Interestelar. Ciência nos bastidores "- um livro para quem não está satisfeito com o filme

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 04:08

Lifehacker publica trecho de livro de Kip Thorne, físico teórico americano, autor da ideia do filme Interestelar. Muitas teorias e ideias físicas modernas estão entrelaçadas no enredo do quadro, cuja explicação, em sua maior parte, acabou por estar nos bastidores. Portanto, temos certeza de que o livro irá agradar tanto aos fãs de cinema quanto aos interessados em física.

Voo interestelar

Na primeira reunião, o professor Brand conta a Cooper sobre as expedições de Lázaro para encontrar um novo lar para a humanidade. Cooper responde: “Não há planetas habitáveis no sistema solar, e a estrela mais próxima está a mil anos de distância. Isso é, para dizer o mínimo, inútil. Então, para onde você os mandou, professor? Por que isso é inútil (se não houver um buraco de minhoca à mão), fica claro se você pensar em quão grandes são as distâncias até as estrelas mais próximas.

Distâncias para estrelas mais próximas

A estrela mais próxima (sem contar o Sol) no sistema em que um planeta adequado para a vida pode ser encontrado é Tau Ceti. Está a 11,9 anos-luz da Terra; ou seja, viajando na velocidade da luz, será possível alcançá-la em 11, 9 anos. Teoricamente, pode haver planetas adequados para a vida, que estão mais próximos de nós, mas não muito.

Para avaliar a que distância Tau Ceti está de nós, vamos usar uma analogia em uma escala muito menor. Imagine que esta é a distância de Nova York a Perth, na Austrália - cerca de metade da circunferência da Terra. A estrela mais próxima de nós (novamente, sem contar o Sol) é Proxima Centauri, a 4, 24 anos-luz da Terra, mas não há evidência de que pode haver planetas habitáveis próximos a ela. Se a distância para Tau Ceti é Nova York - Perth, então a distância para Proxima Centauri é Nova York - Berlim. Um pouco mais perto do que Tau Ceti! De todas as espaçonaves não tripuladas lançadas por humanos no espaço interestelar, a Voyager 1, que agora está a 18 horas-luz da Terra, alcançou a mais distante. Sua jornada durou 37 anos. Se a distância até Tau Ceti é a distância de Nova York a Perth, então a distância da Terra até a Voyager 1 é de apenas três quilômetros: desde o Empire State Building até a extremidade sul de Greenwich Village. Isso é muito menos do que de Nova York a Perth.

É ainda mais perto de Saturno da Terra - 200 metros, a duas quadras do Empire State Building até a Park Avenue. Da Terra a Marte - 20 metros, e da Terra à Lua (a maior distância que as pessoas já percorreram) - apenas sete centímetros! Compare sete centímetros com meia volta ao mundo! Agora você entende que salto deve ocorrer na tecnologia para que a humanidade possa conquistar planetas fora do sistema solar?

Velocidade de voo no século XXI

A Voyager 1 (acelerada com estilingues gravitacionais ao redor de Júpiter e Saturno) está se afastando do sistema solar a uma velocidade de 17 quilômetros por segundo. Em Interestelar, a espaçonave Endurance viaja da Terra a Saturno em dois anos, a uma velocidade média de cerca de 20 quilômetros por segundo. A maior velocidade atingível no século 21, ao usar motores de foguete em combinação com estilingues gravitacionais, será, na minha opinião, cerca de 300 quilômetros por segundo. Se viajarmos para Proxima Centauri a 300 quilômetros por segundo, o vôo levará 5.000 anos, e o vôo para Tau Ceti levará 13.000 anos. Algo muito longo. Para chegar a essa distância mais rápido com as tecnologias do século XXI, você precisa de algo como um buraco de minhoca.

Tecnologias de um futuro distante

Cientistas e engenheiros desonestos se esforçaram muito para desenvolver os princípios das tecnologias futuras que tornariam o voo próximo à luz uma realidade. Você encontrará informações suficientes sobre esses projetos na Internet. Mas temo que levará mais de cem anos antes que as pessoas sejam capazes de trazê-los à vida. No entanto, em minha opinião, eles convencem que para civilizações superdesenvolvidas viajar com velocidades de um décimo da velocidade da luz ou mais é bem possível.

Aqui estão três opções de viagens quase leves que considero particularmente interessantes *.

Fusão termonuclear

Fusion é a mais popular dessas três opções. Os trabalhos de pesquisa e desenvolvimento para a criação de usinas de energia com base na fusão termonuclear controlada começaram em 1950, e esses projetos não serão coroados de sucesso total até 2050. Um século de pesquisa e desenvolvimento!

Isso diz algo sobre a escala da complexidade. Deixe que as usinas termonucleares apareçam na Terra em 2050, mas o que pode ser dito sobre os voos espaciais em impulso termonuclear? Os motores dos projetos mais bem-sucedidos serão capazes de fornecer velocidades de cerca de 100 quilômetros por segundo e, no final deste século, presumivelmente até 300 quilômetros por segundo. No entanto, para velocidades próximas à luz, um princípio completamente novo de uso de reações termonucleares será necessário. As possibilidades de fusão termonuclear podem ser avaliadas usando cálculos simples. Quando dois átomos de deutério (hidrogênio pesado) se fundem para formar um átomo de hélio, cerca de 0,0064 de sua massa (cerca de um por cento) é convertido em energia. Se você convertê-lo em energia cinética (energia de movimento) de um átomo de hélio, o átomo adquirirá uma velocidade de um décimo da velocidade da luz **.

Portanto, se conseguirmos converter toda a energia obtida com a fusão do combustível nuclear (deutério) no movimento direcional da espaçonave, chegaremos a uma velocidade de cerca de c / 10, e se formos espertos, um pouco mais alta. Em 1968, Freeman Dyson, um físico notável, descreveu e investigou uma espaçonave primitiva movida a fusão capaz - nas mãos de uma civilização suficientemente avançada - para fornecer velocidades dessa ordem de magnitude. As bombas termonucleares (bombas de "hidrogênio") explodem imediatamente atrás do amortecedor hemisférico, cujo diâmetro é de 20 quilômetros. As explosões empurram a nave para frente, acelerando-a, de acordo com as estimativas mais ousadas de Dyson, para um trigésimo da velocidade da luz. Um design mais avançado pode ser capaz de mais. Em 1968, Dyson chegou à conclusão de que seria possível usar um motor desse tipo antes do final do século XXII, daqui a 150 anos. Acho que essa avaliação é excessivamente otimista.

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Por mais atraentes que todas essas tecnologias do futuro possam parecer, a palavra “futuro” é a chave aqui. Com a tecnologia do século 21, não podemos alcançar outros sistemas estelares em menos de milhares de anos. Nossa única esperança fantasmagórica de um vôo interestelar é um buraco de minhoca, como em Interestelar, ou alguma outra forma extrema de curvatura do espaço-tempo.