Para se estabelecer em torno de uma estrela que não seja o Sol, você deve primeiro alcançá-la. Um grupo de físicos explica-nos que acelerar uma nave a uma velocidade suficiente para alcançar a estrela mais próxima de nós num tempo razoável exigiria energia comparável à consumida por toda a humanidade durante séculos, até mesmo milénios. A perspectiva de se estabelecer na órbita de Alfa Centauri pode parecer atraente, mas está fora de alcance.
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Durante o Fórum de Davos, Elon Musk reafirmou o seu credo habitual:
“ O objectivo final dos meus esforços é maximizar o futuro da nossa civilização, isto é, maximizar a probabilidade de a nossa civilização ter um grande futuro e expandir a consciência para além da Terra. EspaçoXpor exemplo, visa avançar a tecnologia de foguetes a ponto de poder estender a vida e a consciência para além da Terra, em direção ao Luaem direção a Marte e, finalmente, em direção a outros sistemas estelares. »
Segundo ele, o futuro da humanidade passa pela conquista do espaço, até as estrelas, para se tornar uma civilização espacial.
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Esta retórica, que visa atingir a imaginação – e que pode parecer atraente – baseia-se, no entanto, numa profunda confusão entre exploração espacial, colonização do sistema solar e travessia interestelar. No entanto, se os dois primeiros forem fisicamente alcançáveis (mesmo que sejam difíceis, esbarrando em outros obstáculos que não os do físico), a terceira é muito provavelmente uma impossibilidade prática, se não fundamental.
No filme Don’t Look Up (2021), de Adam McKay, os humanos chegam ao seu destino (em outro sistema estelar) cerca de 22.740 anos após sua partida. © MistoGraphy, Adobe Stock
A que distância está o próximo sistema estelar?
O primeiro obstáculo é o das distâncias. O sistema de três estrelas chamado Alpha Centauri, mais próximo de sistema solar e incluindo a estrela mais próxima, Proxima, está localizada em 4,37 anos-luzou impressionantes 41 bilhões de quilômetros.
Para efeito de comparação, a sonda Viajante 1lançado em setembro de 1977, é o objeto mais distante de origem humana. Agora está localizado a mais de 25 bilhões de quilômetros de distância. Ele continua seu caminho a cerca de 17 quilômetros por segundo e espera-se que alcance uma distância de 1 dia-luz em cerca de um ano. Nesse ritmo, a Voyager 1 alcançaria a distância equivalente àquela que nos separa de Alfa Centauri em pouco menos de 77 mil anos!
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Para que a jornada de uma sonda hipotética ocorra em um duração razoável, digamos comparável ao tempo de vida humano, teria que se mover a uma velocidade pelo menos 1.000 vezes maior que a alcançada pela Voyager 1. Assim, se imaginarmos um navio de 1.000 toneladas (que seria, no entanto, pequeno demais para garantir a sobrevivência de um humano durante toda a viagem), lançado em direção a Alfa Centauri a uma velocidade média igual a um décimo da luz, levando em conta as fases de aceleração e desaceleração, serão necessários aproximadamente quarenta e cinco anos para atingir seu objetivo.
Quanta energia é necessária para acelerar uma nave de tamanho razoável?
Em sua velocidade de cruzeiro, sua única energia movimento (disse energia cinéticaigual à metade do produto de seu massa pelo quadrado de sua velocidade) atingirá 450 exajoules (1 exajoule corresponde a 1018 joules), que é o mesmo ordem de grandeza do que o consumo de toda a humanidade em um ano (pouco menos de 600 exajoules).
O segundo obstáculo é, portanto, a energia. É necessária uma energia considerável para viajar rapidamente e as leis da física impõem restrições drásticas a qualquer meio de propulsão.
Vamos fazer um estudo de caso, no filme avatar (James Cameron, 2009): o Estrela de risco é enviado para Alpha Centauri pela organização capitalista que explora os recursos minerais de Pandora.
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Durante a cena de chegada, no início do primeiro filme, uma voz anônima anuncia aos passageiros que acordam que acabaram de terminar a viagem de ” cinco anos, nove meses e vinte e dois dias » (que eles realizaram em “ dormir criogênica”, técnica fictícia, não confundir com “ criónica “, ou seja, a ressurreição de um cadáver congelado, técnica igualmente fictícia). Em outras palavras, o Estrela de risco viajou um pouco mais de quatro anos-luz em pouco menos de seis anos.
Para estimar a energia necessária para fazer esta viagem, vamos examinar o Estrela de risco de fora, como mostrado nesta mesma cena.
O navio ISV Venture Star do filme avatardirigido por James Cameron e lançado em 2009. © Avatar
Primeira impressão: o navio é bem diferente daqueles vistos em filmes “clássicos” de ficção científica como Guerra nas Estrelas Ou Jornada nas Estrelas. Inclui quatro secções claramente identificáveis: um enorme bloco de propulsão com os seus tanques esféricos na frente, prolongado por um feixe em treliça no final dos quais estão pendurados módulos para carga útil e tripulação, um grande escudo completando a estrutura, no extremo oposto ao motor… Obviamente, alguém pensou no formato do Venture Star.
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Acontece que, para projetar esta embarcação, James Cameron consultou o autor norte-americano Charles Pellegrino, pois, em meados da década de 1980, ele havia desenvolvido, com o físico James Powell de Laboratório Nacional de Brookhavenum projeto para uma nave interestelar chamada Valkyrie. Este modelo serviu de base para o design do Venture Star.
Porém, uma análise detalhada feita por um de nós permite determinar o plano de vôo do Venture Star: mostra que ele só pode ser impulsionado pela tremenda energia liberada pela aniquilação entre matéria e antimatéria. Lembre-se que, no papel, a eficiência de conversão deantimatéria em energia é muito mais considerável do que para o fusão. Problema: a antimatéria não existe em seu estado natural. Não deve ser produzido apenas sob a forma de anti-átomo gastando imensa energia para isso, mas também resolvendo as dificuldades inerentes ao armazenamento da antimatéria produzida.
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Durante sua viagem até Alpha Centauri, o Venture Star atingiu uma velocidade máxima respeitável, igual a 65,8% da velocidade da luz. A energia de propulsão necessária para esta viagem é pelo menos 130 mil vezes maior que a energia consumida pela humanidade num ano. O que nem leva em conta a energia exigida pelos passageiros…
A humanidade tem tanta energia?
Podemos, portanto, falar o quanto quisermos sobre as técnicas de propulsão do futuro (fusão nuclear, antimatéria ou velas impulsionadas por lasers)… Na realidade, chegar a outro sistema estelar, mesmo com sondas simples, só será possível quando tivermos uma quantidade de energia muito maior do que a que a humanidade tem hoje.
Por outras palavras, considerar as viagens interestelares pressupõe implicitamente que a humanidade tem um excedente de energia colossal, estável e sustentável, permitindo-lhe dedicar uma fração significativa deste a estes projetos durante várias gerações.
Um único navio consumiria uma quantidade de energia comparável à consumida pelo mundo inteiro durante milênios!
Porém, tudo indica o contrário. A descarbonização, a adaptação climática, a estabilização dos sistemas agrícolas, hídricos e industriais já mobilizam – e mobilizarão de forma sustentável – a maior parte das capacidades energéticas e dos recursos materiais. A limitação deste último está a levar a humanidade do século XXI a uma corrida pela sobriedade, seja ela sofrida ou voluntária.
Como acabámos de ver, um projecto interestelar exigiria não um excedente marginal, mas uma mudança de escala nas quantidades de energia e matéria usado. Um único navio consumiria uma quantidade de energia comparável à consumida pelo mundo inteiro durante milênios!
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A conclusão é então inevitável: como não existe energia mágica, as viagens interestelares rápidas com uma massa significativa estão, neste momento, completamente fora do nosso alcance energético.
Em seu romance aurorao autor americano Kim Stanley Robinson evoca plausivelmente os consideráveis problemas técnicos colocados pelas viagens interestelares. Mas ele também faz desta viagem um drama político ao explorar as liberdades a serem sacrificadas para tornar possível uma nave interestelar, ao questionar as reações aos fracassos, os limites do aceitável, os riscos biológicos ligados ao isolamento e ao inesperado.
Sob o disfarce de ficção científica espacial, aurora é também uma parábola ecológica que destaca a inadequação fundamental dos humanos a outros planetas e a sua vulnerabilidade a uma possível vida extraterrestre. É também a crítica a uma geração arrogante que condena os seus descendentes projetando-os nas estrelas. aurora é, portanto, uma obra dupla, ao mesmo tempo uma homenagem às viagens espaciais e uma acusação contra a sua utilização impensada, voltando agora a focar a atenção no essencial: o bem-estar humano e a preservação da habitabilidade do nosso Planeta.
Este artigo beneficiou de discussões com François Briens (economista e engenheiro de sistemas energia), Carine Douarche (física), Aurélien Ficot (formador e engenheiro de ciências ambientais), Jean-Manuel Traimond (autor e palestrante).