"A fórmula clássica para determinar a velocidade da vela apresenta uma velocidade 10% superior por ignorar efeitos relativísticos. A luz superbrilhante necessária para atingir velocidades próximas à da luz vai aquecer demasiado a vela. A sua criação exigirá a utilização de um material muito leve e resistente, capaz de manter a estabilidade com aquecimento até centenas de graus Kelvin", acrescentou Kipping no artigo publicado no portal arXiv.org.
Astronáutica a laser
Em abril de 2016, o especialista em cosmologia britânico Stephen Hawking e o bilionário russo Yuri Milner falaram sobre a nova iniciativa espacial que faz parte da série de projetos Breakthrough Initiatives e tem o nome de Breakthrough Starshot. O bilionário russo destinou 100 milhões de dólares para a criação de uma nave espacial com base da ideia expressa por um grupo de físicos da Califórnia dirigido por Philip Lubin em 2015.
Tal nave espacial, segundo a opinião dos físicos norte-americanos, podia alcançar Alpha Centauri em 20 anos, e o voo entre Marte e Terra levaria apenas três dias sem carga útil e um mês com uma carga até 10 toneladas. O problema maior será a frenagem da sonda, e os físicos ainda não perceberam como tornar este processo seguro.
Kipping, estudando todas as formas de interação entre o raio laser e a vela, revelou mais uma série de problemas com o funcionamento das espaçonaves deste tipo.
My @brkthroughprize #Starshot paper is up: https://t.co/CLyQUM2IzR. 1] Relativity increases laser energy by 10% vs classical radiation press pic.twitter.com/XHh7jV4lLZ
— David Kipping (@david_kipping) 17 de abril de 2017
O cientista norte-americano chamou atenção para o fato de as caraterísticas da matéria e da luz se alteram ao alcançar velocidades relativísticas e começam sendo afetadas pelos efeitos enumerados na teoria de relatividade de Einstein. Em particular, o comprimento dos objetos começa se reduzindo e sua massa aumentando, o que pode afetar negativamente o funcionamento das naves Breakthrough Starshot.
A mão invisível de Einstein
Com base nesta ideia, Kipping calculou as possíveis consequências da colisão duma partícula de luz com a vela a velocidades normais e relativísticas e depois aplicou estes cálculos para avaliar a alteração no funcionamento de todo o laser.
Concept of a #BreakthroughStarshot interstellar mission bouncing on #AlphaCentauri A and B to reach #Proxima and stay around #Proximab https://t.co/Pe3XyCpOxa
— Pierre Kervella (@PierreKervella) 10 de abril de 2017
Foi descoberto que a força destes efeitos era subestimada. Segundo Kipping, os efeitos relativísticos vão diminuir a potência do laser em 10% ao acelerar até aos 20% da velocidade da luz previstos pelo projeto Breakthrough Starshot. Em resultado, vai ser preciso aumentar a potência do "motor" ou fazê-lo funcionar mais tempo, o que vai acentuar o aquecimento da vela.
Yuri Milner plans to send robot spacecrafts to Alpha Centauri https://t.co/udxZWkUM0f pic.twitter.com/F5CJAfblWr
— Arzillion Inc (@arzillion) 16 de abril de 2017
O aquecimento é perigoso para a Breakthrough Starshot em dois sentidos – ele pode levar à avaria dos elementos eletrônicos internos da vela, bem como baixar a eficácia do seu funcionamento, porque uma parte da energia vai ser gasta inutilmente. Por isso, os participantes do projeto terão que criar um novo material, que seja capaz de refletir quase toda a luz que recebe, ou desenvolver um meio para proteger os elementos eletrônicos da sua destruição.
My @brkthroughprize #Starshot paper is up: https://t.co/CLyQUM2IzR. 1] Relativity increases laser energy by 10% vs classical radiation press pic.twitter.com/XHh7jV4lLZ
— David Kipping (@david_kipping) 17 de abril de 2017
Por outro lado, segundo Kipping, os materiais modernos permitem alcançar estes objetivos. Por exemplo, as películas de sais de zinco, titânio e alguns outros metais refletem até 99,99% da luz, o que pode permitir acelerar a nave-veleiro Breakthrough Starshot durante 4 horas sem destruir o seu recheio eletrônico. Para isso será necessário um laser faseado com potência de até 700 megawatts que pode ser criado já hoje.
Durante esse tempo, a sonda irá atingir 20% da velocidade da luz e conseguirá voar até à órbita de Saturno, o que, segundo o cientista, causará problemas com a estabilização do raio e correção de sua pontaria. Todos estes problemas, segundo Kipping, dificultam consideravelmente a realização do projeto.
