Impulse Drive: sub-velocidade da luz em Star Trek

Os Trekkies ajudaram a definir o universo da ficção científica, juntamente com a tecnologia que o Jornada nas Estrelas promessas de séries, livros e filmes. Uma das tecnologias mais procuradas desses shows é a unidade de dobra. Esse sistema de propulsão é usado nas naves espaciais de muitas espécies no Trekiverse para atravessar o galáxia em tempos surpreendentemente curtos (meses ou anos em comparação com os séculos que levaria "apenas" A velocidade da luz). No entanto, nem sempre há um motivo para usar unidade de dobrae, às vezes, os navios em Star Trek usar impulso poder para ir à velocidade sub-light.

Hoje, as missões exploratórias usam foguetes químicos para viajar pelo espaço. No entanto, esses foguetes têm várias desvantagens. Eles exigem grandes quantidades de propulsor (combustível) e geralmente são muito grandes e pesados. Motores de impulso, como os que existem na nave estelar Empreendimento, adote uma abordagem ligeiramente diferente para acelerar uma espaçonave. Em vez de usar reações químicas para se mover no espaço, eles usam um reator nuclear (ou algo semelhante) para fornecer eletricidade aos motores.

Que a eletricidade supostamente alimenta grandes eletroímãs que usam a energia armazenada nos campos para impulsionar o navio ou, mais provável, superaquecimento do plasma que é colimado por fortes campos magnéticos e cuspido na parte de trás da nave para acelerá-la frente. Tudo parece muito complexo, e é. É realmente factível, mas não com a tecnologia atual.

Efetivamente, os motores de impulso representam um passo à frente dos atuais foguetes movidos a produtos químicos. Eles não vão mais rápido que a velocidade da luz, mas são mais rápidos do que qualquer coisa que temos hoje. Provavelmente é apenas uma questão de tempo até que alguém descubra como construí-los e implantá-los.

Poderíamos algum dia ter motores de impulso?

A boa notícia sobre "algum dia" é que a premissa básica de uma unidade de impulso é cientificamente sólido. No entanto, existem alguns problemas a serem considerados. Nos filmes, as naves estelares são capazes de usar seus motores de impulso para acelerar a uma fração significativa da velocidade da luz. Para atingir essas velocidades, a energia gerada pelos motores de impulso deve ser significativa. Esse é um enorme obstáculo. Atualmente, mesmo com energia nuclear, parece improvável que possamos produzir corrente suficiente para alimentar tais unidades, especialmente para navios tão grandes. Então, esse é um problema a ser superado.

Além disso, os shows geralmente mostram os motores de impulso usados ​​em atmosferas planetárias e em nebulosas, nuvens de gás e poeira. No entanto, todo projeto de acionamentos tipo impulso depende de sua operação no vácuo. Assim que a nave estelar entra em uma região de alta densidade de partículas (como uma atmosfera ou uma nuvem de gás e poeira), os motores se tornam inúteis. Portanto, a menos que algo mude (e você não possa mudar as leis da física, capitão!), Os impulsos permanecem no reino da ficção científica.

Unidades de impulso soam muito bem, certo? Bem, existem alguns problemas com o uso deles, conforme descrito na ficção científica. Um é dilatação do tempo: Sempre que uma nave viaja a velocidades relativísticas, surgem preocupações de dilatação do tempo. Ou seja, como a linha do tempo permanece consistente quando a embarcação está viajando a velocidades próximas da luz? Infelizmente, não há como contornar isso. É por isso que os motores de impulso são frequentemente limitados na ficção científica a cerca de 25% dos velocidade da luz onde os efeitos relativísticos seriam mínimos.

O outro desafio para esses motores é onde eles operam. Eles são mais eficazes no vácuo, mas costumamos vê-los no Trek quando entram nas atmosferas ou chicoteiam através de nuvens de gás e poeira chamadas nebulosas. Os motores, como se imaginava atualmente, não se sairiam bem nesses ambientes, então esse é outro problema que teria que ser resolvido.

Nem tudo está perdido, no entanto. Drives de íons, que usam conceitos muito semelhantes para impulsionar a tecnologia de acionamentos, estão em uso a bordo de naves espaciais há anos. No entanto, devido ao seu alto consumo de energia, eles não são eficientes em acelerar embarcações com muita eficiência. De fato, esses motores são usados ​​apenas como sistemas de propulsão primária em uma nave interplanetária. Isso significa que apenas sondas que viajam para outros planetas carregariam motores de íons. Há uma unidade de íons na espaçonave Dawn, por exemplo, que visa o planeta anão Ceres.

Como os acionamentos de íons precisam apenas de uma pequena quantidade de propulsor para operar, seus motores operam continuamente. Assim, enquanto um foguete químico pode ser mais rápido em acelerar a aeronave, rapidamente fica sem combustível. Nem tanto com uma unidade de íons (ou futuras unidades de impulso). Uma unidade de íons acelerará uma nave por dias, meses e anos. Ele permite que a nave espacial atinja uma velocidade máxima maior, e isso é importante para a travessia do sistema solar.

Ainda não é um motor de impulso. A tecnologia de acionamento de íons é certamente uma aplicação da tecnologia de acionamento por impulso, mas falha em corresponder à capacidade de aceleração prontamente disponível dos motores descritos em Jornada nas Estrelas e outras mídias.

Os futuros viajantes espaciais podem usar algo ainda mais promissor: a tecnologia de acionamento por plasma. Esses motores usam eletricidade para superaquecer o plasma e, em seguida, o ejetam da parte traseira do motor usando poderosos campos magnéticos. Eles têm alguma semelhança com os íons, pois usam tão pouco propulsor que são capazes de operar por longos períodos de tempo, especialmente em relação aos foguetes químicos tradicionais.

No entanto, eles são muito mais poderosos. Eles seriam capazes de impulsionar a nave a uma taxa tão alta que um foguete movido a plasma (usando a tecnologia disponível hoje) poderia levar uma nave a Marte em pouco mais de um mês. Compare essa façanha com os quase seis meses que seriam necessários para uma embarcação com motor tradicional.

É isso Jornada nas Estrelas níveis de engenharia? Nem tanto. Mas é definitivamente um passo na direção certa.

Embora ainda não tenhamos unidades futuristas, elas podem acontecer. Com um maior desenvolvimento, quem sabe? Talvez unidades de impulso como as representadas nos filmes sejam um dia uma realidade.

Editado e atualizado por Carolyn Collins Petersen.