Pesquisadores propuseram um projeto de vela leve que deve ser capaz de sobreviver ao estresse de uma viagem interestelar. Como parte da Iniciativa Breakthrough Starshot, da NASA, os engenheiros por trás do novo projeto de vela leve dizem que sua estrutura proposta poderia suportar as imensas pressões de luz laser (e calor) necessárias para acelerá-las a 20% da velocidade da luz.
Um grupo de pesquisadores trabalhando em um conceito de propulsão de energia direcionada que emprega uma vela leve diz ter descoberto como gerenciar o calor e o estresse que os lasers que alimentam suas naves experimentarão. Para resolver os problemas de calor e pressão que uma vela leve movida a laser deve experimentar, uma equipe liderada por Igor Bargatin, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica e Mecânica Aplicada da Universidade da Pensilvânia, concentrou-se nos materiais e no design com especificações que eles acreditam que podem fazer o trabalho.
“Alcançar outra estrela em nossas vidas exigirá velocidade relativística ou algo próximo da velocidade da luz”, disse Bargatin em um comunicado de imprensa anunciando o projeto de vela proposto. “A ideia de uma vela leve já existe há algum tempo, mas só agora estamos descobrindo como garantir que esses projetos sobrevivam à viagem.” A principal preocupação da equipe é o calor extremo e a pressão dos lasers que alimentarão a vela de luz pelo vazio do espaço.
Em uma vela solar, onde a luz do Sol fornece propulsão, assim como o vento em um veleiro convencional, a pressão é uma preocupação mínima. No entanto, se os futuros planejadores da missão Breakthrough Starshot estiverem corretos, uma série de lasers poderosos será necessária para impulsionar sua sonda do tamanho de um microchip até 20% da velocidade da luz. Além disso, de acordo com o comunicado de imprensa, esses lasers terão que concentrar sua energia coletiva em uma estrutura de três metros de largura mil vezes mais fina que uma folha de papel.
Alpha Centauri, a qual Proxima faz parte, pode estar ao nosso alcance.
Fonte: NASA
No primeiro de dois artigos sobre o assunto, a equipe de pesquisa determinou que sua vela leve não deveria ser plana como um tambor, mas deveria ser permitida a ondular como a de um veleiro. Essa forma deve permitir que ela compartilhe a carga de tensão da pressão leve de maneira mais uniforme, reduzindo o risco de rasgar. “A questão aqui é que uma vela muito apertada, seja em um veleiro ou no espaço, é muito mais propensa a rasgos”, explicou Bargatin. “É um conceito relativamente fácil de entender, mas precisávamos fazer uma matemática muito complexa para mostrar como esses materiais se comportariam nessa escala.”
“Os fótons de laser encherão a vela como o ar infla uma bola de praia”, acrescentou o pesquisador de pós-doutorado Matthew Campbell, membro do grupo de Bargatin e principal autor do primeiro artigo. “E sabemos que os recipientes leves e pressurizados devem ser esféricos ou cilíndricos para evitar rasgos e rachaduras. Pense em tanques de propano ou mesmo tanques de combustível em foguetes.” A equipe também determinou que os engenheiros poderiam fazer a vela a partir de folhas ultrafinas de óxido de alumínio e dissulfeto de molibdênio.
No segundo artigo, a equipe analisou a questão da dissipação de calor, que é uma preocupação séria, já que a energia do laser que atinge a vela será milhões de vezes mais potente do que o vento solar que atingiria uma vela solar convencional. Sob este tipo de calor intenso, mesmo o mais robusto dos materiais pode derreter. “Se as velas absorverem até mesmo uma pequena fração da luz do laser incidente, elas aquecerão a temperaturas muito altas”, explicou Aaswath Raman, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia da UCLA e autor principal do segundo artigo. “Para garantir que eles não se desintegrem, precisamos maximizar sua capacidade de irradiar o calor, que é o único modo de transferência de calor disponível no espaço.” Resta, agora, testar a ideia.
