velas solares são uma realidade. Testes dessas espaçonaves já foram conduzidos pela NASA e pela Sociedade Planetária.
A espaçonave funciona como um veleiro. Em vez do vento, porém, o propulsor é a luz solar. A nave consiste em uma pequena carga presa a um espelho enorme e ultrafino , às vezes com 30 metros (100 pés) de diâmetro.
A pressão é exercida na vela à medida que grandes quantidades de fótons são refletidas na superfície do espelho. Com o tempo, a pressão aumenta e a espaçonave pode atingir velocidades de até 241 mil quilômetros por hora (150 mil mph). [6]
Embora rápidas, essas espaçonaves não chegam nem perto das velocidades exigidas para viagens interestelares. No entanto, como você verá em breve, o conceito de velas solares pode ser modificado para atingir algumas das velocidades mais rápidas desta lista.
4 Raios laser
A ideia de impulsionar naves espaciais a velocidades extremas usando poderosos raios laser recebeu o apoio de muitas pessoas poderosas, incluindo Mark Zuckerberg e o falecido Stephen Hawking. A proposta, chamada Breakthrough Starshot, enviaria milhares de pequenas sondas a 4 anos-luz de distância para Proxima Centauri, a estrela mais próxima da Terra além do Sol.
Além da sua distância, Proxima Centauri é um alvo principal porque contém um exoplaneta semelhante à Terra chamado Proxima Centauri b (também conhecido como Proxima b) orbitando na zona habitável. O objetivo do projeto é tirar fotos e coletar outros dados valiosos sobre o exoplaneta e enviá-los de volta à Terra para ver se Proxima Centauri b é de fato habitável ou, melhor ainda, já habitada.
As sondas serão minúsculas pastilhas contendo muitos instrumentos valiosos e pesando apenas alguns gramas cada. Assim como as velas solares, elas serão conectadas a “velas luminosas” e enviadas ao espaço.
A partir de uma estação na Terra, grandes conjuntos de lasers ultrapoderosos dispararão 100 gigawatts de raios laser focados nas velas luminosas, impulsionando-as a 20% da velocidade da luz – mais de 160 milhões de quilómetros por hora (100 milhões de mph). A essa velocidade, mesmo os mais pequenos obstáculos no espaço, como a poeira, podem destruir uma sonda. [7]
Milhares de sondas serão enviadas para garantir que pelo menos algumas cheguem ao seu destino. As sondas da Breakthrough Starshot deverão conseguir chegar a Proxima Centauri b em 20 anos.
3 Propulsão de partículas por feixe
Uma das falhas do Breakthrough Starshot é um efeito chamado “espalhamento do feixe”. Esta é a tendência dos feixes de luz se espalharem à medida que se movem. A propagação do feixe ameaça reduzir a potência que os lasers podem ter em uma vela leve. Alguns cientistas propuseram o uso de jatos de partículas em vez de lasers. No entanto, estes também sofrem com a propagação do feixe.
Cientistas da Texas A&M encontraram uma solução inovadora: usar lasers e partículas . O projeto deles se chama PROCSIMA. A propagação do feixe pode ser eliminada no laser pela manipulação das propriedades das partículas e erradicada nas partículas pela manipulação das propriedades da luz. [8]
2 Posto de gasolina na lua de Saturno
O combustível de foguete tradicional usa hidrogênio líquido e um oxidante, geralmente oxigênio líquido. Além de tóxico , o combustível é difícil de armazenar por não ser muito denso, o que significa que não é possível estocar muito. Além disso, deve ser armazenado a -252,9 graus Celsius (-423,2 °F).
Por essas razões, os pioneiros dos foguetes, como Elon Musk e Jeff Bezos, migraram para o novo combustível metano. O metano (CH 4 ) não é tóxico, pode ser armazenado em temperaturas muito mais altas e é mais denso que o hidrogênio – permitindo que muito mais dele seja armazenado.
Há uma ressalva, no entanto. Embora comum na Terra, o metano não se acumula facilmente. No entanto, um local próximo possui lagos de combustível líquido esperando para serem levados. Titã é a maior lua de Saturno. Além da Terra, Titã é o único lugar conhecido no universo com um líquido na superfície. Titã possui vastos lagos de etano, propano e, o melhor de tudo, metano.
Se conseguíssemos construir uma plataforma de lançamento na superfície de Titã, poderíamos encher o foguete com grandes quantidades de combustível metano. Além disso, a gravidade de Titã é muito menor que a da Terra. Como resultado, seria necessário muito menos combustível para a decolagem, o que consome mais combustível do que qualquer outra fase da viagem. O lançamento de uma nave espacial a partir de Titã poderia levar-nos às estrelas. [9]
1 Nave Estelar Buraco Negro
De todas as naves espaciais desta lista, a nave do buraco negro é obviamente a mais irrealista. No entanto, é uma ideia intrigante. Aproveita a radiação Hawking , fenômeno descoberto por Stephen Hawking.
A radiação Hawking é o que acontece com um buraco negro quando ele evapora. Ao longo da sua vida, um buraco negro emitirá radiação e encolherá. Para as naves estelares, a chave reside no facto de o processo se acelerar à medida que o buraco negro se torna menor. Portanto, ao criar artificialmente um buraco negro microscópico, a radiação Hawking do buraco negro pode ser usada como propulsor, refletindo a radiação para longe da espaçonave. [10]
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