Viagens espaciais: para ir mais longe, precisamos de gravidade

Em meados do século XVII, o padre e escritor Richard Lassels escreveu: “Se o mundo é um grande livro, aquele que não viaja lê sempre a mesma página”. Trezentos e cinquenta anos depois, nosso desejo de viajar continua o mesmo, mas hoje esse livro parece pequeno demais para as ambições humanas.

Queremos viajar pelo espaço, conhecer outros mundos, “audaciosamente indo onde nenhum homem jamais esteve”. Mas, se quisermos ler outros livros da biblioteca do Universo, ainda precisamos desenvolver novas tecnologias de propulsão e resolver alguns desafios relacionados à saúde humana. E, entre eles, um dos mais importantes não tem muita gravidade.

Sim… por mais divertidas que sejam as brincadeiras, os experimentos e os trocadilhos que podemos fazer com a ausência de gravidade, o organismo humano não foi preparado para viver sem ela por muito tempo. Sem a carga mecânica proporcionada pela gravidade, nossos músculos e ossos começam a perder massa, os fluidos do corpo se redistribuem e nosso sistema de equilíbrio “vai pro espaço”. Até o sistema cardiovascular passa por mudanças importantes. Os astronautas da Estação Espacial Internacional experimentam esses efeitos durante meses e também nos ajudam a desenvolver maneiras de reduzir seus impactos. Ainda assim, eles não podem ser desprezados em viagens muito mais longas.

Se conseguirmos desenvolver motores suficientemente eficientes, uma viagem a Marte poderá ser realizada em poucos meses, um período longo, mas ainda administrável. Porém, e se quisermos ir além? Viajar para as regiões mais distantes do Sistema Solar? Ou, em um futuro ainda mais distante, atravessar o espaço entre as estrelas?

Nesse caso, talvez não seja suficiente simplesmente construir motores mais potentes. Precisaremos também construir ambientes nos quais os seres humanos possam permanecer saudáveis durante viagens extremamente longas.

Na ficção científica, isso costuma ser fácil. Basta apertar um botão e pronto: a gravidade está ligada. Todos voltam a andar normalmente, economizando uma boa quantia do orçamento de efeitos especiais.

Na realidade, porém, não existe um botão de “ligar gravidade”. Mas existem maneiras de produzir, dentro de uma nave, uma aceleração que tenha efeitos semelhantes. Uma delas é fazer a própria nave, ou parte dela, girar. Outra é acelerar continuamente em uma determinada direção. São soluções fisicamente possíveis e que funcionam muito bem no papel. Só que, na prática, a coisa é bem mais complicada.

A ideia da nave giratória é antiga. Desde os primeiros conceitos de estações espaciais imaginados por Wernher von Braun, estruturas rotativas aparecem como uma maneira de proporcionar aos ocupantes uma sensação semelhante à gravidade terrestre. Essa solução já apareceu inúmeras vezes no cinema, inclusive na nave Hermes, de “Perdido em Marte”.

E a ideia parece simples. Uma estrutura gira, produzindo uma aceleração centrífuga que mantém nossos corpos contra o piso, e temos a sensação de peso. Só que essa aceleração depende diretamente do tamanho da estrutura e da velocidade com que ela gira.

Para se ter ideia, uma estrutura com apenas 20 metros de diâmetro teria que girar quase 10 vezes por minuto para produzir uma aceleração equivalente à gravidade terrestre. Com 100 metros de diâmetro, seriam aproximadamente 4,2 rotações por minuto. Com 200 metros, cerca de 3 rotações por minuto. E, mesmo em uma estrutura gigantesca, com 2 quilômetros de diâmetro, ainda seria necessário quase uma rotação por minuto para gerar essa gravidade.

Para uma estrutura de 200 metros, por exemplo, a velocidade na extremidade seria de aproximadamente 112 quilômetros por hora. E quanto mais rapidamente a estrutura gira, maiores podem ser os efeitos de Coriolis, que podem causar desconforto e tontura. Ou seja: para tornar a rotação mais confortável, precisamos aumentar o tamanho da nave, trazendo uma série de outros problemas de engenharia.

Mas existe uma forma ainda mais elegante de gerar uma força equivalente à da gravidade: acelerar a nave continuamente. Se uma nave pudesse acelerar a 9,8 metros por segundo ao quadrado, os ocupantes sentiriam uma força semelhante ao próprio peso na Terra, sem precisar de nenhuma estrutura giratória. O problema é que, para manter essa “gravidade”, precisaríamos continuar acelerando continuamente.

Mantendo essa aceleração, depois de apenas uma hora, a nave já estaria viajando a cerca de 35 quilômetros por segundo. Depois de duas horas e meia, estaria passando pela órbita da Lua a quase 90 quilômetros por segundo. Poderíamos chegar a Marte em menos de dois dias, acelerando metade do caminho e desacelerando durante a outra metade, gerando uma gravidade semelhante à terrestre durante praticamente todo o trajeto.

Seria fantástico se alcançássemos essa capacidade um dia. Poderíamos inclusive pensar em viagens interestelares. Só que, para isso, precisaríamos de motores extremamente eficientes ou levar uma quantidade obscena de propelente. E, mesmo que conseguíssemos alcançar essa tecnologia, encontraríamos uma limitação fundamental da física: a velocidade da luz.

Pela Relatividade Especial de Einstein, nenhum objeto com massa pode alcançar a velocidade da luz. Conforme nos aproximamos dela, cada aumento adicional de velocidade exige uma quantidade cada vez maior de energia. Para atingir exatamente a velocidade da luz, seria necessária uma quantidade infinita de energia.

Talvez por isso uma solução intermediária seja mais realista: a gravidade parcial. A Lua possui cerca de 16% da gravidade terrestre; Marte, aproximadamente 38%. Uma estrutura giratória com 200 metros de diâmetro precisaria girar a cerca de 1,2 rotações por minuto para produzir a gravidade lunar. Para uma gravidade equivalente à de Marte, seriam aproximadamente 1,8 rotações por minuto. Complexo, mas bem mais simples do que produzir 1G, embora ainda não saibamos se esses níveis seriam suficientes para preservar a saúde humana durante anos.

Resumindo: mesmo essas soluções aparentemente mais simples estão muito além das nossas capacidades atuais. Isso não significa que viagens espaciais sejam impossíveis. Significa apenas que algumas delas exigirão tecnologias que ainda não desenvolvemos.

Se o mundo é um grande livro, que lemos através de nossas viagens, conhecer outros mundos é como folhear novos livros da nossa biblioteca cósmica. E, para alcançarmos as prateleiras mais elevadas, precisamos de uma escada que ainda não temos. Precisamos desenvolver tecnologias que nos permitam viajar pelo espaço, com os olhos nas estrelas mas mantendo nossos pés no chão.

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