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09/02/2021 | domtotal.com

Velocidade de escape

Toda caminhada de mil léguas sempre tem os primeiros passos.

Impressão artística de uma Super-Terra, uma classe de planeta que tem muitas vezes a massa da Terra, mas menos do que um planeta do tamanho de Urano ou Netuno
Impressão artística de uma Super-Terra, uma classe de planeta que tem muitas vezes a massa da Terra, mas menos do que um planeta do tamanho de Urano ou Netuno (Nasa/Ames/JPL-Caltech)

Jose Antonio de Sousa Neto*

Na semana passada, aqui na Dom Total abordamos o tema das estrelas (sistema Alpha Centauri) mais próximas de nosso sistema solar. Gostaria de trazer aqui um tema relacionado que considero igualmente fascinante. Em dois artigos científicos  (two recentlyreleased papers), os professores Loeb e Michael Hippke avaliam que os foguetes convencionais, com a tecnologia que hoje dominamos, (foguetes químicos) teriam dificuldade em escapar de certos tipos de planetas extra-solares. O professor Abraham Loeb de Harvard e Michael Hippke, um pesquisador independente afiliado ao Observatório Sonneberg, abordaram essa questão em dois artigos publicados em um período relativamente recente. Enquanto o professor Loeb analisa os desafios que extraterrestres enfrentariam com o lançamento de foguetes de Proxima B (planeta que orbita Próxima Centauri), Hippke considera se alienígenas vivendo em uma Super-Terra seriam capazes de chegar ao espaço.

Super terras são planetas rochosos, que orbitam a uma distância potencialmente habitável de suas estrelas, mas com uma massa/tamanho maior do que a terra. As implicações de uma gravidade maior (ou menor como no caso de Marte) são inúmeras, desde as consequências biológicas e geológicas até as que se relacionam à engenharia, nos seus mais variados aspectos. Um planeta com maior gravidade teria uma topografia mais plana, resultando em arquipélagos em vez de continentes e oceanos mais rasos – uma situação ideal no que diz respeito à biodiversidade. Por outro lado, planetas mais massivos do que o nosso têm maior gravidade superficial, o que significa que seriam capazes de reter uma atmosfera mais densa, o que proporcionaria maior proteção contra os nocivos raios cósmicos e a radiação da estrela que orbitam (no nosso caso a conhecida radiação solar). No entanto, quando se trata de lançamentos de foguetes, o aumento da gravidade também significaria a necessidade de uma maior Velocidade de Escape. Uma coisa que vale relembrar neste ponto é que a "força da gravidade" é na verdade a distorção que uma massa causa no próprio tecido do espaço tempo.

Aqui neste breve texto baseado em artigo de Matt Williams e publicado pela Unversal-Sci  nossa argumentação gira exatamente em torno do desafio da Velocidade de Escape e dos desafios tecnológicos para superá-la  e mais uma vez, assim como em nosso texto da semana passada, o planeta Próxima B está no centro de nossas atenções.

Desde o início da Era Espacial, os humanos contam com foguetes químicos para chegar ao espaço. Embora esse método seja certamente eficaz, também é muito caro e requer uma quantidade considerável de recursos. À medida que buscamos meios mais eficientes de sair para o espaço, devemos nos perguntar se espécies igualmente avançadas em outros planetas (onde as condições seriam diferentes) confiariam em métodos semelhantes.

Loeb analisou um fato que muito poucos de nós já se ateve para refletir. Ele considera que nós, humanos, temos a sorte de viver em um planeta que é adequado para lançamentos espaciais. Essencialmente, se um foguete deve escapar da superfície da Terra e alcançar o espaço, ele precisa atingir uma velocidade de escape de 11,186 km/s (40.270 km/h; 25.020 mph). Da mesma forma, a velocidade de escape necessária para se afastar da localização da Terra em torno do Sol é de cerca de 42 km/s (151.200 km/h; 93.951 mph). E esta última velocidade está no limite da velocidade que se pode alcançar com foguetes químicos tradicionais.

Como Matt Williams comenta em seu artigo, no caso de "planetas terrestres" que orbitam estrelas do tipo M de massa inferior (anãs vermelhas), o desafio do escape gravitacional é maior. Essas estrelas são o tipo mais comum no Universo, representando 75% das estrelas apenas na Via Láctea. Além disso, pesquisas recentes de exoplanetas descobriram uma infinidade de planetas rochosos orbitando sistemas de estrelas anãs vermelhas, com alguns cientistas se aventurando a sugerir que eles são o lugar mais provável para encontrar planetas rochosos potencialmente habitáveis. Usando novamente a estrela mais próxima de nosso Sol como exemplo (Proxima Centauri), Loeb explica como um foguete usando propelente químico teria muito mais dificuldade em alcançar a velocidade de escape de um planeta localizado dentro de sua zona habitável. Próxima B é 20 vezes mais próxima de Próxima Centauri do que a distância entre a Terra e o Sol. Nesse local, a velocidade de escape necessária é 50% maior do que na órbita da Terra ao redor do sol. Uma civilização em Próxima B terá dificuldade em escapar de sua localização para o espaço interestelar com foguetes químicos. Em outras palavras, como comentamos no artigo anterior, se chegar lá já será um grande desafio, sair de lá não será diferente. Pelo menos e certamente se estamos falando da tecnologia atual de foguetes químicos.

Embora a análise de Hippke conclua que foguetes químicos ainda permitiriam velocidades de escape em Super-Terras de até 10 massas terrestres, a quantidade de propelente necessária torna este método impraticável. Como Hippke apontou, isso poderia ter um efeito sério no desenvolvimento de uma civilização alienígena. Embora, é claro, como Loeb argumenta, "Uma civilização extraterrestre avançada poderia usar outros métodos de propulsão, como motores nucleares ou velas de luz, que não são restringidos pelas mesmas limitações da propulsão química e podem atingir velocidades de até um décimo da velocidade da luz".

Nossa civilização está atualmente desenvolvendo tecnologias de propulsão alternativas, mas esses esforços ainda estão em seus primórdios. De toda forma, toda caminhada de mil léguas sempre tem os primeiros passos.

*Professor da EMGE (Escola de Engenharia e Computação)



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