Velejando pelo espaço

Talvez, num de seus sonhos mais ousados, você tenha ido ao espaço, flutuar junto às estrelas. E como em todo sonho que se preze, a coisa mais fantástica era que você não estava numa nave espacial, mas num barco, um veleiro. À medida que aquelas imensas velas prateadas se abriam, você ganhava velocidade, se afastando mais e mais da Terra.

Se um dia você sonhou algo parecido talvez tenha acordado no dia seguinte e pensado que estava louco. Mas há cerca de um século um cientista soviético chamado Friedrich Zander (1887-1933) teve essa “visão”. E ele não era louco.

Construindo foguetes
De pé, a beira-mar, você com certeza já sentiu a pressão do vento em seu rosto e o calor do Sol em sua pele. Essas duas formas de energia vêm em pacotes, na verdade, partículas. Aqui na Terra construímos turbinas e barcos a vela para capturar a energia das moléculas de ar em movimento.

No espaço não existe ar, mas a luz do Sol também pode ser entendida com um enxame de partículas, chamadas fótons, que realmente podem ser utilizadas por uma vela para impulsionar uma nave, um veleiro espacial.

A idéia é a seguinte: um objeto que se move, como um barco à vela, tem o que chamamos de “momento”. O momento é a massa de um objeto multiplicada pela sua velocidade. Quando mais rápido um objeto se move, mais momento ele tem.

A luz, entretanto, é algo bem estranho. Fótons não têm massa, mas têm energia e portanto momento. Essa característica surpreendente vem da Física Quântica. É que a luz pode se comportar ora como partícula, ora como onda.

Combustível fácil e barato
A energia luminosa disponível por aqui é abundante. São 1.370 Watts de energia por metro quadrado. Isso é o mesmo que cobrir a Terra inteira com centenas de milhares de carteiras escolares de 1 m2, e sobre cada uma delas elas colocar uma lâmpada de 1.370 W. É difícil imaginar isso. Mas você não tem que imaginar, basta sair de casa num dia ensolarado e olhar em volta.

Velejando pelo espaço

Para construir um veleiro espacial é preciso fazer as maiores
velas e uma espaçonave tão pequena quanto possível.

Se quisermos construir um veleiro espacial, uma nave que use o momento da luz para se mover em volta da Terra (como em nosso sonho!), precisamos fazer as maiores velas possíveis (para coletar mais luz!), porém bem finas (para termos pouca massa!) e certamente será inteligente construir inicialmente uma espaçonave tão pequena quanto possível.

Como num veleiro no mar, vamos fazer também várias velas interligadas, em vez de apenas uma gigante. Podemos pensar em, talvez, oito folhas triangulares dispostas lado a lado, como as pás de um moinho de vento. Mova-as adequadamente e você conseguirá ir para frente, para trás e até fazer curvas.

Quando os fótons colidem sobre a superfície da vela entra em ação o princípio da conservação da quantidade de movimento, segundo o qual o momento do sistema formado pelos dois corpos (vela e fóton) permanece o mesmo antes e depois do choque.

Em outras palavras, a luz solar gera o impulso necessário ao movimento da vela e seu veleiro. Mas as velas devem ter alta capacidade de reflexão, para que não absorvam os fótons e sim os faça ricochetear. Isso produzirá o momento máximo para o nosso veleiro espacial.

Devagar e sempre
Podemos medir a força desse movimento em Newtons, uma unidade cujo nome é uma homenagem ao famoso cientista inglês Isaac Newton (1642-1727). Um Newton é mais ou menos a força que uma maça exerce sobre a sua mão.

A luz do Sol nas proximidades da Terra exerce uma força igual a cinco milionésimos de um Newton. Milionésimos de quase nada é nada – e isso não parece suficiente para empurrar coisa alguma. Mas não é bem assim.

Considere que a área de nossa vela é de pelo menos algumas centenas de metros quadrados. Pense em quantos segundos existem numa semana, em um mês e em um ano. Deixada no espaço por algum tempo, os fótons vão acabar impulsionando nosso veleiro. E o que é melhor, como não existe atrito a tendência é que ele ganhe cada vez mais velocidade com o tempo.

Quanto mais rápido, mais longe ele irá (pois vencerá o puxão gravitacional da Terra), afastando-se a cada órbita. Poderíamos usar essa estratégia até para chegar a Lua – ou muito, muito além. Mas é preciso ter paciência: em um dia, a velocidade aumenta cerca de 160 km/h.

Depois de cem dias estaremos a 16 mil km/h. E após três anos a espantosos 160 mil km/h, velocidade que nos permitira alcançar Plutão em menos de cinco anos.

No início vamos dar uma mãozinha ao nosso veleiro, colocando-o em uma orbita estável através de um foguete convencional, que também será responsável pelo seu lançamento. Podemos ainda apontar um facho de microondas na direção da vela, para dar a ela a aceleração inicial a partir da Terra.

E se quisermos ir realmente longe podemos espalhar vários “postos de aceleração” como esse por todo o Sistema Solar. Desse jeito nem precisaríamos estar perto do Sol para começar uma viagem. Mas vamos partir com algo mais simples.

Sonhar e fazer
Se conseguirmos levar uma pequena espaçonave para a órbita da Terra – depois fazer com que velas dela se abram, e que ela então possa se mover durante algumas semanas impulsionada pela luz do Sol – já terá sido um tremendo sucesso.

Mas tudo isso não é um sonho? Sem dúvida. Mas é exatamente o que pode acontecer esta semana, quando um grupo de entusiastas da exploração espacial, uma organização civil sem fins lucrativos, lançar a Cosmos 1, a primeira vela solar.

Desejemos boa sorte a esses sonhadores. Como sempre acontece, seu sucesso abrirá caminho para muitos outros. Quem sabe os futuros desbravadores não usarão elegantes veleiros espaciais para chegar a novos mundos. Assim como os aviões há cem anos, nossos sonhos poderão se tornar realidade. ■

Na mídia:

Artigo de José Roberto de Vasconcelos Costa, publicado no Caderno de Ciência e Meio Ambiente do jornal impresso “A Tribuna”, da cidade de Santos/SP, edição de segunda-feira, 20 de junho de 2005.

Atualização:

A missão New Horizons (Novos Horizontes) usa um foguete com propulsão convencional e a assistência gravitacional de Júpiter para chegar a Plutão. A nave foi lançada em janeiro de 2006 e deve chegar ao seu destino em julho e 2015.

 

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