Velas luminosas movidas a laser são uma das respostas mais legais para voos espaciais. Pode não soar tão sci-fi como um motor de dobra, mas agora sua praticidade também está sendo questionada. Usando velas luminosas, uma espaçonave poderia desenrolar uma vela refletiva ultrafina e deixar um poderoso laser empurrá-la em direção a outra estrela, sem depender de combustível.
A tecnologia period simples e elegante – exceto que também é mais complicada do que parece. Uma nova pré-impressão dos pesquisadores Chao Shen e Jiaze Li, do Instituto de Tecnologia de Harbin, sugere que as velas leves relativísticas podem enfrentar um problema de propulsão oculto quando começarem a se mover extremamente rápido.
Como a própria luz se torna o problema
O artigo divide a propulsão da vela leve em três forças acionadas por fótons, a saber, luz incidente, reflexão especular e dispersão difusa. A luz incidente é o impulso direto dos fótons recebidos. A reflexão especular vem de fótons refletindo de forma limpa na vela. A dispersão difusa ocorre quando a luz é absorvida e reemitida em direções menos ordenadas. Em velocidades mais baixas, todos os três podem ajudar a impulsionar a vela.
No entanto, o problema surge quando uma nave espacial lightails atinge velocidades relativísticas. À medida que a vela se afasta do laser, os efeitos Doppler reduzem a frequência da luz que entra. Assim, o impulso de todos os três componentes começa a diminuir à medida que a vela fica mais rápida. A parte estranha é o que acontece quando nos aproximamos de 75% da velocidade da luz. Neste ponto, o estudo sugere que a dispersão difusa pode deixar de ser um auxiliar fraco para se tornar uma força de arrasto ativa. A força resultante do laser ainda empurra a espaçonave para frente, mas há uma queda na eficiência.
Por que o sonho do Lightsail ainda não morreu
Isso não significa que tenhamos que abandonar o conceito de vela leve. O estudo é teórico, publicado em pré-impressão e tem como foco a dinâmica radiativa. Ele não modela todos os outros pesadelos que os engenheiros teriam que resolver, incluindo poeira interestelar, arrasto de gás, estabilidade do feixe ou se uma vela poderia sobreviver a um poderoso laser sem deformar ou derreter.
As velas de luz interestelares já são uma pilha de problemas de engenharia. Compreender como a luz se comporta em velocidades extremas dá aos projetistas de missões outra restrição para planejar. Materiais avançados e estruturas fotônicas ainda podem ajudar. Mas, por enquanto, a nossa period de viagens espaciais interestelares ainda tem muitos aspectos que precisam de ser aperfeiçoados.
