É difícil viver em um universo relativístico, onde até as estrelas mais próximas estão tão distantes e a velocidade da luz é absoluta. Não é de admirar que as franquias de ficção científica usem rotineiramente o FTL (Faster-than-Light) como um dispositivo de plotagem. Aperte um botão, pressione uma pétala e esse sofisticado sistema de acionamento - cujo funcionamento ninguém pode explicar - nos enviará para outro local no espaço-tempo.
No entanto, nos últimos anos, a comunidade científica ficou compreensivelmente entusiasmada e cética com relação às alegações de que um conceito específico - o Alcubierre Warp Drive - pode ser realmente viável. Esse foi o tema de uma apresentação feita no Fórum Americano de Propulsão e Energia do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica , que aconteceu de 19 a 22 de agosto em Indianápolis.
Esta apresentação foi conduzida por Joseph Agnew - um engenheiro de graduação e assistente de pesquisa da Universidade do Alabama no Centro de Pesquisa de Propulsão (PRC) de Huntsville . Como parte de uma sessão intitulada "O futuro da propulsão nuclear e revolucionária", Agnew compartilhou os resultados de um estudo que ele conduziu intitulado " Um exame da teoria e da tecnologia de urdidura para determinar o estado da arte e a viabilidade ".
Conceito do artista de uma nave espacial usando um Alcubierre Warp Drive. Crédito: NASA
Como Agnew explicou a uma casa lotada, a teoria por trás de um sistema de propulsão de dobra é relativamente simples. Originalmente proposto pelo físico mexicano Miguel Alcubierre em 1994, esse conceito para um sistema FTL é visto pelo homem como uma solução altamente teórica (mas possivelmente válida) para as equações do campo de Einstein , que descrevem como espaço, tempo e energia em nosso universo interagem.
Em termos leigos, o Alcubierre Drive realiza viagens FTL esticando o tecido do espaço-tempo em uma onda, fazendo com que o espaço à frente se contraia enquanto o espaço atrás dele se expande. Em teoria, uma espaçonave dentro dessa onda seria capaz de montar essa "bolha de dobra" e atingir velocidades além da velocidade da luz. Isto é o que é conhecido como "Alcubierre Metric".
Interpretado no contexto da Relatividade Geral , o interior dessa bolha de dobra constituiria o referencial inercial para qualquer coisa dentro dela. Da mesma forma, essas bolhas podem aparecer em uma região anteriormente plana do espaço-tempo e exceder a velocidade da luz. Como a nave não está se movendo no espaço-tempo (mas se movendo no espaço-tempo), os efeitos relativísticos convencionais (como a dilatação do tempo) não se aplicariam.
Em suma, o Alcubierre Metric permite viagens FTL sem violar as leis da relatividade no sentido convencional. Como Agnew disse ao Universe Today por e-mail, ele se inspirou nesse conceito desde o ensino médio e o segue desde então:
“Eu mergulhei mais na matemática e na ciência e, como resultado, comecei a me interessar por ficção científica e teorias avançadas em uma escala mais técnica. Comecei a assistir Star Trek, a série Original e The Next Generation, e notei como eles haviam previsto ou inspirado a invenção de telefones celulares, tablets e outras comodidades. Pensei em algumas das outras tecnologias, como torpedos de fótons, phasers e warp drive, e tentei pesquisar o que a 'ciência da jornada nas estrelas' e o 'equivalente da ciência do mundo real' tinham a dizer sobre isso. Tropecei no artigo original de Miguel Alcubierre e, depois de digeri-lo por um tempo, comecei a buscar outras palavras-chave e papéis e aprofundar a teoria. ”
Embora o conceito tenha sido geralmente descartado por ser inteiramente teórico e altamente especulativo, ele teve uma nova vida soprada nos últimos anos. O crédito para isso se deve em grande parte ao Dr. Harold "Sonny" White, líder da equipe de propulsão avançada do Laboratório Avançado de Física de Propulsão do Johnson Space Center da NASA (também conhecido como "Eagleworks Laboratory").
Durante o Simpósio de 100 Estrelas de 2011, o Dr. White compartilhou alguns cálculos atualizados da Métrica de Alcubierre, que foram objeto de uma apresentação intitulada " Warp Field Mechanics 101 " (e um estudo com o mesmo nome). Segundo o Dr. White, a teoria de Alcubierre era sólida, mas precisava de alguns testes e desenvolvimento sérios. Desde então, ele e seus colegas vêm fazendo essas mesmas coisas através do Eagleworks Lab.
Na mesma linha, Agnew passou grande parte de sua carreira acadêmica pesquisando a teoria e a mecânica por trás da mecânica da dobra. Sob a orientação do Dr. Jason Cassibry - professor associado de engenharia aeroespacial e membro do corpo docente do Centro de Pesquisa de Propulsão do UAH - o trabalho de Agnew culminou em um estudo que aborda os principais obstáculos e oportunidades apresentados pela pesquisa em mecânica da urdidura.
Como relatado por Agnew, um dos maiores é o fato de o conceito de "unidade de dobra" ainda não ser levado muito a sério nos círculos científicos:
"Na minha experiência, a menção de warp drive tende a trazer risadas para a conversa porque é muito teórica e sai da ficção científica. De fato, muitas vezes é recebido com comentários desdenhosos e usado como um exemplo de algo totalmente estranho, que é compreensível. Sei que, no meu caso, inicialmente o agrupei mentalmente na mesma categoria dos conceitos superluminais típicos, uma vez que obviamente todos violam a suposição de que "velocidade da luz é a velocidade máxima". Não foi até que eu mergulhei na teoria com mais cuidado que percebi que não tinha esses problemas. Penso que haveria / haverá muito mais interesse quando os indivíduos se aprofundarem no progresso que foi feito. A natureza historicamente teórica da idéia também é, em si mesma, um provável impedimento,"
Impressão artística da fusão de buracos negros binários, uma das principais causas de eventos de ondas gravitacionais. Crédito: LIGO / A. Simonnet.
Enquanto o campo ainda está em sua infância, houve uma série de desenvolvimentos recentes que ajudaram. Por exemplo, a descoberta de ondas gravitacionais de ocorrência natural (GWSs) por cientistas da LIGO em 2016 , que confirmaram uma previsão feita por Einstein há um século e provam que a base para o movimento da urdidura existe na natureza. Como Agnew indicou, este é talvez o desenvolvimento mais significativo, mas não o único:
“ Nos últimos 5 a 10 anos, houve um excelente progresso ao longo das linhas de previsão dos efeitos esperados do impulso, determinando como alguém poderia trazê-lo à existência, reforçando suposições e conceitos fundamentais e, minha opinião pessoal. formas favoritas de testar a teoria em laboratório.
“A descoberta do LIGO, alguns anos atrás, foi, na minha opinião, um enorme salto em frente na ciência, uma vez que provou, experimentalmente, que o espaço-tempo pode 'deformar' e dobrar-se na presença de enormes campos gravitacionais, e isso é propagado por todo o mundo. universo de uma maneira que possamos medir. Antes, havia um entendimento de que provavelmente era esse o caso, graças a Einstein, mas sabemos com certeza agora. ”
Como o sistema depende da expansão e compactação do espaço-tempo, disse Agnew, essa descoberta demonstrou que alguns desses efeitos ocorrem naturalmente. "Agora que sabemos que o efeito é real, a próxima pergunta, em minha opinião, é: 'como o estudamos e podemos gerá-lo nós mesmos no laboratório?'", Acrescentou. "Obviamente, algo assim seria um enorme investimento de tempo e recursos, mas seria extremamente benéfico".
Obviamente, o conceito Warp Drive requer suporte adicional e numerosos avanços antes que a pesquisa experimental seja possível. Isso inclui avanços em termos da estrutura teórica, bem como avanços tecnológicos. Se estes são tratados como problemas de tamanho pequeno em vez de um grande desafio, disse Agnew, é certo que haverá progresso:
“Em essência, o que é necessário para uma unidade de dobra é uma maneira de expandir e contratar o espaço-tempo à vontade e de maneira local, como em torno de um pequeno objeto ou navio. Sabemos com certeza que densidades de energia muito altas, na forma de campos EM ou massa, por exemplo, podem causar curvatura no espaço-tempo. No entanto, são necessárias quantias enormes para isso, com nossa análise atual do problema. ”
“Por outro lado, as áreas técnicas devem tentar refinar o equipamento e o processo o máximo possível, tornando essas densidades de alta energia mais plausíveis. Acredito que exista uma chance de que, uma vez que o efeito possa ser duplicado em escala de laboratório, leve a um entendimento muito mais profundo de como a gravidade funciona e abra a porta para algumas teorias ou brechas ainda não descobertas. Suponho que, para resumir, o maior obstáculo é a energia e, com isso, os obstáculos tecnológicos, necessitando de campos EM maiores, equipamentos mais sensíveis etc. "
A enorme quantidade de energia positiva e negativa necessária para criar uma bolha de dobra continua sendo o maior desafio associado ao conceito de Alcubierre. Atualmente, os cientistas acreditam que a única maneira de manter a densidade de energia negativa necessária para produzir a bolha é através de matéria exótica. Os cientistas também estimam que a necessidade total de energia seria equivalente à massa de Júpiter.
No entanto, isso representa uma queda significativa em relação às estimativas de energia anteriores, que alegavam que seria necessária uma massa de energia equivalente a todo o Universo. No entanto, uma quantidade exótica de massa exótica de Júpiter ainda é proibitivamente grande. A esse respeito, ainda é necessário fazer um progresso significativo para reduzir os requisitos de energia a algo mais realista.
A única maneira previsível de fazer isso é através de novos avanços na física quântica, mecânica quântica e metamateriais, diz Agnew. Quanto ao lado técnico, será necessário avançar ainda mais na criação de supercondutores, interferômetros e geradores magnéticos. E, claro, há a questão do financiamento, que é sempre um desafio quando se trata de conceitos que são considerados "lá fora".
Mas, como afirma Agnew, esse não é um desafio intransponível. Considerando o progresso que foi feito até agora, existemRazão, motivo ser positivo sobre o futuro:
“A teoria confirma até o momento que vale a pena prosseguir, e agora é mais fácil do que antes fornecer evidências de que é legítima. Em termos de justificativas para alocação de recursos, não é difícil ver que a capacidade de explorar além do nosso Sistema Solar, mesmo além da nossa galáxia, seria um enorme salto para a humanidade. E o crescimento da tecnologia resultante dos limites da pesquisa certamente seria benéfico. ”
Como aviônicos, pesquisa nuclear, exploração espacial, carros elétricos e propulsores de foguetes reutilizáveis, o Alcubierre Warp Drive parece destinado a ser um daqueles conceitos que terão que abrir caminho para o alto. Mas se esses outros casos históricos são alguma indicação, eventualmente ele pode passar por um ponto sem retorno e de repente parecer inteiramente possível!
E dada a nossa crescente preocupação com os exoplanetas (outro campo explosivo da astronomia), não faltam pessoas que esperam enviar missões a estrelas próximas para procurar planetas potencialmente habitáveis. E como os exemplos mencionados certamente demonstram, às vezes, tudo o que é necessário para fazer a bola rolar é um bom empurrão ...
Fonte - Universe Today
Fonte - Universe Today
