Título: Deceleration of High-velocity Interstellar Photon Sails into Bound Orbits at α Centauri
Autores: René Heller & Michael Hippke
Instituição do primeiro autor: Max Planck Institute for Solar System Research, Alemanha
Status: Publicado no ApJL [acesso aberto]
Em agosto de 2016, astrônomos anunciaram a descoberta de um planeta potencialmente similar à Terra em órbita ao redor de Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol. Com esse anúncio, nós humanos — exploradores ansiosos e, às vezes, até gananciosos — já começamos a imaginar como poderíamos explorar esse distante planeta. Onde nós não podemos ir, enviamos nossos substitutos robóticos, com seus instrumentos mais sensíveis à luz que nossos próprios olhos, com melhor capacidade para reconhecer um terreno que nossas mãos. Esses substitutos podem olhar fixamente para o Sol sem pestanejar. Eles celebram seus aniversários de forma solitária envoltos na poeira vermelha de Marte. E dado tempo suficiente, podem chegar aos confins do Sistema Solar. Contudo, tempo é precioso para nós, e a distância percorrida por nossas sondas que foram mais longe, Voyager 1 e Voyager 2, em seus 39 anos de vida foi de apenas 0.05% da distância até Proxima Centauri. Viajando à mesma velocidade que a Voyager 1, levaria mais de 75.000 anos para chegar-se a Proxima Centauri. Não podemos esperar tanto tempo! Como podemos chegar lá mais rápido?
Uma proposta é utilizar velas solares: espelhos super leves, com alta índice de reflexão, que são acelerados por pressão de radiação. Um dos planos para fazer isso é a iniciativa Breakthrough Starshot, que tem Stephen Hawking e Mark Zuckerberg, entre outros, em seu conselho. Eles pretendem usar lasers de alta potência para acelerar pequenas espaçonaves a até 20% da velocidade da luz. O tempo de viagem resultante — pouco acima de 20 anos — é consideravelmente menor, mas mesmo assumindo que a nave sobreviva a essa jornada interestelar, ela vai atravessar o sistema Alpha Centauri em apenas algumas horas, o que vai exigir muito do seu sistema de imageamento para capturar quaisquer dados significativos.
Neste artigo, os autores desenvolvem o conceito de velas solares de forma a minimizar o tempo de viagem até o sistema Alpha Centauri e maximizar a capacidade de obter dados científicos quando se chegar lá. Eles integram a pressão de radiação ao longo do caminho da vela solar e usam um código de N-corpos modificado para mostrar que a pressão de radiação e a atração gravitacional do sistema Alpha Centauri podem ser combinados de tal forma a conduzir a nave pelo sistema — possivelmente a colocando em uma órbita estável. As potenciais trajetórias calculadas usando a simulação são mostradas Figura 1 abaixo.
Antes que fiquemos muito empolgados com a possibilidade de obter imagens do exoplaneta mais próximo… o quanto teríamos de esperar exatamente? O tempo total de viagem depende fortemente do que é feita a vela. A Figura 2 mostra como o tempo de viagem aumenta com o aumento da massa por unidade de área da vela. Se considerarmos uma vela solar produzida de grafeno com todos os instrumentos científicos, de navegação e comunicação pesando apenas 10 gramas, seria necessária uma área de cerca de 100,000 metros quadrados — aproximadamente 20 campos de futebol. Essa vela levaria cerca de 100 anos para chegar a Alpha Centauri A e outros 50 anos para chegar a Proxima Centauri.
Original em inglês: Setting (photon) sail for Alpha Centauri, por Kerrin Hensley
