Os foguetes convencionais estão presos num paradoxo. Você precisa de combustível para se mover. O combustível tem peso. O peso precisa de mais combustível para ser levantado. É um ciclo que nos limita ao interior do sistema solar e faz com que as viagens interestelares pareçam ficção científica.
Mas e se você não precisasse seguir seu próprio impulso?
Uma nova análise publicada na Acta Astronautica analisa tecnologias de viagens espaciais sem propelente que ignoram essa restrição. Em vez de queimar produtos químicos, estas naves espaciais roubam impulso ao seu ambiente. Planetas. Luz solar. Partículas carregadas. Eles não carregam o fogo. Eles apenas surfam.
Eis como poderíamos deixar a Terra para trás sem carregar tanques de hidrazina para o vazio.
Gravity Assists: Tempo de troca de combustível
Já sabemos como enganar a equação do foguete. É chamado de assistência gravitacional.
Os engenheiros enviam uma sonda voando por um planeta em um ângulo preciso. A espaçonave mergulha no poço gravitacional do planeta e gira em torno dele. Ele captura um pouquinho da velocidade orbital do planeta. O planeta perde energia insignificante. A sonda recebe um grande impulso.
As Voyager 1 e 2 fizeram isso. Eles atingiram Júpiter. Depois Saturno. Urano. Netuno. Nenhum combustível foi queimado para esses grandes ganhos de velocidade. Apenas física e tempo.
O problema? Os planetas não se alinham para você.
As assistências por gravidade são um negócio único. Você precisa de uma janela específica. Perca a data de lançamento e você perderá o impulso. Você não pode simplesmente apontar uma nave assistida pela gravidade para onde quiser. As rotas são rígidas. Cru. Restritivo.
Velas Solares: Impulsionadas por Fótons
Se a gravidade for muito exigente, experimente a luz solar.
A propulsão de espaçonaves sem propelente usando velas solares passou da teoria à realidade. A missão IKAROS do Japão em 2010 provou isso. A sonda implantou uma membrana enorme. A luz do sol atingiu-o. Fótons refletidos. A reflexão criou pressão. Empurrar.
Não é muito esforço. É contínuo. Sem consumo de combustível. IKAROS chegou a Vênus.
As velas solares têm falhas, no entanto. O material é enorme e fino. Pense em uma teia. Um impacto de micrometeoróide pode abrir um buraco no seu motor. E há outro problema: distância. A luz solar desaparece com o quadrado da distância da fonte. Afaste-se o suficiente e sua vela se transformará em uma pipa na brisa. O impulso desaparece.
Velas Magnéticas: Desviando o Vento Solar
Os fótons são fracos. E quanto às partículas?
O Sol emite uma corrente de plasma carregado chamada vento solar. Velas magnéticas planejam capturar isso. Em vez de um espelho físico, eles usam um circuito supercondutor para criar uma bolha magnética. As partículas carregadas do vento atingiram a bolha. Eles desviam. A conservação do impulso dá um empurrão na vela.
Isto soa melhor do que velas solares. Não depende de reflexão. Não se degradará devido a danos UV ou impactos de poeira da mesma maneira. Funciona mais longe do Sol, teoricamente.
Então, por que não construímos um?
O tamanho. O circuito supercondutor precisaria de um raio de até 50 quilômetros. Cinquenta quilômetros. De fio supercondutor. Isso precisa permanecer congelado em temperaturas criogênicas no espaço. Não podemos fabricar isso. Não podemos implantá-lo. Não podemos esfriar isso.
Velas elétricas: a opção magnética mais barata
Os campos magnéticos são pesados e caros. A carga é mais leve.
Uma vela elétrica (E-sail) usa fios longos e carregados. Normalmente dezenas de quilômetros de amarras. Os fios repelem os prótons do vento solar. É como um modelo de eletricidade estática de uma vela magnética.
A vantagem é a massa. Você não precisa de loops supercondutores pesados. Você só precisa de um fio condutor leve.
A desvantagem é o poder e a fragilidade. Você precisa de voltagem suficiente para manter o campo elétrico ao longo dessas dezenas de quilômetros. Os fios são frágeis. Uma colisão com detritos espaciais os quebra. Se o circuito quebrar, você para de se mover.
Cada tecnologia troca a complexidade da engenharia pelo acesso à energia gratuita no vazio.
Qual método de propulsão é ideal para você?
Não há vencedor aqui. Ainda.
A escolha depende da missão. Precisa de uma viagem rápida para Marte usando a tecnologia existente? Use foguetes químicos com auxílio da gravidade. Quer uma viagem barata e constante a um objeto no cinturão de asteróides? Talvez uma vela solar, se você conseguir construir o espelho.
Olhando mais longe? O sistema solar exterior é escuro e frio. Tenda de velas solares. Você precisa do vento solar. Mas as velas magnéticas requerem tecnologia que não inventámos. As velas elétricas são plausíveis, mas não foram testadas em escala.
Conceitos de voo espacial sem propelente desafiam a suposição de que você deve queimar para partir. Eles forçam os engenheiros a pensar nas estruturas como sistemas de propulsão. Enorme. Frágil. Elegante.
A revisão sugere que os consideremos não como alternativas, mas como um conjunto de ferramentas. Use a gravidade para o trabalho pesado. Velas para o litoral.
As estrelas ainda estão longe. Mas talvez não precisemos de mais combustível para chegar lá. Só precisamos de teias maiores para captar a luz.
Ou o vento.
Quem sabe? Ainda estamos no chão.
