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Animação da abertura de um "veleiro solar"
Animação da abertura de um “veleiro solar”

Estamos no século XXI e centenas de missões espaciais já foram lançadas desde a ida do homem à Lua. Porém, a Lua ainda continua sendo nosso grande marco espacial… Um dos motivos é que ainda dependemos de foguetes movidos a reações químicas e mesmo com combustíveis tão eficientes como o hidrogênio, um ônibus espacial ainda precisa partir com aproximadamente 95% do seu peso de combustível. Seria possível lançar um veículo espacial que não precisasse carregar seu combustível? Na verdade, a tecnologia já existe e é chamada de “solar sail”, que significa “vela solar” em português. Como o nome já diz, ela utiliza a energia do Sol para se locomover pelo espaço. Mas ao contrário do que você possa estar pensando, a vela solar não utiliza energia elétrica de painéis solares ou algo do tipo… A própria luz impulsiona o “veleiro espacial”! Só tem um problema… A luz não tem massa, então como ela pode empurrar alguma coisa?

Imagine um carro te atingindo a 50 km/h. Ouch! Você provavelmente voará longe com a pancada… Agora imagine uma mosquinha te atingindo com a mesma velocidade. O máximo que vai acontecer é uma coceirinha no seu braço… Por isso, é de se imaginar que a luz, por não ter massa, não consiga exercer força alguma sobre você. Então como pode isso acontecer? Se você não dormia nas aulas de física da escola, talvez se lembre do termo “momento linear”. Para simplificar, o momento linear de um corpo depende tanto da sua massa quanto da sua velocidade, ou seja, um corpo parado não tem momento linear. Quando o carro ou a mosquinha batem em você, eles transferem uma parte desse momento linear para você. Porém, apesar de terem a mesma velocidade, o momento linear da mosca é bem menor que o do carro por conta de sua pequenina massa. A luz tem velocidade… E muita! A velocidade da luz é constante e igual a incríveis 300.000 quilômetros por segundo. Porém, ela não tem massa, portanto não tem momento linear… Certo? Não, sua escola não te contou a história toda. Geralmente as fórmulas que aprendemos na escola são fórmulas simplificadas. A teoria da relatividade geral de Einstein (sempre ele) demonstra que, na verdade, todos os corpos com energia podem ter momento linear. A explicação envolve tanto a fórmula de momento linear quanto a famosa “E=mc2”, que também está bastante simplificada. (A explicação é um tanto complexa para esse artigo, mas se você quiser se aprofundar um pouquiiinho, você pode ver esse vídeo aqui.)

Fótons transferem momento linear para a vela solar
Fótons transferem momento linear para a vela solar

Resumindo, a luz pode sim exercer força. Porém, essa força é muito pequena. Um fóton exerce aproximadamente a mesma força que um floco de neve caindo sobre o seu rosto… Dividida por 100 quintilhões! Ou seja, é muito pequena mesmo. Mesmo assim, a infinidade de fótons provenientes do Sol é suficiente para mover o veleiro solar. A aceleração dele é pequena, aumentando sua velocidade em 0,8 km/h a cada hora. Porém, praticamente não existe atrito no espaço, portanto o veleiro pode continuar acelerando e acelerando quase que indefinidamente até chegar a velocidades bem altas. E quanto maior for a vela, maior é a aceleração! Outra maneira de aumentar a aceleração é usar velas refletivas ao invés de velas escuras por exemplo. Isso porque um fóton transfere muito mais energia quando é refletido do que quando é absorvido. É como jogar sinuca com bolas que grudam umas nas outras, elas não iriam tão longe… Porém, quando uma bola de sinuca colide com outra, ela precisa perder velocidade pois transferiu uma parte ou até mesmo totalmente seu momento linear para a outra. Acontece que a velocidade da luz é sempre constante, então o que acontece quando um fóton é refletido? Ele perde energia da única maneira que pode, diminuindo sua frequência. Isso faz com esse fóton sofra um “desvio para o vermelho”. Isso porque, no espectro eletromagnético, a frequência da cor vermelha é menor do que a das outras cores. Porém, isso não quer dizer que a luz refletida fica vermelha, é apenas uma tendência para esse lado, ok?

Quanto mais para a direita, menos energia...
Quanto mais para a direita, menos energia…
Bill Nye e a nova vela solar, o "lightsail"
Bill Nye e a nova vela solar, o “lightsail”

A Sociedade Planetária, fundada pelo lendário Carl Sagan, é uma organização sem fins lucrativos voltada para pesquisas relacionadas ao espaço. Ano passado, com a ajuda de Bill Nye, outro famoso cientista e membro da sociedade, a associação conseguiu financiar um projeto de um veleiro solar através de arrecadação popular e pretende lançá-lo ainda esse ano! Outra versão do projeto é a sonda IKAROS, um veleiro solar japonês que pode ser redirecionado apenas alterando a refletividade de um lado da vela! A IKAROS conseguiu completar uma viagem a Vênus em menos de 7 meses! A tecnologia de velas solares pode diminuir muito o custo das explorações espaciais e está disponível aqui e agora! Só nos resta saber aonde esses ventos irão nos levar…

Fontes: Planetary SocietyPhysics Girl

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