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Como brecar uma nave espacial ao chegar ao destino

Como brecar uma nave espacial ao chegar ao destino
Jornada interplanetária: o objetivo do Projeto Starshot é enviar minúsculas naves para o sistema planetário mais próximo de nós.[Imagem: Planetary Habitability Laboratory/Univesidade de Porto Rico]

Freio espacial

Se a ideia é lançar naves interestelares, por menores que sejam, fazê-las acelerar o suficiente para vencer as distâncias descomunais em um tempo razoável é apenas metade do problema.

A outra metade consiste em saber como brecar a nave quando ela chega nas proximidades da estrela que se deseja visitar - e, como nos carros, boas aceleradas exigem bons freios.

René Heller e Michael Hippke, do Instituto Max Planck para Pesquisa de Sistemas Solares, na Alemanha, estão propondo usar a radiação e a gravidade das estrelas do sistema Alfa Centauro para desacelerar as minúsculas naves do Projeto StarShot.

A proposta inclui até mesmo uma possibilidade de redirecionar as nanonaves em direção à anã vermelha Próxima Centauro e seu planeta Próxima b, o exoplaneta parecido com a Terra mais próximo de nós que se conhece até agora.

Manobras espaciais

A proposta parte de uma sonda espacial similar à proposta pelo Starshot, com um peso máximo de 100 gramas. Ela deverá então ser montada em uma vela solar de 100 mil metros quadrados, o equivalente à área de 14 campos de futebol.

Como brecar uma nave espacial ao chegar ao destino
Outros pesquisadores estão propondo usar as mesmas nanonaves para semear vida em outros planetas. [Imagem: Ben Bishop]

Quando ela começar a se aproximar de Alfa Centauro, a força de travagem exercida pelos fótons da estrela atingindo a vela solar aumentará gradativamente. Quanto mais forte for a força de travagem, mais eficaz será a redução de velocidade da nave. O princípio é exatamente o reverso do que poderá ser usado para ajudar a acelerar a nave em sua saída do Sistema Solar, usando o sol como um canhão de fótons.

É aí que começam as manobras.

A espaçonave precisará primeiramente chegar até meros quatro milhões de quilômetros de Alfa Centauro A, o que corresponde a cinco raios estelares, a uma velocidade máxima de 13.800 quilômetros por segundo (4,6% da velocidade da luz). Se a velocidade for maior, a sonda simplesmente vai passar pela estrela e seguir adiante.

Durante seu encontro estelar, a sonda não seria apenas repelida pela radiação estelar, mas também atraída pelo campo gravitacional da estrela. Este efeito pode ser usado para dirigir a nave e fazê-la entrar em órbita em torno da estrela - manobras desse tipo já foram realizados inúmeras vezes por sondas espaciais em nosso Sistema Solar.

"Em nosso cenário nominal de missão, a sonda levaria um pouco menos de 100 anos - ou cerca de duas vezes mais tempo do que as sondas Voyager viajaram até hoje. E essas máquinas da década de 1970 ainda estão operacionais," comparou Michael Hippke.

Navegação espacial

Teoricamente, a vela solar ativa proposta por Heller e Hippke poderia manter a nave em uma órbita em torno de Alfa Centauro A, permitindo explorar seus planetas. No entanto, a dupla quer mais do que isso.

Alfa Centauro é um sistema estelar triplo. As duas estrelas binárias - A e B - giram em torno de um centro de massa comum em uma órbita relativamente próxima, enquanto a terceira estrela, Próxima Centauro, está a 0,22 ano-luz de distância, mais de 12.500 vezes a distância entre o Sol e a Terra.

A vela solar poderia ser configurada de forma que a pressão estelar da estrela A breque e desvie a sonda em direção a Alfa Centauro B, onde ela chegaria depois de apenas alguns dias. A nave então seria catapultada rumo a Próxima Centauro, onde chegaria após outros 46 anos - aproximadamente 140 anos após seu lançamento da Terra.

Embora todo este cenário se baseie em um estudo matemático e em simulações computacionais, o hardware proposto para a vela solar já está sendo desenvolvido por várias agências espaciais.

"A vela poderia ser feita de grafeno, um filme de carbono extremamente fino e leve, mas megarresistente," recomenda René Heller. O filme de grafeno teria que ser recoberto por uma capa altamente reflexiva para suportar as duras condições do espaço profundo e o calor perto da estrela de destino.

Bibliografia:

Deceleration of high-velocity interstellar sails into bound orbits at Alfa Centauro
René Heller, Michael Hippke
The Astrophysical Journal Letters
https://arxiv.org/abs/1701.08803




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