Novos dispositivos fotônicos podem permitir a exploração do espaço profundo

Novos dispositivos fotônicos podem permitir a exploração do espaço profundo

Novos sistemas de propulsão de energia dirigida podem permitir as primeiras missões interestelares, com naves robóticas pequenas explorando sistemas solares vizinhos, de acordo com o cosmólogo experimental Philip Lubin…

Imagine uma espaçonave da finura de uma bolacha alimentada por luz laser, capaz de velocidades superiores a um quarto da velocidade da luz — rápido o suficiente para chegar à estrela vizinha mais próxima de nosso sistema solar dentro de 20 anos, ou algo mais perto de casa, como levar as pessoas a Marte em um mês. Ao acessar a propulsão fotônica, pesquisadores estão no seu caminho para concretizar este feito aparentemente impossível de ficção científica, disse Lubin, que é um professor de física na Universidade da Califórnia, Santa Barbara.

Os resultados da pesquisa que Lubin serão extraídos dos programas Starlight e Breakthrough Starshot da NASA, ambos apoiando pesquisas avançadas em fotônica. Lubin é diretor do programa Starlight

“A fotônica, a produção e manipulação de luz, já faz parte do nosso dia a dia – de telefones celulares a computadores, lâmpadas de diodos emissores de luz (LEDs) a fibras óticas que transportam seus dados em todo o lugar – mesmo que você possa não ver”, disse Lubin. “Você pode apontar exemplos práticos de fotônica na vida cotidiana e parece não ter nada a ver com o voo interestelar, mas na verdade funciona, porque é sinérgico com a tecnologia que você precisa para alcançar o vôo interestelar.” 

Um dos maiores desafios na validação deste conceito de fotônica no que se refere à propulsão é a demonstração da potência do laser necessária para acelerar a espaçonave proposta/hipotética, de acordo com Lubin. 

Óptica sintetizada para sistemas de propulsão de energia dirigida 

Grandes sistemas de energia dirigida não são construídos usando um único laser gigantesco, mas dependem da combinação de feixes, que envolve o uso de muitos amplificadores a laser de potência muito modesta. 

“Nosso sistema aproveita uma tipologia estabelecida chamada design de ‘Amplificador de Potência Mestre em Oscilador”, disse Lubin. “É um sistema distribuído de modo que cada amplificador de laser esteja entre 10 e 1000 Watts. Você pode segurá-lo em sua mão. Ao invés de construir um laser gigantesco, você combina vários pequenos amplificadores a laser que, quando combinados, formam um sistema extremamente poderoso e revolucionário”.

Lubin sugere uma analogia com supercomputadores, que são construídos usando um grande número de unidades centrais de processamento (CPUs). “Combinando coerentemente bilhões de amplificadores de potência laser de baixa potência – similares à mesma potência de um LED doméstico moderno – de repente você tem esse sistema de energia dirigido incrivelmente capaz”, disse ele. 

Sondas interestelares alimentadas via luz laser 

Os sistemas de energia dirigida podem permitir sondas interestelares como parte da exploração humana em um futuro não muito distante, e estão no centro do programa NASA Starlight e da Iniciativa Breakthrough Starshot para capacitar a humanidade nas primeiras missões interestelares. A mesma tecnologia central tem muitas outras aplicações, como viagens interplanetárias rápidas para altas missões em massa, inclusive aquelas que transportam pessoas; defesa planetária; e a busca por inteligência extraterrestre (SETI). 

Lubin explicou:

Nosso foco principal atualmente é em espaçonaves robóticas muito pequenas. Elas não carregam humanos a bordo – não é o objetivo da porção interestelar de nosso programa. Se a humanidade quiser explorar outros mundos fora do nosso sistema solar, não há outras opções de propulsão fisicamente obteníveis para fazer isso – com duas exceções: 

Uma maneira seria se pudéssemos dominar uma abordagem tecnológica conhecida como motores de aniquilação de antimatéria, que são sistemas de propulsão teórica que geram empuxo com base na energia liberada pelas interações no nível das partículas subatômicas. Mas atualmente não temos uma maneira de fazer isso, e envolve uma série de complexidades que não temos um caminho atual para resolver. 

A outra opção é energia dirigida ou propulsão fotônica, que é a que estamos focando, porque parece ser viáve. Em uma variante, a propulsão de energia dirigida é semelhante a usar a força da água de uma mangueira de jardim para empurrar uma bola para a frente. Espaçonaves interestelares minúsculas (normalmente com menos de um quilograma) podem ser impulsionadas e conduzidas via laser.

A espaçonave de miniaturização não é necessária para todos os cenários de missão que estamos considerando, mas quanto menor a massa da espaçonave, mais rápido você pode ir…

 Até agora, todos os foguetes que partiram da Terra são baseados em sistemas de propulsão química, cujos projetos básicos datam da Segunda Guerra Mundial. Eles mal conseguem sair da superfície da Terra e entrar em órbita. Fazer um foguete maior não o faz mais rápido, apenas permite que o foguete carregue mais massa. A propulsão fotônica funciona de maneira diferente, porque quanto menor a carga, mais rápido você vai. Então você quer diminuir a massa para ir mais rápido…

Em termos de um cronograma para colocar a tecnologia de propulsão de energia dirigida para funcionar, “estamos produzindo demonstrações laboratoriais de cada parte do sistema”, disse Lubin. “A capacidade total está a mais de 20 anos de distância, embora as missões de demonstração sejam viáveis ​​dentro de uma década…”

(Fonte)

Colaboração: Giulian Gennaro


Embora este seja um desenvolvimento muito empolgante, se considerarmos a possível tecnologia alienígena, a qual aparentemente manipula a gravidade e consegue executar a “dobra espacial”, é como comparar uma carroça aos jatos de guerra de última geração.

Pelo que este artigo indica, ainda estamos muito longe de viajarmos entre as estrelas. Mas será que já não há um grupo exclusivo de humanos que tem acesso à tecnologia muito mais avançada do que isto?

n3m3

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