Propulsão espacial manipulando o espaço-tempo: pode passar do papel à realidade?

Propulsão espacial manipulando o espaço-tempo: pode passar do papel à realidade?

8 de dezembro de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Viajar mais rápido que a luz é um desejo inevitável da espécie humana, que aspira a se expandir pelo cosmos. Mas na realidade, se pensarmos bem, a luz se move muito lentamente pelas imensas escalas do universo: os terráqueos teriam que esperar mais de quatro anos para que uma nave na velocidade da luz chegasse às estrelas mais próximas, e 25.000 anos para que alcançaria a galáxia mais próxima, a anã Canis Major. Parece que estamos condenados a nunca encontrar outros seres com os quais possamos estabelecer uma relação civilizada.

Felizmente, a física teórica nos oferece uma solução: manipular o espaço-tempo para se deslocar para outras partes remotas do cosmos sem violar formalmente o limite universal de velocidade . A explicação mais fácil para levar para casa de por que você não pode viajar mais rápido que a luz é esta: se você viajasse, um efeito poderia aparecer antes de sua causa, já que a velocidade luminal é a régua cósmica invariável que mede os fenômenos físicos; poderíamos receber um telefonema antes que o chamador pensasse em fazê-lo.

No entanto, como a relatividade geral de Einstein definiu o espaço-tempo como o tecido do qual o universo é feito , a teoria permite que essa tapeçaria cósmica enrugue; um exemplo são as ondas gravitacionais detectadas nos últimos anos pelos experimentos LIGO e Virgo . Se pudéssemos criar rugas no espaço-tempo , tornaríamos um local distante muito mais próximo de nós, de forma que seria possível alcançá-lo sem quebrar o limite de velocidade luminal.

MODELO DE ALCUBIERRE

Um dispositivo capaz de conseguir isso é conhecido como warp drive ou propulsor de curvatura, e foi proposto em 1994 pelo mexicano Miguel Alcubierre, inspirando-se para o conceito e nome da série de televisão Star Trek , conforme confirmado pelo físico à OpenMind em um entrevista anterior . A ideia consiste em “criar uma bolha de espaço distorcido dentro da qual estaria a nave”, disse Alcubierre, de forma que “ela expanda violentamente o espaço atrás do objeto que se deseja mover, e ao mesmo tempo contraia o espaço à frente de o objeto.” . Assim, “ o objeto se move sem realmente se mover , é o espaço que faz o trabalho”.

O modelo de Alcubierre, considerado um dos formalmente mais corretos para propor viagens interestelares no papel, tem motivado inúmeros estudos e não poucas especulações. Recentemente, foi publicado um relatório encomendado por dois físicos em 2010 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, intitulado Warp Drives, Dark Energy, and the Manipulation of Extra Dimensions . Os autores expõem “duas brechas no limite de velocidade de Einstein”: o motor de dobra e os buracos de minhoca – tecnicamente chamados de pontes Einstein-Rosen – uma espécie de atalhos no tecido do espaço-tempo que conectariam regiões do universo muito distantes, e cuja existência é teoricamente possível.

Exemplo de representação bidimensional do campo de distorção segundo a métrica de Alcubierre. Crédito: AllenMcC

O relatório se concentra no modelo de Alcubierre e, acima de tudo, em explorar como a necessária bolha de curvatura poderia ser criada. Como Geraint Lewis, um astrofísico da Universidade de Sydney (Austrália), que não esteve envolvido no relatório, explica à OpenMind, “sabemos que a matéria normal pode dobrar o espaço-tempo, mas não da maneira certa para criar um propulsor de curvatura. . Lewis esclarece que isso requer “matéria muito estranha que contém uma tensão, em vez da pressão que você obteria com um gás”. Ou seja, um tipo de matéria capaz de gerar pressão negativa , ou energia negativa. E essa descrição se encaixa exatamente em algo em que Lewis é especialista: a energia escura. “Existem possibilidades de que a energia escura nos ofereça um motor de dobra”, sugere ele.

UMA VIAGEM DE 193 SEGUNDOS A MARTE

De acordo com os modelos cosmológicos atuais, a energia escura é o que compõe mais de 70% de todo o universo . É uma espécie de antigravidade hipotética responsável pela expansão acelerada do universo. Os autores do relatório propõem usar essa energia escura para abrir uma bolha em uma dimensão adicional, na qual caberia uma nave de cerca de 100 metros cúbicos, um pouco maior que um caminhão padrão. “As viagens aos planetas do nosso próprio Sistema Solar levariam horas em vez de anos, e as viagens aos sistemas estelares locais levariam semanas, em vez de centenas de milhares de anos”, escrevem eles. Como exemplos, os autores calculam que a uma velocidade 100 vezes maior que a velocidade da luz, Marte estaria a apenas 193 segundos de distância., Júpiter em 36 minutos, Alpha Centauri em 15 dias e a nebulosa de Orion em 1,3 anos.

Tudo isso soa muito tentador, mas será que essas propostas vão sair do papel e virar realidade? É apenas uma questão de engenharia avançada ou estamos diante de alguma fronteira física intransponível? Uma corrente muito difundida entre os físicos é apostar que essas idéias nunca se concretizarão . O próprio Alcubierre aponta obstáculos colossais, como o chamado “problema do horizonte”: “ao viajar mais rápido que a luz, a frente da bolha não é acessível por dentro, então a nave que estava no centro não pode colocar a energia em aquele lugar. “Sistemas como o que propus parecem quase impossíveis, mas é difícil saber”, conclui.

O principal impedimento para viajar mais rápido que a luz é a necessidade de energia. Crédito: NASA

Naturalmente, o principal impedimento é a necessidade energética: a proposta dos autores do relatório consegue reduzir significativamente a quantidade de energia necessária, mas mesmo assim, viajar a 100 vezes a velocidade da luz exigiria uma contribuição da ordem de um décimo da de energia total do Sol. “As energias excedem em muito as disponíveis no futuro previsível”, admitem os autores.

Mais crítico é um aspecto essencial: essa imensa quantidade deve ser aportada não na forma de energia com a qual lidamos diariamente, mas como algo chamado energia negativa que ainda nem existe. “No momento, não temos ideia se podemos obter tal material de uma maneira fisicamente viável”, diz Lewis. “Portanto, um motor de dobra pode ser teoricamente possível, mas impossível na prática.”

Tudo isso não impede que já esteja sendo tentado. No Johnson Center da NASA funciona um Laboratório de Física de Propulsão Avançada –chamado informalmente de Eagleworks Laboratory–, ao qual a própria agência não costuma dar muita publicidade, mas que há anos tenta criar bolhas microscópicas de curvatura como prova de conceito. Ainda é ficção científica por enquanto, mas Lewis está otimista: “Enquanto tentamos vincular a gravidade à mecânica quântica, esperamos encontrar pistas para que isso aconteça. É isso que eu espero que aconteça.”