Motor helicoidal: a velocidade da luz mais próxima de nós
- Pedro
- 26 de out. de 2019
- 4 min de leitura
Atualizado: 26 de mar. de 2020
Recentemente um engenheiro da NASA publicou uma pesquisa independente (isso é, sem afiliação com a agência espacial) na qual ele aborda uma ideia de um novo tipo de motor, o qual poderia alcançar uma velocidade de até 99% a da luz (aproximadamente 300 milhões de metros por segundo). O responsável pela publicação do artigo, que foi publicado no próprio portal da NASA, é David Burns. Em entrevistas, Burns admitiu as dificuldades existentes para a concretização do novo motor e afirmou que sua pesquisa independente pode conter alguns erros teóricos, os quais precisariam ser revisados por especialistas nos assuntos discutidos.
Desde o início dos anos 2000, um motor especial (também teórico) havia sido proposto por Roger Shawyer. Tal motor não necessitaria de propelente e recebeu o nome de “EM drive” (motor eletromagnético). Em suma, o motor baseia-se na ideia do encarceramento e reflexão de ondas de rádio no interior de uma cavidade de modo a produzirem um empuxo para impulsionar o foguete. Atualmente esse modelo ainda é amplamente discutido, tendo tido diversas pesquisas-teste realizadas.
O motor proposto por Burns não utilizaria propelente (combustível) e seria capaz de, no vácuo, atingir, gradualmente, uma velocidade próxima à da luz (não sendo um “salto” como visto em filmes como Star Wars). O engenheiro começou explicando sua ideia a partir de um experimento mental (imagem 2), constituído por uma caixa com um peso e duas molas nos finais da caixa. O peso é então direcionado a uma das molas, digamos, a da direita e, ao bater na ponta direita da caixa, esta sofrerá um deslocamento para a direita ao passo que o peso agora está indo em direção à mola do lado esquerdo (pela terceira lei de Newton (lei da ação-reação)), causando, novamente, um deslocamento, porém dessa vez no sentido contrário (esquerda) e, assim, sucessivamente. Na situação descrita, a caixa não teria nenhum deslocamento real, já que a quantia deslocada para um lado seria contrabalanceada pela ação do peso no outro. Todavia, Burns contornou esse problema ao propor uma substituição do peso no experimento mental por um “mini- acelerador de partículas” organizado em uma estrutura não linear, em forma de hélice.
Para entendermos a “sacada” de Burns, é essencial termos uma base da teoria da relatividade especial/restrita, já que o empuxo do motor referido se dá devido a fenômenos relativísticos. Quando uma partícula é acelerada a uma velocidade consideravelmente próxima à da luz ela passa a sofrer efeitos relativísticos, de modo que quanto maior a velocidade mais a massa da partícula aumenta.
O motor, por meio de eletroímãs, dispararia íons (partículas alfa como proposto no artigo) a velocidades altíssimas e, dada a estrutura em hélice, os íons seriam despojados de tal forma que quando possuíssem velocidade máxima (maior massa) atingiriam um lado, gerando, assim, um deslocamento (análogo ao experimento mental com o peso), em seguida a partícula seria desacelerada (tendo sua massa diminuída por consequência) o que resulta em um menor “impacto” do lado contrário (menor deslocamento), ou seja, o deslocamento total, no final do ciclo, acaba “cedendo” para um sentido (não é nulo). Em outras palavras, na descrição física, o propósito do motor helicoidal é aumentar a diferença entre os momentos lineares (quantidades de movimento) entre as colisões nos dois sentidos de orientação. O empuxo resultante seria ,então, capaz de impulsionar o foguete até a incrível velocidade de 0,99c (99% velocidade da luz).
Dentre algumas dificuldades encontradas no desenvolvimento aprofundado do motor helicoidal estão os fatos de experimentos na Terra requererem condições mais extensas do que no vácuo do espaço (testes aqui requereriam um tubo de 200 metros de comprimento e 12 metros de largura) e seriam necessários 65 megawatts de potência (suficiente para manter uma geladeira de 440 litros com freezer funcionando diariamente por mais de 2,5 anos) para gerar um empuxo de 1 Newton (força equivalente à aplicada nos botões de um teclado de computador).
Caso a ideia fosse efetivada, seria possível chegar à Lua em 1,5 segundos, em Marte em 12,5 minutos e no sistema estelar mais próximo (Alpha Centauri) em, aproximadamente, 4,4 anos. Mesmo com tamanha velocidade, as viagens interestelares ainda estariam fora de questão, considerando as distâncias de milhões de anos-luz das galáxias mais próximas à Via-Láctea. Um dos vencedores do Nobel de física de 2019, Michel Mayor, comentou sobre a impossibilidade de a humanidade alcançar planetas habitáveis, sendo que os mais próximos se encontram a algumas dezenas de anos-luz da Terra.
O próprio Stephen Hawking trabalhou em um projeto que visava à construção de uma sonda espacial, denominada “Star Chip”, com tamanho extremamente reduzido, possuindo uma vela movida à luz. O empuxo da sonda seria gerado a partir de um feixe de lasers combinados vindos da Terra, que impulsionaria a nanonave à 20% da velocidade da luz.
Apesar de serem conceitos não materializados, tais ideias fornecem uma possibilidade de progresso para a humanidade, fornecendo fundamentos e base para novos conceitos e meios de inovação e, quem sabe, talvez um dia as dificuldades da engenharia sejam superadas de modo a fazer com que a humanidade faça da viagem espacial uma nova modalidade de transporte. Pode-se ilustrar a importância de ideias inovadoras com uma frase de Albert Einstein: “Quem nunca errou nunca experimentou nada novo”.
Material de referência: "Breves respostas para grandes questões" (Stephen Hawking)
https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20190029657 (link para o artigo de David Burns)
Foto 1: Clássica foto de Han solo e Chewbacca se preparando para o salto na velocidade da luz. Foto 2: Ilustração do experimento mental proposto. Foto 3: David Burns
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