Em 14 de julho de 2015, o Novos horizontes A missão fez história quando se tornou a primeira espaçonave robótica a realizar um sobrevôo de Plutão. Em 31 de dezembro de 2018, fez história novamente, sendo a primeira espaçonave a se encontrar com um objeto de cinto de Kuiper (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Além disso, o Voyager 2 recentemente se juntou à sua irmã (Voyager 1) no espaço interestelar.
Dadas essas realizações, é compreensível que as propostas de missões interestelares sejam novamente consideradas. Mas o que essa missão implicaria e vale a pena? Kelvin F. Long, co-fundador da Iniciativa para Estudos Interestelares (i4iS) e um dos principais defensores do vôo interestelar, publicou recentemente um artigo que apóia a idéia de enviar missões robóticas a sistemas estelares próximos para realizar o reconhecimento in situ.
O artigo, intitulado "Sondas interestelares: os benefícios para a astronomia e a astrofísica", apareceu recentemente online. O artigo resume o material que Long apresentará no 47º Simpósio da IAA sobre Missões Futuras de Astronomia Espacial e Ciência do Sistema Solar - que faz parte do 70º Congresso Astronáutico Internacional - em 10 de outubro de 2019; especificamente, a sessão que trata das estratégias e planos da agência espacial.
Para começar, Long descreve como a astronomia / astrofísica (particularmente onde os telescópios espaciais estiveram envolvidos) e a exploração espacial usando sondas robóticas tiveram um impacto profundo em nossa espécie. Como ele explicou à Space Magazine por e-mail:
“O esforço astronômico abriu nossos horizontes de conhecimento sobre a origem e evolução do Sistema Solar, galáxia e todo o Universo. É uma atividade que os seres humanos realizam há dezenas de milhares de anos, quando olhamos para as estrelas, e eles incentivaram nossa curiosidade. Nunca podíamos tocar as estrelas, mas podíamos olhá-las, e a instrumentação nos deu o potencial de olhá-las ainda mais de perto. Então, a descoberta do espectro eletromagnético nos ajudou a entender o Universo de uma maneira que nunca havíamos feito antes. ”
Atualmente, os esforços da humanidade para estudar planetas e corpos celestes diretamente foram confinados inteiramente ao Sistema Solar. As missões robóticas mais distantes já viajaram Voyager 1 e 2 sondas espaciais) estiveram na borda externa da heliopausa, na fronteira entre o nosso Sistema Solar e o meio interestelar.
Todas essas missões nos ensinaram muito sobre a formação planetária, a história e evolução do nosso Sistema Solar e sobre o próprio planeta Terra. E nas últimas décadas, a implantação de missões como Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, e a Satélite de pesquisa em trânsito do Exoplanet (TESS) revelaram milhares de planetas além do nosso Sistema Solar.
Naturalmente, isso levou a um interesse renovado em montar missões que seriam capazes de explorar diretamente planetas extra-solares. Da mesma forma que missões como MENSAGEIRO, Juno, Alvorecere Novos horizontes explorando Mercúrio, Júpiter, Ceres e Vesta e Plutão, respectivamente, essas missões seriam responsáveis por reduzir a divisão interestelar e transmitir imagens e dados de planetas distantes.
“[A] pergunta é: estamos satisfeitos em apenas olhá-los de longe ou gostaríamos de ir para lá?” disse Long. “As sondas espaciais oferecem uma clara vantagem sobre o sensoriamento remoto de longo alcance, que é o potencial para investigações científicas diretas in situ a partir da órbita ou mesmo na superfície. Em um universo em que a Terra e até nosso sistema solar são reduzidos a um mero ponto azul pálido no vazio, ficaríamos loucos se não tentássemos um dia. ”
Mas, é claro, a perspectiva de explorar outros sistemas solares apresenta algumas dificuldades importantes, entre as quais não menos importante é o custo. Para colocar em perspectiva, o programa Apollo custou cerca de US $ 25,4 bilhões, o que equivale a US $ 143,7 bilhões quando ajustado pela inflação. Enviar um navio para outra estrela é, portanto, como correr para os trilhões.
Mas, como Long explicou, todos esses desafios podem ser resumidos em duas categorias. O primeiro aborda o fato de que não temos a maturidade tecnológica necessária:
“Como todas as naves espaciais, uma sonda espacial interestelar precisaria de energia, propulsão e outros sistemas para alcançar sua missão e alcançar com sucesso seu objetivo e adquirir seus dados. Construir naves espaciais que podem ir rápido o suficiente para realizar a jornada para as estrelas mais próximas em um tempo de vida humano razoável e também alimentar esses sistemas de propulsão, não é fácil e excede o desempenho de qualquer tecnologia que já lançamos no espaço até o momento por várias ordens de magnitude. No entanto, os princípios básicos sobre os quais a operação dessas máquinas, do ponto de vista da física e da engenharia, são bem compreendidos. Requer apenas um programa de esforço focado para tornar isso possível. ”
Como abordamos em um post anterior, levaria um tempo incrivelmente longo para se aventurar até na estrela mais próxima. Usando a tecnologia existente, uma espaçonave levaria de 19.000 a 81.000 anos para chegar a Alpha Centauri. Mesmo usando propulsão nuclear (uma tecnologia viável, mas ainda não testada), ainda levaria 1000 anos para chegar lá.
A segunda questão importante, segundo Long, é a falta de vontade política. Atualmente, o planeta Terra está enfrentando vários problemas, os maiores dos quais são superpopulação, pobreza e mudanças climáticas. Esses problemas, combinados, significam essencialmente que a humanidade terá que atender às necessidades de mais bilhões de pessoas, ao mesmo tempo em que lida com recursos cada vez menores.
"Dados os problemas concorrentes na Terra, considera-se que hoje não há justificativa para aprovar o gasto de tais missões", disse Long. “Obviamente, a descoberta de um exoplaneta com biologia potencialmente interessante pode mudar isso. Existe o potencial do setor privado de tentar essas missões, mas é provável que no futuro, uma vez que a maioria dos esforços privados está focada na Lua e em Marte. ”
A única exceção a isso, Long explica, são as Iniciativas Avançadas " Projeto Starshot, que tem como objetivo enviar uma sonda em escala gramatical para a Proxima Centauri em apenas 20 anos. Isso seria possível usando uma vela leve, que seria acelerada pelos lasers para velocidades relativísticas de até 60.000 km / s (37.282 mps), ou 20% da velocidade da luz.
Um conceito de missão semelhante é conhecido como Libélula do projeto, um conceito desenvolvido por uma equipe internacional de cientistas por Tobias Häfner. Curiosamente, essa proposta nasceu do mesmo estudo de design conceitual que inspirou Starshot- que foi hospedado pela Iniciativa para Estudos Interestelares (i4iS) em 2013.
Gostar Starshot, a Libélula O conceito exige uma vela leve movida a laser que reboque uma espaçonave até velocidades relativísticas. Contudo, Libélula a sonda seria significativamente mais pesada que uma sonda em escala de grama, o que permitiria a inclusão de mais instrumentos científicos. A sonda também seria desacelerada por uma vela magnética na chegada.
Embora missões como essas provavelmente custe cerca de US $ 100 bilhões para desenvolvimento, Long certamente acha que isso está no campo da acessibilidade econômica, dados os possíveis pagamentos. Falando em recompensas, uma missão interestelar teria muito, o que seria esclarecedor e emocionante. Como disse Long:
“A oportunidade de realizar observações de perto de outros sistemas estelares nos daria uma compreensão muito melhor sobre como nosso próprio Sistema Solar se formou e também a natureza das estrelas, galáxias e fenômenos exóticos, como buracos negros, matéria escura e energia escura. Também poderia nos dar melhores previsões para o potencial de sistemas que evoluem para a vida. ”
Há também a possibilidade de que as sondas espaciais que conduzem viagens interestelares a velocidades relativísticas descubram a nova física. Atualmente, os cientistas entendem o Universo em termos de mecânica quântica (o comportamento da matéria no nível subatômico) e Relatividade Geral (matéria na maior das escalas - sistemas estelares, galáxias, superaglomerados, etc.).
Até o momento, todas as tentativas de encontrar uma Grande Teoria Unificada (GUT) - aka. uma teoria de tudo (TOE) - que fundiria essas duas escolas de pensamento fracassou. Long afirma que missões científicas para outros sistemas estelares poderiam muito bem fornecer uma nova síntese, o que nos ajudaria a aprender muito mais sobre como o Universo funciona como um todo.
Mas é claro que nenhuma conversa sobre recompensas seria completa sem mencionar a maior de todas: encontrar vida! Mesmo que fosse apenas uma colônia de micróbios, as implicações científicas seriam imensas. Quanto às implicações de encontrar uma espécie inteligente, as implicações seriam incomensuráveis. Também resolveria a questão atemporal de se a humanidade está ou não sozinha no Universo.
“Encontrar uma vida inteligente seria um divisor de águas, já que se tivéssemos contato com uma espécie e compartilharmos nosso conhecimento uns com os outros, isso terá um efeito profundo em nossas ciências, mas também em nossas filosofias pessoais”, disse Long. "Isso é importante quando se considera a velha questão das origens humanas."
Mas, é claro, muita coisa precisa acontecer antes que essas missões possam ser contempladas. Para iniciantes, os requisitos tecnológicos, mesmo para um conceito tecnicamente viável como Starshot, precisam ser abordados com antecedência. Assim como todos os riscos potenciais associados ao vôo interestelar em velocidades relativísticas.
Mas, acima de tudo, precisaremos saber com antecedência para onde enviar essas missões, a fim de maximizar o retorno científico de nosso investimento. É aqui que a astronomia e a astrofísica tradicionais terão um grande papel. Conforme Long explicou:
Antes de qualquer missão ser lançada em outros sistemas estelares, será necessário primeiro caracterizar o valor científico de visitar esses sistemas antecipadamente, o que exigirá as plataformas de observação astronômica de longo alcance. Então, uma vez lançadas as sondas, elas também ajudarão a calibrar nossas medições da escala de distância cósmica, o que também ajudará a melhorar nossos instrumentos astronômicos. É claro, portanto, que qualquer espécie que aspire a ser esclarecida sobre o universo e seu lugar nele deve adotar as duas formas de investigação, uma vez que se aprimoram.
Pode levar muitas décadas até que a humanidade esteja preparada para comprometer tempo, energia e recursos a uma missão interestelar. Ou pode ser apenas uma questão de anos até que as propostas existentes tenham todas as questões técnicas e logísticas resolvidas. De qualquer maneira, quando uma missão interestelar for montada, será um evento importante e extremamente histórico.
E quando começar a enviar dados dos sistemas estelares mais próximos, será um evento sem paralelo na história. Além dos avanços necessários em tecnologia, tudo o que é necessário é a vontade de realizar os investimentos cruciais.
