Como a NASA poderá construir o primeiro motor de dobra espacial, mais rápido que a luz

Recentemente, o físico Harold White e sua equipe na NASA anunciaram que estavam trabalhando no desenvolvimento de um motor de dobra capaz de viajar mais rápido do que a luz. O projeto é inspirado em uma equação formulada pelo físico Miguel Alcubierre em 1994, e pode, eventualmente, resultar em um motor que poderia transportar uma nave espacial para a estrela mais próxima de nós em questão de semanas – sem violar a lei da relatividade de Einstein. O trabalho de Alcubierre, “The Warp Drive: Hyper-Fast Travel Within General Relativity” (em português, algo como “Dobra espacial: viagem hiper-rápida dentro da relatividade geral), sugere um mecanismo pelo qual o espaço-tempo pode ser “deformado”, tanto na frente quanto atrás de uma nave espacial.

No universo ficcional de Star Trek, a dobra espacial (ou “warp drive”, em inglês) é uma forma de propulsão mais rápida que a luz, geralmente representada como sendo capaz de impulsionar uma espaçonave ou outros objetos a muitos múltiplos da velocidade da luz, ao mesmo tempo em que evita os problemas associados a dilatação do tempo.

Esse mecanismo tira proveito de um “truque cosmológico” que permite a expansão e contração do espaço-tempo, e poderia permitir viagens hiper-rápidas entre destinos interestelares. Essencialmente, o espaço vazio atrás de uma nave seria feito para poder expandir-se rapidamente, empurrando a nave para a frente. Eventuais passageiros perceberiam isso como movimento, apesar da completa falta de aceleração. White especula que isso poderia resultar em “velocidades” que poderiam levar uma nave espacial para Alfa Centauri (o sistema estelar mais próximo de nós) em apenas duas semanas, mesmo que o sistema esteja a 4,3 anos-luz de distância. A título de comparação, com a nave espacial mais rápida do mundo existente atualmente, a sonda Helios-2, o trajeto a Alfa Centauri levaria 19.000 anos.

Mas como? - Com nossas tecnologias de propulsão atuais, o voo interestelar é impossível. Algumas tecnologias experimentais, como propulsores de íons ou naves explodindo bombas atômicas na cauda, oferecem esperança, mas simplesmente não são práticas. Isso porque elas exigem quantidades enormes de combustível e de massa para chegar a qualquer estrela próxima, depois de décadas ou até mesmo séculos de viagem. O que a nova proposta tem de diferente, ou seja, de melhor que as outras? Ela oferece um meio de chegar a um destino distante de forma bastante rápida, sem quebrar nenhuma lei da física, e ainda tem o potencial de solucionar o problema da energia (da quantidade exorbitante necessária hoje para alcançarmos lugares tão além do nosso planeta).

Bolha de dobra - Em termos de mecânica do motor, a ideia depende basicamente de um objeto esferoide colocado entre duas regiões do espaço-tempo (uma expansão e uma contratação). Uma “bolha de dobra” geraria o que se move no espaço-tempo ao redor do objeto, efetivamente reposicionando-o. O resultado final seria viagem com velocidade mais rápida do que a luz, sem o objeto esférico (a nave espacial) ter que se mover com respeito à sua estrutura local de referência. Ou seja, através da criação de uma “bolha de dobra”, o motor da nave irá comprimir o espaço à frente e expandir o espaço atrás de si, movendo-o para um outro lugar sem sofrer nenhum dos efeitos adversos dos métodos de viagem mais rápida que a luz.  Nada localmente excede a velocidade da luz, mas o espaço pode se expandir e contrair em qualquer velocidade”, explica White.

Dificuldades - Ainda assim, criar esse efeito de expansão e contração do espaço-tempo de forma a chegarmos a destinos interestelares em períodos de tempo razoáveis exige muita energia. Avaliações iniciais sugeriam quantidades de energia monstruosas, basicamente iguais à massa-energia do planeta Júpiter (que é de 1,9 × 10 elevado a 27 quilos ou 317 massas terrestres). Como resultado, a ideia tinha sido posta de lado no passado. Mesmo que a natureza permitisse uma velocidade de dobra, nunca seríamos capazes de criá-la. No entanto, White afirma que, com base na análise que fez nos últimos 18 meses, pode haver esperança. A chave, segundo ele, pode estar em alterar a geometria da dobra espacial propriamente dita. White percebeu que, se otimizasse a espessura da bolha de dobra (mudando sua forma de anel para uma forma de rosca), e oscilasse sua intensidade para reduzir a rigidez do espaço-tempo, poderia reduzir a energia necessária para fazê-la funcionar.

White ajustou a forma de anel feita inicialmente por Alcubierre, transformando o esferoide de algo que parecia um halo plano para algo mais grosso e curvo. O novo design pode reduzir significativamente a quantidade de matéria necessária; White diz que a velocidade de dobra pode ser alimentada por uma massa ainda menor do que a sonda Voyager 1. A redução da massa de um planeta do tamanho de Júpiter a um objeto que pesa apenas 725 kg redefiniu completamente a plausibilidade do projeto. Essa plausibilidade é muito interessante, mas ainda é teórica. Agora, White e a equipe da NASA buscam provar que o conceito pode ser prático. Para tanto, eles estão fazendo diversos testes, como a medição das perturbações microscópicas no espaço-tempo a partir de uma versão modificada do interferômetro de Michelson-Morley. Ou seja, os pesquisadores estão tentando simular uma bolha de dobra em miniatura usando lasers para perturbar o espaço-tempo.

“Pilha de Chicago” - E então: uma nave que viaja além da velocidade da luz sem perturbar as leis do universo pode ou não ser construída?  Matematicamente, as equações de campo preveem que isso é possível, mas ainda temos que reduzir esta ideia à prática”, afirma White. Ou seja, antes de dizermos que tal coisa é possível, precisamos de algo chamado de “prova de existência”, que White apelidou de “Pilha de Chicago”, em uma referência a um grande exemplo prático. No final de 1942, a humanidade ativou o primeiro reator nuclear do mundo em Chicago (EUA), gerando meio Watt, energia que não era suficiente para alimentar uma lâmpada – mas foi uma prova de que ele era possível. Pouco menos de um ano depois, nós ativamos um reator que gerava energia suficiente para abastecer uma pequena cidade. White está confiante. “Esta brecha na relatividade geral nos permite ir a lugares de forma muito rápida, medida da mesma forma por observadores na Terra e observadores a bordo do navio – viagens medidas em semanas ou meses ao invés de décadas e séculos”, disse. Só que, no momento, a realização de tal projeto está no “modo de ciência”. “Eu não estou pronto para discutir a proposta muito além da matemática e de abordagens modestas controladas em laboratório”, conclui.

Fonte: http://hypescience.com
[io9, USSOrbiter]