É realmente possível usar propulsores gigantes para mover fisicamente todo o nosso planeta para uma órbita diferente?
No filme chinês de ficção científica ‘The Wandering Earth’, a humanidade tenta evitar uma colisão com Júpiter usando propulsores para mover nosso planeta para fora do caminho. Mas quão viável é essa ideia?
Escrevendo em The Conversation, o engenheiro de sistemas espaciais Matteo Ceriotti expõe os fatos:
No filme chinês de ficção científica The Wandering Earth, lançado recentemente na Netflix, a humanidade tenta mudar a órbita da Terra usando enormes propulsores para escapar do sol em expansão – e evitar uma colisão com Júpiter.
O cenário pode um dia se tornar realidade. Em cinco bilhões de anos, o sol ficará sem combustível e se expandirá, provavelmente engolindo a Terra. Uma ameaça mais imediata é um apocalipse do aquecimento global. Mover a Terra para uma órbita mais ampla poderia ser uma solução – e isso é possível na teoria.
Mas como poderíamos fazer isso e quais são os desafios de engenharia? Por uma questão de argumento, vamos supor que pretendemos mover a Terra de sua órbita atual para uma órbita de 50% mais longe do sol, semelhante à de Marte.
Temos planejado técnicas para mover pequenos corpos – asteroides – de sua órbita por muitos anos, principalmente para proteger nosso planeta dos impactos. Alguns são baseados em uma ação impulsiva e muitas vezes destrutiva: uma explosão nuclear perto ou na superfície do asteróide, ou um “impactor cinético”, por exemplo, uma espaçonave colidindo com o asteróide em alta velocidade. Estes não são claramente aplicáveis ??à Terra devido à sua natureza destrutiva.
Outras técnicas envolvem um impulso muito suave e contínuo por um longo tempo, fornecido por um rebocador ancorado na superfície do asteroide, ou uma espaçonave pairando perto dele (empurrando a gravidade ou outros métodos). Mas isso seria impossível para a Terra, já que sua massa é enorme se comparada com os maiores asteroides.
Propulsores elétricos
Nós já estamos realmente movendo a Terra de sua órbita. Toda vez que uma sonda sai da Terra para outro planeta, ela transmite um pequeno impulso à Terra na direção oposta, semelhante ao recuo de uma arma. Felizmente para nós – mas infelizmente com o propósito de mover a Terra – este efeito é incrivelmente pequeno.
O Falcon Heavy da SpaceX é o veículo de lançamento mais capaz atualmente. Nós precisaríamos de 300 bilhões de bilhões de lançamentos em capacidade total para alcançar a mudança de órbita para Marte. O material que compõe todos esses foguetes seria equivalente a 85% da Terra, deixando apenas 15% da Terra na órbita de Marte.
Um propulsor elétrico é uma maneira muito mais eficiente de acelerar a massa – em particular os acionamentos de íons, que funcionam disparando um fluxo de partículas carregadas que impulsionam o navio para a frente. Nós poderíamos apontar e disparar um propulsor elétrico na direção final da órbita da Terra.
O enorme propulsor deve estar a 1.000 km acima do nível do mar, além da atmosfera da Terra, mas ainda firmemente ligado à Terra com um feixe rígido, para transmitir a força impulsora. Com um feixe de íons disparado a 40 quilômetros por segundo na direção certa, ainda precisaríamos ejetar o equivalente a 13% da massa da Terra em íons para mover os 87% restantes.
Navegando na luz
Como a luz carrega o momentum, mas não a massa, também podemos ser capazes de alimentar continuamente um feixe de luz focalizado, como um laser. A energia necessária seria coletada do sol e nenhuma massa da Terra seria consumida. Mesmo usando a enorme usina a laser de 100 GW prevista pelo projeto Breakthrough Starshot, que visa impulsionar as espaçonaves para fora do sistema solar para explorar estrelas vizinhas, ainda levaria três bilhões de bilhões de anos de uso contínuo para alcançar a mudança orbital.
Mas a luz também pode ser refletida diretamente do sol para a Terra usando uma vela solar posicionada ao lado da Terra. Os pesquisadores mostraram que precisaria de um disco reflexivo 19 vezes maior que o diâmetro da Terra para alcançar a mudança orbital ao longo de um período de um bilhão de anos.
Bilhar interplanetário
Uma técnica bem conhecida para dois corpos em órbita de trocar momentum e mudar sua velocidade é com uma passagem próxima, ou estilingue gravitacional. Este tipo de manobra tem sido amplamente utilizado por sondas interplanetárias. Por exemplo, a espaçonave Rosetta que visitou o cometa 67P em 2014-2016, durante sua jornada de dez anos até o cometa, passou nas proximidades da Terra duas vezes, em 2005 e 2007.
Como resultado, o campo de gravidade da Terra transmitiu uma aceleração substancial à Rosetta, que teria sido inatingível usando exclusivamente propulsores. Consequentemente, a Terra recebeu um impulso oposto e igual – embora isso não tenha nenhum efeito mensurável devido à massa da Terra.
Mas e se pudéssemos executar um estilingue usando algo muito mais massivo que uma espaçonave? Os asteroides certamente podem ser redirecionados pela Terra, e embora o efeito mútuo na órbita da Terra seja pequeno, essa ação pode ser repetida várias vezes para finalmente alcançar uma considerável mudança na órbita da Terra.
Algumas regiões do sistema solar são densas com pequenos corpos como asteroides e cometas, a massa de muitas delas é pequena o suficiente para ser movida com tecnologia realista, mas ainda assim ordens de magnitude maiores do que o que pode ser lançado realisticamente da Terra.
Com um desenho de trajetória preciso, é possível explorar a chamada “alavancagem Delta-v” – um pequeno corpo pode ser retirado de sua órbita e, como resultado, passar pela Terra, proporcionando um impulso muito maior ao nosso planeta. Isso pode parecer excitante, mas estima-se que precisaríamos de um milhão desses passes próximos, separados por alguns milhares de anos, para acompanhar a expansão do sol.
O veredito
De todas as opções disponíveis, o uso de múltiplos estilingues de asteróides parece ser o mais viável no momento. Mas, no futuro, explorar a luz pode ser a chave – se aprendermos a construir estruturas espaciais gigantes ou matrizes laser superpotentes. Estes também podem ser usados ??para exploração espacial.
Mas embora seja teoricamente possível, e possa um dia ser tecnicamente viável, pode ser mais fácil mover nossa espécie para nosso vizinho planetário, Marte, que pode sobreviver à destruição do sol. Afinal, já pousamos e percorremos sua superfície várias vezes.
Depois de considerar como seria desafiador mover a Terra, colonizar Marte, torná-lo habitável e mover a população da Terra para lá com o tempo, pode não parecer tão difícil, afinal.
