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A humanidade tem buscado desenvolver tecnologias que possibilitem viagens espaciais mais rápidas, que permitirão ir até pontos fora do sistema solar em escalas de tempo humana. Apesar de ainda estarmos longe de conseguir isso, algumas tecnologias são promissoras.
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Os métodos de propulsão atuais levariam de 19 mil a 81 mil anos para chegar na estrela mais próxima do Sol, a Próxima Centauri, que está 4,25 anos-luz de distância. Com isso, para que missões para lugares mais distantes do Sol sejam realizadas de forma mais rápida, pesquisadores e engenheiros espaciais têm estudando tecnologias que podem acelerar espaçonaves não tripuladas em uma pequena fração da velocidade da luz. Um desses métodos é o “Pellet-Beam Propulsion for Breakthrough Space Exploration” recentemente proposta por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA).
Usando um conceito de viga de pellets, a tecnologia poderia levar uma espaçonave de até 900 kg em viagens espaciais até a borda do sistema solar em menos de 20 anos. O projeto foi um dos quatorze selecionados pelo programa NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) e já recebeu cerca de 175 mil dólares em doações. A proposta combina trabalhos com propulsão por energia direcionada (DEP) e tecnologia de vela leva para criar uma Lente Solar Gravitacional.
Lente Solar Gravitacional
O Solar Gravity Lens, selecionado também pelo programa NIAC em 2020, seria o telescópio gravitacional já construído. Ele usa o fenômeno previsto na Teoria da Relatividade Geral de Einstein de amplificação da luz ao passarem por objetos massivos que distorcem o espaço-tempo. Esse efeito permite que simplifiquemos a imagem e objetos distantes possam ser observados por astrônomos com maior precisão e resolução.
No entanto, esse fenômeno permite que observemos objetos a milhares ou até mesmo milhões de anos-luz da Terra com maior facilidade do que objetos mais próximos como exoplanetas que orbitam Próxima Centauri.
A região focal do Sol inicia-se a cerca de 500 UA (500 vezes a distância da Terra e do Sol) da estrela. Um telescópio localizado nessa região permitirá que observações fossem feitas com a mesma resolução de um telescópio com espelho primário de cerca de 100 quilômetros de diâmetros. Mas levar um telescópio até esse ponto em um rápido intervalo de tempo é o problema.
As missões Voyager 1 e Voyager 2 foram as únicas a chegar no espaço interestelar e estão, respectivamente, a apenas 159 UA e 132 UA do Sol, mais de 40 anos depois de terem sido lançadas. Para chegar a Próxima Centauri, na velocidade atual a Voyager 1 levaria 40 mil anos.
Para Artur Davoyan, principal autor do projeto recente, o método DEP para viagens espaciais oferece vantagens, mas também não é tão útil para viagens longas por apresentar algumas desvantagens.
A navegação a laser, ao contrário de espaçonaves e foguetes convencionais, não requer combustível a bordo para acelerar. Aqui, a aceleração vem de um laser que empurra a espaçonave por pressão de radiação. Em princípio, velocidades próximas à velocidade da luz podem ser alcançadas com este método. No entanto, os feixes de laser divergem em longas distâncias, o que significa que há apenas uma faixa de distância limitada na qual uma espaçonave pode ser acelerada. Essa limitação da navegação a laser leva à necessidade de potências de laser exorbitantes, gigawatts e, em algumas propostas, terawatts, ou coloca uma restrição na massa da espaçonave.
Artur Davoyan, em resposta a Science Alert
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Feixes de pellets
Assim o projeto apresentado pelo pesquisador um sistema de feixe de pellets capaz de impulsionar uma carga de até 900 quilos e fazer uma viagem espacial de 500 UA em menos de 20 anos.
No nosso caso, o feixe que empurra a espaçonave é feito de minúsculas balas de pellets, daí [nós o chamamos] de feixe de pellets. Cada pellet é acelerado a velocidades muito altas por ablação a laser e, em seguida, os pellets carregam seu impulso para empurrar a espaçonave.
Ao contrário de um feixe de laser, os projéteis não divergem tão rapidamente, permitindo-nos acelerar uma espaçonave mais pesada. Os pellets, sendo muito mais pesados que os fótons, carregam mais momento e podem transferir uma força maior para uma espaçonave.
Artur Davoyan
Além disso, os pellets podem ser impulsionados por um laser de potência relativamente baixa, devido ao seu tamanho pequeno e pouco peso. Os pesquisadores acreditam que um laser de 10 megawatts de potência seria suficiente para impulsionar um objeto a uma velocidade de 30 UA por ano, 10 vezes mais que a velocidade inicial da Voyager 1.
A proposta ainda está na fase I de desenvolvimento do programa da NASA. Eles precisam de desenvolver um modelo para testar a efetividade do feixe de pellets para impulsionar objetos. Além disso, eles também vão explorar se o sistema é útil para fazer viagens a estrelas vizinhas.
Caso esse método realmente seja desenvolvido, o envio de uma espaçonave de Lente Solar Gravitacional pode permitir que astrônomos conseguem imagens tão boas dos exoplanetas próximos, como Próxima B que poderão detalhar atmosferas e detectar bioassinaturas e até mesmo tecno assinaturas.
Os pesquisadores acreditam que a técnica seja precursora de viagens espaciais interestelares de trânsito rápido.
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