Motor espacial para velocidade da luz funciona; mas nave ficaria grande demais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/12/2021

Idealização artística de um motor de Bussard, ou ramjet de Bussard.
[Imagem: NASA]

Ramjet de Bussard

Um motor para naves espaciais, proposto nos anos 1960, pode de fato funcionar e impulsionar naves até velocidades relativísticas, ou seja, já na faixa próxima à velocidade da luz.

E precisamos de motores assim se quisermos explorar o espaço interestelar: Chegar à estrela mais próxima de nós levaria mais de quatro anos se conseguíssemos viajar à velocidade da luz.

O inconveniente é que esse motor exigiria naves tão grandes que dificilmente se tornará uma realidade prática.

Esta é a conclusão de Peter Schattschneider (Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria) e Albert Jackson (Triton Systems, nos EUA) depois de uma reanálise detalhada do motor proposto pelo físico Robert W. Bussard.

Este sistema de propulsão é conhecido como "coletor de Bussard", "ramjet de Bussard" ou simplesmente "propulsão de Bussard". A proposta foi popularizada por Carl Sagan em sua famosa série de TV Cosmos.

Motor de fusão nuclear

O ramjet de Bussard é essencialmente um motor de fusão nuclear, que deverá capturar prótons (núcleos de hidrogênio) no espaço interestelar e usá-los para alimentar um reator de fusão.

"Definitivamente, vale a pena investigar a ideia," disse o professor Schattschneider. "No espaço interestelar, há gás altamente diluído, principalmente hidrogênio - cerca de um átomo por centímetro cúbico. Se você coletasse o hidrogênio na frente da espaçonave, como em um funil magnético, com a ajuda de enormes campos magnéticos, você poderia usá-lo para operar um reator de fusão e acelerar a espaçonave."

Assim, o motor usaria para capturar os átomos de hidrogênio um princípio similar aos usados pelos estatojatos dos aviões hipersônicos que estão sendo desenvolvidos hoje, que usam a própria velocidade do veículo para comprimir o ar atmosférico - não por acaso, o motor de Bussard também é conhecido como ramjet.

Princípio de funcionamento do motor de Bussard.
[Imagem: Peter Schattschneider et al. - 10.1016/j.actaastro.2021.10.039]

Motorzão

Para analisar o projeto do coletor de Bussard com um nível de detalhamento mais preciso, a dupla usou um programa de computador desenvolvido na Universidade de Tecnologia de Viena como parte de um projeto de pesquisa para calcular campos eletromagnéticos para microscopia eletrônica.

O motor de Bussard prevê o uso de campos magnéticos similares para coletar e concentrar os núcleos de hidrogênio para que eles sejam injetados no reator.

Os cálculos mostraram que o princípio básico do aprisionamento de partículas magnéticas realmente funciona como Bussard idealizou. As partículas podem ser coletadas no campo magnético proposto e conduzidas para um reator de fusão. Desta forma, o motor pode ir acelerando continuamente - até velocidades relativísticas.

Mas o problema surgiu quando a dupla calculou o tamanho do funil magnético necessário para que o motor funcione.

Para atingir um impulso de 10 milhões de newtons - equivalente ao dobro da propulsão principal de um ônibus espacial - o funil teria que ter um diâmetro de quase 4.000 quilômetros.

Uma civilização tecnicamente avançada poderia ser capaz de construir algo assim, mas o verdadeiro problema é o comprimento necessário dos campos magnéticos: O funil teria de ter cerca de 150 milhões de quilômetros, o que é mais ou menos a distância entre o Sol e a Terra.

Assim, se o programa usado pela dupla não contiver nenhum bug dramático, parece que a esperança de usar um ramjet de Bussard para lançar a humanidade em viagens interestelares, embora seja uma ideia interessante, continuará sendo matéria da ficção científica. Se quisermos visitar nossos vizinhos cósmicos um dia, teremos que pensar em outra coisa, dizem os dois pesquisadores.

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