Atingir o espaço interestelar pode ser muito mais simples do que pensávamos, graças a uma nova idéia chamada Tars, ou “acelerador torqueado usando radiação do sol”. É essencialmente uma centrífuga movida a energia solar que pode deslizar pequenas sondas para acelerar maior que a velocidade de fuga necessária para sair do sistema solar.
Realizando um interestelar Missão “é um dos problemas mais desafiadores que a humanidade já enfrentará”, disse David Kipping, o cientista por trás da idéia de Tars, dissespace.com.
Tars, nomeado após o robô do filme de 2014 “Interstellar”, poderia ser uma maneira de viajar para outros estrelas. Tars requer não fusão reatores, nenhum laser gigawatt – e nem mesmo um foguete químico (além de lançar alcatrões de Terra). Em vez disso, a beleza do alcatrão está em sua simplicidade. Aqui está como isso deve funcionar.
Kipping, que é professor de astronomia na Columbia University, em Nova York, prevê alcatrão como apresentando duas pás, com cada raquete tendo revestimento reflexivo de um lado e um revestimento escuro do outro. As pás estavam situadas 180 graus em relação um ao outro, de modo que os lados reflexivos apontam em direções opostas. Eles seriam conectados por uma corda.
Como com um Vela solara luz do sol empurraria os lados reflexivos, fazendo com que os alcatrões girassem – mais rápido e mais rápido até atingir uma velocidade crítica na qual uma pequena espaçonave, talvez não maior que um telefone celular, é arremessada em alta velocidade. Tars também agiria um pouco como uma bateria, carregando com energia solar até que esteja pronta para liberar toda essa energia solar como energia cinética.
Em seu artigo, escrito com o estudante de engenharia da Columbia, Kathryn Lampo, Kipping fornece um exemplo de duas pás com apenas 2,8 mícrons de espessura, mas a 23 pés (7 metros) de largura, separados por uma corda de 63 metros de longa duração, que pode ser feita por três anos antes de sua segunda espacial. Adicione seu movimento orbital à sua velocidade de estilingue e este dispositivo deve ficar acima das 42 quilômetros por segundo, por segundo, para escapar do sistema solar e entre no espaço interestelar.
Viajar nessa velocidade final, no entanto, levaria mais de 30.000 anos para alcançar Alpha Centaurique é 4.3 anos-luz ausente. Pelo lado positivo, há coisas que podem ser feitas para acelerar ainda mais as coisas.
Em termos de design básico, Kipping diz que existem dois fatores que governam a velocidade de liberação: “Um é quanto tempo você o cobra, mas o mais importante é a resistência à tração específica, que é a resistência à tração em relação à massa”.
A resistência à tração descreve a carga máxima que um material pode transportar antes de quebrar e é determinado pelo material usado. Os materiais mais fortes do ensino médio que o kipping poderia encontrar eram folhas comercialmente disponíveis de nanotubos de carbono, que é em que se baseiam os cálculos em seu artigo. No entanto, no futuro, podemos encontrar uma maneira de fabricar grafeno em escala industrial, o que seria um material muito melhor porque possui uma resistência à tração muito maior do que os nanotubos de carbono. Isso melhoraria significativamente a velocidade de liberação, diz Kipping.
Outras técnicas podem incluir aproveitar o “efeito Oberth”, pelo qual uma espaçonave acelera à medida que se move em direção ao solentão quando a gravidade do sol se afasta, a velocidade da espaçonave é aumentada.
Há um problema nesse sentido, no entanto. Gradualmente, o impacto da radiação solar começaria a afastar o alcatrão do sol, e quanto mais longe ele fica do sol, menos a luz do sol recebe (a luz do sol cai após a lei quadrada inversa, portanto, duas vezes a distância do sol, o alcatrão se sentiria quatro vezes menos luz solar).
Kipping tem uma solução pronta – é chamado de quase -falação. É uma variação de uma idéia chamada estatita, que é uma espécie de vela solar, exceto que é projetada para que a pressão externa da luz solar seja perfeitamente equilibrada com a pressão interna da gravidade do sol. Uma vela solar estatitária, portanto, não navega em lugar algum.
Em comparação, a Quasita Seria um pouco desequilibrado, sentindo um pouco mais de gravidade do que a pressão de radiação externa, fazendo com que caia em direção ao sol. Dê um pouco de cutucada de lado, no entanto, e ele pode manter uma órbita ao redor do sol, semelhante a como os satélites estão em queda livre sobre a terra – sempre caindo sob a gravidade da Terra, mas em uma trajetória que segue a curva da terra.
“Para um questionário, a gravidade ainda vence, então quer cair no sol e, portanto, você precisa de um pouco de movimento para mantê -lo em uma órbita, mas essa órbita seria muito lenta”, disse Kipping.
É isso que destaca um questionário: ele não segue as leis de Movimento Orbital de Johannes Kepler. Por exemplo, MercúrioA velocidade orbital é muito mais rápida que a da Terra, porque está muito mais próxima do sol. Um quasita, por outro lado, poderia orbitar o sol à mesma distância que Mercúrio, mas com o ritmo mais lento da terra.
Ser um questionário impediria que as altas fossem empurradas para longe do sol, permitindo que os alcatrões mantenham sua distância e maximizassem a quantidade de energia solar que recebe.
Embora, em teoria, não haja limite de velocidade máxima; O design precisaria crescer exponencialmente em tamanho se tentar alcançar velocidades relativísticas que são uma fração significativa do velocidade da luz. Na realidade, combinando quase o efeito Oberth, a construção de grafeno, um campo eletromagnético e algo para girar inicialmente alcatrões (como um laser), uma pequena espaçonave liberada a partir de alcatrões pode atingir uma velocidade de até 620 milhas por segundo (1.000 quilômetros por segundo), que é 0,3% da velocidade da luz.
Movendo -se a essa velocidade, uma espaçonave poderia atingir o sistema Alpha Centauri em pouco menos de 1.300 anos.
“As pessoas sempre dizem que você nunca vai chegar a Alpha Centauri em sua vida, mas de certa forma, quem se importa?” disse kipping. “Para mim, parece muito egoísta insistir que qualquer sistema espacial que construímos tenha que atingir todo o seu ciclo de conclusão em uma vida humana. O que estamos tentando fazer é deixar um mundo melhor para as pessoas que vêm atrás de nós, e essa tarefa de ir interestelar e explorar o universo, depois de fazer uma atividade, depois de TI, depois de serem usá-las e, em seguida, é possível que as fotos sejam, depois de serem usadas e, em seguida.
Tars, obviamente, ainda é apenas um conceito de papel no momento, mas Kipping revelou que recebeu interesse de algumas empresas de voos espaciais privados que oferecem espaço em seu próximo lançamento de graça se puder fornecer um cubesatProtótipo tamanho de alcatrão.
“Eu tive que checar isso, pois não temos nada para lançar!” disse kipping. “Talvez no futuro possamos aceitar essa oferta. Acho que é o tipo de projeto que os estudantes de graduação em engenharia podem construir”.
O conceito de que um estudante de graduação poderia ajudar a construir uma missão interestelar é incrível, mas esse é o potencial que Kipping vê em alcatrão. As principais dificuldades de engenharia para um protótipo estariam em sua implantação-painéis de espessura de mícrons e, em seguida, recuperar a telemetria para que a equipe pudesse garantir que esteja girando corretamente e não caindo.
Quanto menos partes móveis e mais simples o design, melhor. De fato, Kipping modificou seu próprio design original, removendo a corda e juntando as pás em uma única estrutura, afunilada em ambos os lados.
“As pessoas dizem, por que não esperar três séculos até que alguém invente uma unidade de urdidura, digo por que não começar agora, porque não há garantia de que isso aconteça, e as gerações adiante colherão os benefícios de nosso investimento”, disse Kipping, que colocou Tars em domínio público para ver se outros pesquisadores podem melhorar o design. “Minha filosofia é que precisamos apenas de todas as idéias que pudermos; quanto mais opções temos no cardápio, talvez alguma combinação delas nos leve às estrelas”.
Você pode ler o papel de kipping e lampo descrevendo alcatrões no diário Astro-ph.
