Articles

Uma Forma Mítica de Propulsão Espacial Finalmente, obtém-se um Teste Real

Posted on

Desde o nascimento da era espacial, o sonho de apanhar uma boleia para outro sistema solar tem sido coxeado pela “tirania da equação do foguetão”, que estabelece limites duros para a velocidade e tamanho da nave espacial que lançamos no cosmos. Mesmo com os motores de foguetões mais poderosos de hoje em dia, os cientistas estimam que seriam necessários 50.000 anos para chegar ao nosso vizinho interestelar mais próximo, Alpha Centauri. Se os humanos alguma vez esperarem ver um sol alienígena nascer, os tempos de trânsito terão de descer significativamente.

Dos conceitos avançados de propulsão que teoricamente poderiam fazer isso, poucos geraram tanta excitação – e controvérsia – como o EmDrive. Descrito pela primeira vez há quase duas décadas, o EmDrive funciona convertendo electricidade em micro-ondas e canalizando esta radiação electromagnética através de uma câmara cónica. Em teoria, as micro-ondas podem exercer força contra as paredes da câmara para produzir impulso suficiente para impulsionar uma nave espacial uma vez no espaço. Neste ponto, contudo, o EmDrive existe apenas como um protótipo de laboratório, e ainda não está claro se ele é capaz de produzir impulso. Se o fizer, as forças que gera não são suficientemente fortes para serem registadas a olho nu, muito menos propulsar uma nave espacial.

Nos últimos anos, contudo, um punhado de equipas de investigação, incluindo uma da NASA, afirmam ter produzido com sucesso a propulsão com um EmDrive. Se fosse verdade, seria um dos maiores avanços na história da exploração espacial. O problema é que o impulso observado nestas experiências é tão pequeno que é difícil dizer se é real.

emdrive
Technische Universität Dresden

A resolução reside na concepção de uma ferramenta que possa medir estas minúsculas quantidades de impulso. Assim, uma equipa de físicos na Technische Universität Dresden da Alemanha propôs-se a criar um dispositivo que preenchesse esta necessidade. Liderado pelo físico Martin Tajmar, o projecto SpaceDrive visa criar um instrumento tão sensível e imune a interferências que ponha um fim ao debate de uma vez por todas. Em Outubro, Tajmar e a sua equipa apresentaram o seu segundo conjunto de medições experimentais EmDrive no Congresso Internacional de Astronáutica, e os seus resultados serão publicados na Acta Astronautica em Agosto próximo. Com base nos resultados destas experiências, Tajmar diz que uma resolução para a saga EmDrive pode estar apenas a alguns meses de distância.

Muitos cientistas e engenheiros rejeitam o EmDrive porque ele parece violar as leis da física. Microondas que empurram as paredes de uma câmara EmDrive parecem gerar impulso ex nihilo, o que prejudica a conservação do momento – é tudo acção e nenhuma reacção. Os defensores do EmDrive, por sua vez, apelaram a interpretações marginais da mecânica quântica para explicar como o EmDrive poderia funcionar sem violar a física newtoniana. “Do ponto de vista teórico, ninguém leva isto a sério”, diz Tajmar. Se o EmDrive for capaz de produzir impulso, como alguns grupos têm afirmado, ele diz que “não fazem ideia de onde este impulso está a vir”. Quando existe uma fenda teórica desta magnitude na ciência, Tajmar vê apenas uma forma de a fechar: experimentação.

No final de 2016, Tajmar e 25 outros físicos reuniram-se no Parque Estes, Colorado, para a primeira conferência dedicada ao EmDrive e sistemas de propulsão exóticos relacionados. Uma das apresentações mais emocionantes foi feita por Paul March, físico do laboratório Eagleworks da NASA, onde ele e o seu colega Harold White tinham estado a testar vários protótipos de EmDrive. De acordo com a apresentação de Março e um artigo subsequente publicado no Journal of Propulsion and Power, ele e White observaram várias dezenas de micro-newtons de propulsão no seu protótipo EmDrive. (Para efeitos de comparação, um único motor SpaceX Merlin produz cerca de 845.000 Newtons de propulsão ao nível do mar). O problema para Harold e White, contudo, era que a sua configuração experimental permitia várias fontes de interferência, pelo que não podiam dizer ao certo se o que observavam era empuxo.

Tajmar e o grupo de Dresden utilizaram uma réplica próxima do protótipo EmDrive utilizado por Harold e White nos seus testes na NASA. Consiste num frustrum de cobre – um cone com a sua parte superior inclinada – que tem um pouco menos de um metro de comprimento. Este desenho pode ser rastreado até ao engenheiro Roger Shawyer, que descreveu pela primeira vez o EmDrive em 2001. Durante os testes, o cone EmDrive é colocado numa câmara de vácuo. Fora da câmara, um dispositivo gera um sinal de microondas que é retransmitido, usando cabos coaxiais, para antenas dentro do cone.

Aprender mais

Imagem pode conter: Nature, and Outdoors
O Guia FIO para Estrangeiros

Esta não é a primeira vez que a equipa de Dresden procura medir quantidades quase imperceptíveis de força. Construíram engenhocas semelhantes para o seu trabalho em propulsores iónicos, que são utilizados para posicionar com precisão os satélites no espaço. Estes propulsores de micro-newton são do tipo que foram utilizados pela missão LISA Pathfinder, que necessita de uma capacidade de posicionamento extremamente precisa para detectar fenómenos ténues como ondas gravitacionais. Mas para estudar o EmDrive e sistemas de propulsão semelhantes sem propulsão, diz Tajmar, era necessária uma resolução de nano-newton.

A sua abordagem era utilizar um balanço de torção, um balanço do tipo pêndulo que mede a quantidade de torque aplicada ao eixo do pêndulo. Uma versão menos sensível desta balança foi também utilizada pela equipa da NASA quando pensaram que o seu EmDrive produzia impulso. Para medir com precisão a pequena quantidade de força, a equipa de Dresden utilizou um interferómetro laser para medir o deslocamento físico das balanças produzidas pelo EmDrive. Segundo Tajmar, a sua balança de torção tem uma resolução de nano-newton e suporta propulsores que pesam várias libras, tornando-a a balança de propulsão mais sensível existente.

Mas uma balança de propulsão realmente sensível não é muito útil, a menos que se possa também determinar se a força detectada é de facto propulsão e não um artefacto de interferência externa. E há muitas explicações alternativas para as observações de Harold e White. Para determinar se um EmDrive produz realmente impulso, os investigadores devem ser capazes de proteger o dispositivo contra interferências causadas pelos pólos magnéticos da Terra, vibrações sísmicas do ambiente, e a expansão térmica do EmDrive devido ao aquecimento das micro-ondas.

P>Tempos para a concepção do balanço de torção – para melhor controlar a alimentação de energia do EmDrive e protegê-lo dos campos magnéticos – para cuidar de alguns dos problemas de interferência, diz Tajmar. Um problema mais difícil era como abordar a “deriva térmica”. Quando a energia flui para o EmDrive, o cone de cobre aquece e expande-se, o que desloca o seu centro de gravidade apenas o suficiente para que o equilíbrio de torção registe a força que pode ser confundida com impulso. Tajmar e a sua equipa esperavam que a alteração da orientação do propulsor ajudasse a resolver essa questão.

No decurso de 55 experiências, Tajmar e os seus colegas registaram uma média de 3,4 micro-novos botões de força do EmDrive, o que foi muito semelhante ao que a equipa da NASA encontrou. Infelizmente, estas forças não pareciam ter passado no teste de deriva térmica. As forças observadas nos dados eram mais indicativas de expansão térmica do que de impulso.

Toda a esperança não se perde, contudo, para o EmDrive. Tajmar e os seus colegas estão também a desenvolver dois tipos adicionais de equilíbrios de impulso, incluindo um equilíbrio supercondutor que irá, entre outras coisas, ajudar a eliminar falsos positivos produzidos pela deriva térmica. Se detectarem a força de um EmDrive nestes equilíbrios, há uma grande probabilidade de que este seja de facto empurrado. Mas se não for registada qualquer força nestes balanços, isso significa provavelmente que todas as observações anteriores de impulso EmDrive foram falsos positivos. Tajmar diz que espera ter um veredicto final até ao final do ano.

Mas mesmo um resultado negativo desse trabalho pode não matar definitivamente o EmDrive. Há muitos outros projectos de propulsão sem propulsão a prosseguir. E se os cientistas alguma vez desenvolverem novas formas de propulsão fraca, os equilíbrios de propulsão hiper-sensíveis desenvolvidos por Tajmar e pela equipa de Dresden desempenharão quase de certeza um papel na separação dos factos científicos da ficção científica.

Mais Grandes Histórias de WIRED

  • O meu glorioso, aborrecido e quase desconectado passeio no Japão
  • O que significam realmente as classificações de estrelas da Amazónia?
  • Drogas que impulsionam os ritmos circadianos podem salvar as nossas vidas
  • li>Os 4 melhores gestores de senhas para garantir a sua vida digitalli>Que empresas tecnológicas pagam aos empregados em 2019 li>🏃🏽♀️ Quer as melhores ferramentas para se tornar saudável? Verifique as escolhas da nossa equipa Gear para os melhores rastreadores de fitness, equipamento de corrida (incluindo sapatos e meias), e melhores auscultadores.

  • 📩 Obtenha ainda mais das nossas colheres internas com a nossa newsletter semanal Backchannel

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *