Imagine a cena: é um futuro não muito distante e a humanidade começou a construir colônias e habitats em todo o sistema solar. Estamos nos preparando para dar o próximo grande passo no desconhecido - deixando a proteção aconchegante da heliosfera do Sol e nos aventurando no espaço interestelar. Antes que esse futuro possa acontecer, no entanto, há uma coisa importante que geralmente é negligenciada nas discussões sobre esse assunto.
Navegação.
Assim como os marinheiros usaram as estrelas para navegar no mar, os viajantes espaciais podem usar as estrelas para navegar no sistema solar. Só que desta vez, as estrelas que usaremos serão mortas. Uma classe específica de estrelas de nêutrons conhecida como pulsares, definida pelos pulsos repetidos de radiação que emitem. O truque, de acordo com um artigo recente, pode ser o uso de pulsares como uma forma de GPS interplanetário - e possivelmente até interestelar.
Teorias e idéias sobre motores de naves espaciais são abundantes. Fundações como a Icarus Interstellar defendem fortemente o desenvolvimento de novos sistemas de propulsão, com alguns sistemas como os propulsores VASIMR parecendo bastante promissores. Enquanto isso, espera-se que os foguetes de fusão sejam capazes de levar passageiros em uma viagem de ida e volta da Terra a Marte em apenas 30 dias, e pesquisadores de outros lugares estão trabalhando em drives de dobra da vida real, não muito diferentes dos que todos conhecemos e amamos nos filmes.
GPS interplanetário
Mas a navegação é tão importante. Afinal, o espaço é espantosamente vasto e quase vazio. A perspectiva de se perder no vazio é francamente aterrorizante.
Até o momento, isso realmente não tem sido um problema, principalmente porque enviamos apenas um pequeno punhado de embarcações para Marte. Como resultado, atualmente usamos uma confusa mistura de técnicas para rastrear as naves espaciais daqui na Terra - essencialmente rastreá-las com telescópios, enquanto confiamos fortemente em sua trajetória planejada. Isso também é tão preciso quanto nossos instrumentos aqui na Terra, o que significa que, à medida que uma nave fica mais distante, nossa idéia de onde exatamente ela se torna se torna cada vez menos precisa.
Tudo está bem quando temos apenas algumas embarcações para rastrear, mas quando as viagens espaciais se tornam mais facilmente acessíveis e os passageiros humanos estão envolvidos, encaminhar tudo pela Terra começará a se tornar cada vez mais difícil. Esse é particularmente o caso se estamos planejando deixar os limites de nossa estrela em casa - a Voyager 2 está atualmente a 14 horas-luz de distância, o que significa que as transmissões baseadas na Terra levam mais de meio dia para alcançá-la.
Navegar na Terra com tecnologia moderna é bastante simples, graças à variedade de satélites GPS que temos em órbita em todo o mundo. Esses satélites transmitem constantemente sinais que, por sua vez, são recebidos pela unidade GPS que você pode ter no painel do carro ou no bolso. Como em todas as outras transmissões eletromagnéticas, esses sinais viajam na velocidade da luz, dando um pequeno atraso entre quando foram transmitidos e quando são recebidos. Ao usar os sinais de 4 ou mais satélites e cronometrar esses atrasos, uma unidade GPS pode identificar sua localização na superfície da Terra com uma precisão notável.
O sistema de navegação pulsar proposto por Werner Becker, Mike Bernhardt e Axel Jessner, no Instituto Max Planck, funciona de maneira muito semelhante, usando os pulsos emitidos pelos pulsares. Conhecendo a posição e a velocidade iniciais de sua espaçonave, registrando esses pulsos e tratando o Sol como um ponto de referência fixo, você pode calcular sua localização exata dentro do sistema solar.
Considerando que o Sol é fixado dessa maneira, é tecnicamente chamado de referencial inercial e, se você compensar o movimento do Sol através de nossa galáxia, o sistema ainda funcionará perfeitamente quando sair do sistema Solar! Tudo o que você precisa é acompanhar um mínimo de 3 pulsares (idealmente 10, para obter resultados mais precisos), e você pode identificar sua localização com uma precisão surpreendente!
Curiosamente, a idéia de usar pulsares como faróis de navegação remonta a 1974, principalmente após Carl Sagan ter usado pulsares para mostrar a localização da Terra nas placas anexadas às sondas espaciais Pioneer 10 e 11. Se o Projeto Daedalus já tivesse sido construído, poderia ter sido equipado com um sistema não muito diferente do descrito aqui.
Embalagem para longo curso
Becker e seus colegas analisaram os diferentes tipos de pulsar visíveis no céu e escolheram um tipo conhecido como pulsar de rotação como o melhor tipo a ser usado em um sistema de posicionamento galáctico. Em particular, um subtipo desses chamados pulsares de milissegundos é ideal. Por serem mais antigos que a maioria dos pulsares, possuem campos magnéticos fracos, o que significa que demoram muito para diminuir a velocidade de rotação - útil porque pulsares fortemente magnetizados podem às vezes alterar sua velocidade de rotação sem aviso prévio.
Com inúmeros pulsares para escolher, a pergunta se volta para como você pode equipar sua espaçonave para rastreá-los. Os pulsares são mais fáceis de detectar em raios-x ou ondas de rádio; portanto, há uma pequena escolha sobre qual pode ser melhor usar. Essencialmente, tudo acaba sendo uma questão de quão grande é sua espaçonave.
Veículos menores, mais parecidos com as naves espaciais modernas, poderiam usar raios-X para rastrear pulsares. Os espelhos de raios X, como os usados em certos telescópios espaciais em órbita, são compactos e leves, o que significa que alguns poderiam ser adicionados a um sistema de navegação sem aumentar muito a massa total da nave. Eles podem ter a pequena desvantagem de poderem ser facilmente danificados por uma fonte de raios-x muito brilhante, isso não seria um problema, exceto em algumas circunstâncias infelizes.
Por outro lado, se você estiver pilotando uma grande nave espacial entre planetas ou até estrelas, provavelmente usaria ondas de rádio. Em radiofrequências, sabemos muito mais sobre a maneira como os pulsares funcionam, além de podermos medi-los com maior grau de precisão. A única desvantagem é que os radiotelescópios que você precisa instalar em seu navio exigiriam uma área de pelo menos 150 m². Mas se você estivesse pilotando uma nave estelar, esse tipo de tamanho provavelmente não faria muita diferença.
É interessante ter em mente a maneira como os astrônomos costumam usar a analogia dos pulsares como "faróis" ao explicar por que eles parecem pulsar. Se algum dia nos encontrarmos usando-os como auxiliares reais de navegação, essa analogia poderá assumir um significado totalmente novo!
As imagens são usadas aqui com a permissão de Adrian Mann, da Icarus Interstellar, cuja galeria completa pode ser vista online em bisbos.com
