Em abril de 2016, o bilionário russo Yuri Milner anunciou a criação do Breakthrough Starshot. Como parte de sua organização científica sem fins lucrativos (conhecida como Iniciativas Reveladas), o objetivo de Starshot era projetar um nanocraft de vela luminosa capaz de alcançar o sistema estelar mais próximo - Alpha Centauri (Rigel Kentaurus) - durante a nossa vida.
Desde a sua criação, os cientistas e engenheiros por trás do conceito Starshot procuraram enfrentar os desafios que essa missão enfrentaria. Da mesma forma, muitos na comunidade científica também fizeram sugestões sobre como esse conceito poderia funcionar. O mais recente vem do Instituto Max Planck de Pesquisa de Sistemas Solares, onde dois pesquisadores criaram uma nova maneira de diminuir a velocidade da nave quando ela chega ao seu destino.
Para recapitular, o conceito Starshot envolve um pequeno nanocraft em escala de grama sendo rebocado por uma vela de luz. Usando uma matriz a laser terrestre, essa vela de luz seria acelerada a uma velocidade de cerca de 60.000 km / s (37.282 mps) - ou 20% a velocidade da luz. A essa velocidade, o nanocraft seria capaz de alcançar o sistema estelar mais próximo do nosso - Alpha Centauri, localizado a 4,37 anos-luz de distância - em apenas 20 anos.
Naturalmente, isso apresenta uma série de desafios técnicos - que incluem a possibilidade de uma colisão com poeira interestelar, o formato adequado da vela de luz e os requisitos de energia absolutos para alimentar a matriz a laser. Mas igualmente importante é a ideia de como uma embarcação desse tipo desaceleraria quando chegasse ao seu destino. Sem lasers do outro lado para aplicar energia de ruptura, como a nave desaceleraria o suficiente para começar a estudar o sistema?
Foi exatamente essa questão que René Heller e Michael Hippke escolheram abordar em seu estudo, "Desaceleração de velas de fóton interestelar de alta velocidade em velas orbitais em Alpha Centauri". Heller é um astrofísico que atualmente está ajudando a ESA a se preparar para a missão PLATO - Trânsitos e oscilações de estrelas (PLATO) - um caçador de exoplanetas sendo implantado como parte de seu programa Cosmic Vision.
Com a ajuda do especialista em TI Michael Hippke, os dois consideraram o que seria necessário para a missão interestelar atingir Alpha Centauri e proporcionaram bons retornos científicos após sua chegada. Isso exigiria que as manobras de frenagem fossem realizadas assim que chegassem, para que a sonda não ultrapassasse o sistema em um piscar de olhos. Como afirmam em seu estudo:
“Embora uma sonda interestelar pudesse alcançar o Proxima 20 anos após o lançamento, sem o propulsor para desacelerá-la, atravessaria o sistema em poucas horas. Aqui, demonstramos como as pressões estelares de fótons do triplo estelar Alpha Cen A, B e C (Proxima) podem ser usadas junto com a gravidade, para desacelerar as velas solares da Terra. ”
Pelo bem de seus cálculos, Heller e Hippke estimaram que a nave pesaria menos de 100 gramas (3,5 onças) e seria montada em uma vela medindo 100.000 m² (1.076.391 pés quadrados) na área de superfície. Uma vez concluídas, a Hippke as adaptou a uma série de simulações por computador. Com base em seus resultados, eles propuseram um conceito de missão totalmente novo que elimina completamente a necessidade de lasers.
Em essência, seu conceito revisado pedia uma embarcação de Vela Ativa Autônoma (AAS) que proporcionasse sua própria propulsão e poder de parada. Esta embarcação lançaria sua vela enquanto estivesse no Sistema Solar e usaria o vento solar do Sol para acelerá-la a altas velocidades. Quando chegasse ao sistema Alpha Centauri, reimplantaria sua vela para que a radiação recebida dos Alpha Centauri A e B tivesse o efeito de desacelerá-lo.
Um bônus adicional dessa manobra proposta é que a nave, uma vez desacelerada a ponto de poder explorar efetivamente o sistema Alpha Centauri, poderia usar uma assistência por gravidade dessas estrelas para se redirecionar para Proxima Centauri. Uma vez lá, poderia conduzir a primeira exploração de perto de Proxima b - o exoplaneta mais próximo da Terra - e determinar como são suas condições atmosféricas e de superfície.
Desde que a existência deste planeta foi anunciada pela primeira vez pelo Observatório Europeu do Sul em agosto de 2016, tem havido muita especulação sobre se poderia ou não ser habitável. Ter uma missão que pudesse examiná-la para verificar os indicadores reveladores - uma atmosfera viável, uma magnetosfera e água líquida na superfície - certamente resolveria esse debate.
Como Heller explicou em um comunicado de imprensa do Instituto Max Planck, esse conceito apresenta algumas vantagens, mas vem com sua parcela de trocas - não menos importante é o tempo que levaria para chegar a Alpha Centauri. "Nosso novo conceito de missão poderia gerar um alto retorno científico, mas apenas os netos de nossos netos o receberiam", disse ele. “O Starshot, por outro lado, trabalha em uma escala de tempo de décadas e pode ser realizado em uma geração. Portanto, podemos ter identificado um conceito de acompanhamento a longo prazo para a Starshot. ”
Atualmente, Heller e Hippke estão discutindo seu conceito com a Breakthrough Starshot para ver se isso seria viável. Um indivíduo que examinou seu trabalho é o professor Avi Loeb, o professor de ciências Frank B. Baird Jr. da Universidade de Harvard e o presidente do conselho consultivo da Breakthrough Foundation. Como ele disse à Space Magazine por e-mail, o conceito apresentado por Heller e Hippke é digno de consideração, mas tem suas limitações:
“Se é possível desacelerar uma nave espacial à luz das estrelas (e assistência gravitacional), também é possível lançá-la em primeiro lugar pelas mesmas forças… Se sim, por que o projeto Breakthrough Starshot, recentemente anunciado, usando laser e não a luz solar para impulsionar nossa nave espacial? A resposta é que nossa matriz de laser prevista pode impulsionar a vela com um fluxo de energia que é um milhão de vezes maior que o fluxo solar local.
“Ao usar a luz das estrelas para atingir velocidades relativísticas, é preciso usar uma vela extremamente fina. No novo artigo, Heller e Hippke consideram o exemplo de um miligrama em vez de uma vela em escala gramatical. Para uma vela de área de dez metros quadrados (como previsto em nosso estudo conceitual Starshot), a espessura de sua vela deve ser de apenas alguns átomos. Tal superfície é ordens de magnitude mais fina que o comprimento de onda da luz que pretende refletir e, portanto, sua refletividade seria baixa. Não parece possível reduzir o peso em tantas ordens de magnitude e ainda assim manter a rigidez e a refletividade do material da vela.
“A principal restrição na definição do conceito Starshot foi visitar Alpha Centauri durante a nossa vida. Estender o tempo de viagem além da vida de um ser humano, como preconizado neste artigo, tornaria menos atraente para as pessoas envolvidas. Além disso, deve-se ter em mente que a vela deve ser acompanhada por componentes eletrônicos que aumentarão significativamente seu peso. ”
Em resumo, se o tempo não é um fator, podemos imaginar que nossas primeiras tentativas de alcançar outro Sistema Solar possam realmente envolver um AAS sendo impulsionado e desacelerado pelo vento solar. Mas se estivermos dispostos a esperar séculos para que essa missão seja concluída, também podemos considerar enviar foguetes com motores convencionais (possivelmente até com tripulação) para Alpha Centauri.
Mas se pretendemos chegar lá dentro de nossas próprias vidas, uma vela a laser ou algo semelhante terá o caminho a percorrer. A humanidade passou mais de meio século explorando o que está em nosso próprio quintal, e alguns de nós estão impacientes para ver o que está ao lado!
