Espaço

Velas solares para navegação espacial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2003

"Seguindo a luz do sol, nós deixamos o Velho Mundo."
Cristóvão Colombo

Centenas de anos atrás, os descobridores de novos mundos utilizaram o Sol como bússola. Mas a luz do Sol pode fazer mais do que simplesmente nos guiar. Na verdade, ela pode mesmo nos empurrar no vasto reino do espaço, mais longe e mais rápido do que já fomos capazes de ir. Com a nova tecnologia de navegação solar, os cientistas estão descobrindo uma forma de converter a energia do Sol em uma fonte de propulsão para naves espaciais, fonte esta leve e sem a utilização de combustível.

"A idéia de navegação a velas solares tem sido discutida por mais de 100 anos, mas nossa tecnologia estrutural somente agora atingiu o ponto onde nós estamos prontos para executar algumas missões utilizando esse tipo de propulsão," disse Hoppy Price, engenheiro chefe do laboratório de navegação solar da NASA. "A navegação solar está agora sendo considerada para viagens interestelares porque ela não necessita levar nenhum combustível para operar e pode ser impulsionada pela luz do Sol e por lasers de alta potência."

A navegação solar é eficiente em termos energéticos, barata para ser construída e pode reduzir grandemente o peso de uma espaçonave. Tipicamente, as espaçonaves utilizam foguetes que aplicam curtos, mas poderosos empuxos sobre a nave, que então segue em inércia até seu destino. A navegação solar substitui esses pesados foguetes, além de aumentar a velocidade da espaçonave.

As velas solares são feitas de filmes ultra-finos sustentados por enormes estruturas muito leves. Um material altamente reflexivo cobre o lado que fica voltado para o Sol. O resultado é um gigantesco espelho, no mínimo do tamanho de um campo de futebol. Esse espelho reflete continuamente a luz do Sol e transfere o momento dos fótons para um objeto, resultando na movimentação desse objeto. Momento é a propriedade que permite que um objeto em movimento mantenha-se em movimento; é igual a massa x velocidade.

A inspiração para esta tecnologia veio do astrônomo Johannes Kepler, que viveu no século XVII. Kepler deduziu que ventos impulsionam objetos no espaço depois de observar caudas de cometas formadas por algo que poderia ser definido como uma brisa solar. O astrônomo alemão sugeriu que navios poderiam eventualmente navegar através do espaço utilizando velas que poderiam capturar esse vento. Ele estava errado acerca dos ventos, na medida em que eles não existem no vácuo espacial. Mas seus olhos não o enganaram: ele viu a leve pressão das partículas de luz solar (os fótons) sobre as partículas de poeira deixadas pelo cometa em órbita. Na Terra, as forças de fricção na atmosfera são muito grandes, tornando difícil a observação dessa pressão. Ela pode, no entanto, ser observada e utilizada no espaço.

Para domar essa força natural, os físicos atentaram para a lei de Newton, que estabelece que qualquer objeto sob influência de uma força irá sofrer uma aceleração de seu movimento. Eles também verificaram que a força exercida pelo Sol, apesar de ser muito pequena, é persistente. Ao longo de semanas e meses, a leve aceleração provida pelo Sol poderá eventualmente fazer com que uma espaçonave atinja velocidade suficiente para cobrir a distância entre Porto Alegre e Manaus em menos do que um minuto, cinco vezes mais rápido do que as naves Voyager e Pioneer, hoje já saindo do nosso Sistema Solar.

Os pesquisadores verificaram que teriam que projetar uma nave que combine as forças agindo sobre ela em uma maneira tal que produza uma aceleração líquida na direção desejada. Foi então que vieram com a idéia das velas solares, que permitirá ao homem navegar pelo espaço utilizando a força da luz solar.

"A NASA possui um programa tecnológico em andamento para desenvolver velas solares prontas para voar," disse Price. "Nós esperamos testá-las no solo em 2.005 e fazer voar missões científicas alguns poucos anos depois."

Se a NASA tiver sucesso, as futuras missões poderão utilizar a navegação solar para atingir uma série de objetivos relacionadas a esse tipo de propulsão, incluindo a possibilidade de correção de rumo de uma nave desse tipo. Pequenas velas do tamanho de pipas poderão ajustar a órbita e a estabilidade da nave, enquanto velas gigantes (de até 1.000.000 de metros quadrados), com a possível assistência de lasers ou transmissores de microondas, poderão ajudar a atingir a velocidade de viagem interestelar.

Velas solares foram propostas para utilização em uma sonda interestelar que poderá ser lançada em 2.015. Nesse caso, uma vela de meio quilômetro de largura permitirá à sonda viajar rápido o suficiente para ultrapassar a distância já coberta pela Voyager 1, atualmente a espaçonave mais distante da Terra, por volta de 2.023. Em apenas oito anos, a sonda cobrirá a mesma distância que a Voyager terá levado mais de quarenta anos para percorrer.