Quebrando as Leis da Física?
25 de novembro de 2016
Por: Paulo Yokota | Seção: Cultura, Editoriais e Notícias | Tags: no noticiário inglês, os cientistas não dominam ainda o pleno conhecimento, poderia ser utilizado para as aeronaves interespaciais, um motor que não necessita de combustível | 4 Comentários »
Isaac Newton descobriu que na física cada ação provoca uma reação igual em direção oposta. Todos os motores necessitariam de combustível para exercerem as suas funções, mas o cientista inglês Roger Shawyer teria descoberto algo diferente que os cientistas ainda não entenderam completamente o que acontece.
A foto do motor que não necessitaria de combustível, constante do artigo publicado no The Economist
Ainda que o movimento obtido seja o mínimo, o relevante é o princípio que aperfeiçoado permitiria voos interplanetários longos, pois as atuais aeronaves não contam com condições de transportar o combustível necessário para atingir planetas distantes. Segundo este cientista, o seu EMDrive (EM significa eletromagnética) converte energia elétrica em linha reta em impulso, sem necessidade de reação, o que seria impossível pelo conhecimento atual da física.
Segundo o artigo publicado no The Economist, mas também mencionado em outros veículos de comunicação social, o EMDrive seria uma cavidade cônica de metal (foto) no qual micro ondas são alimentadas dentro da qual elas saltam ao redor. A radiação eletromagnética não tem massa, mas faz transportar impulso que seria o princípio pelo qual as velas solares trabalham, usando a pressão da luz solar para produzir o impulso. Como se trata de física de ponta, somente especialistas poderiam dar uma explicação mais didática.
Tem havido a divulgação de conhecimentos fantásticos, mas neste caso, além do dr. Shawyer, Harold White e sua equipe no Eagleworks Laboratory de Houston, Texas, que são utilizados pela NASA, também detectaram este impulso, que está relatado na revista científica Journal of Propulsion and Power.
A explicação atual ainda parece romântica e seria um avanço tecnológico através do aproveitamento da física exótica. Alguns argumentam que seria erro de observação, não havendo nenhum movimento. Mas também no passado observou-se que o movimento do astro Mercúrio era inexplicável, mas acabou sendo compreendido pela teoria da relatividade.
De qualquer forma são desafios importantes que se apresentam no momento em que pesquisas adicionais talvez possam apresentar explicações mais plausíveis. Há muito trabalho pela frente.
Vamos a algumas informações importantes:
1 – Laboratório Eagleworks é um pequeno laboratório dentro da NASA, o orçamento do laboratório é mínimo e é bem “periférico” na NASA;
2 – o teste que o EagleWorks fez com o EM Drive não aprova e nem reprova o funcionamento. As forças geradas são pequenas demais pra provar sem sombra de dúvida que algo acontece. Somente indícios. Existem muitos efeitos secundários que poderiam ser responsáveis por tais forças minúsculas, como expansão térmica de componentes, etc. Como isso é ciência, eliminar um por um todos fatores apontados como causas secundárias demora meses/anos, e requer orçamento (o qual a Eagleworks mal tem… vários dos aparatos EMDrive foram montados nas CASAS desses engenheiros da NASA pois na NASA eles estão ocupados com outras coisas);
3 – as teorias do Dr White para o funcionamento do EM Drive diferem RADICALMENTE das teorias do Dr Shawyer. Se o EM Drive realmente funciona, o PORQUE funciona é assunto pra debate ainda, já que cada um que consegue alguma força minuscula com ele tem teorias diferentes;
Mesmo assim, energia negativa é mais teoria do que realidade. E novamente aí entra a polêmica QVF usada pelo Dr White, que através dela acha que conseguiria gerar energia negativa;
4 – mesmo que o EM Drive realmente funcione, a força gerada por ele é pequena demais pra ser usada e dificilmente poderia ser ampliada antes de ser ter uma teoria compreensiva de PORQUE funciona. Décadas de pesquisa. Ainda estamos nos micronewtons. Para naves espaciais interplanetárias, você quer chegar em 1 newton pelo menos;
Enfim, os próprios pesquisadores da Nasa (liderados por Harold “Sonny” White, chefe do laboratório Eagleworks, instalado no Centro Espacial Johnson, em Houston) mantêm uma postura agnóstica com relação à tecnologia controversa, noves fora os resultados positivos. Em seu artigo, eles listam exaustivamente todas as fontes experimentais de erro que poderiam explicar os resultados. Eles particularmente não acreditam que alguma delas esteja gerando um falso positivo, explicando detalhadamente o que fizeram para mitigar os problemas em seu experimento. Mas também admitem que não podem descartar completamente boa parte delas — e sempre pode ser algo em que eles sequer pensaram. De toda forma, um item dessa lista já pôde ser completamente descartado: o ar não tem participação no modesto impulso gerado.
Os testes foram feitos com a acoplagem do dispositivo a um pêndulo de torção, mantidos numa câmara a vácuo. O motor em si lembra basicamente uma secção transversal de um cone. Em seu interior, uma fonte de energia elétrica gera radiação eletromagnética em micro-ondas (o EM do nome), e é isso que, de algum modo, geraria a propulsão. No experimento, esse dispositivo foi alimentado com eletricidade, com diferentes níveis de potência: 40, 60 e 80 watts. A ideia básica do experimento era medir qualquer propulsão que alterasse o padrão de movimento do pêndulo.
Para se certificar de que estavam medindo mesmo o motor em funcionamento, testes foram feitos para gerar propulsão à frente, para trás e nula (usando, ainda, em outra configuração um peso morto equivalente ao dispositivo ligado ao pêndulo para efeito de controle).
“Os dados de impulso para frente, para trás e nulo sugerem que o sistema estava funcionando com uma taxa de empuxo por potência de 1,2 milinewton (mais ou menos 0,1 milinewton) por quilowatt”, escreveram White e seus colegas.
Caro José,
Obrigado pelos comentários nem assunto tão complexo para os leigos.
Paulo Yokota
AFINAL QUAL É O TAMANHO DESTA REVOLUÇÃO?
Bem, vamos supor que, independentemente de como funcione, se o negócio funcionar de fato estamos falando em torno de 1,2 milinewton por quilowatt.
Como comparamos isso com outras formas de propulsão mais conhecidas?
Não podemos colocar isso lado a lado com um foguete de combustão química, porque não tem nem comparação. O foguete ganha de lavada. Os ônibus espaciais americanos, por exemplo, tinham um pico de empuxo de 30,1 meganewtons. Saltamos dos mili (milésimos) para os mega (milhões).
Precisamos de um coice desses, como o do ônibus espacial, para vencer o campo gravitacional terrestre. Então você não pode imaginar decolar do chão com um EM Drive — ao menos não com esse desempenho medido. Seria como tentar soprar numa nave para ela subir !!!
Em compensação, em dez minutos de propulsão o ônibus espacial esgota seu combustível, atinge uma órbita e está à mercê da inércia, sem capacidade de acelerar mais. É nessa hora que o EM Drive, em tese, brilharia. Como ele não usa combustível, poderia acelerar indefinidamente — é o famoso “devagar e sempre”.
Uma tecnologia avançada e recente que mistura um pouco de cada coisa — usa combustível, mas é econômica, e tem empuxo fraco, porém duradouro — é a chamada propulsão iônica. Ela já foi usada com sucesso em algumas espaçonaves, como a sonda Dawn, que está neste momento explorando o planeta anão Ceres, no cinturão de asteroides.
White compara o desempenho do EM Drive medido no laboratório deles com o de um propulsor iônico de última geração. Enquanto cada quilowatt de eletricidade gera 1,2 milinewton de impulso com o EM Drive, um motor de íons geraria 60 milinewtons. Ou seja, uma tecnologia como a embarcada na Dawn é umas 50 vezes melhor que esse EM Drive.
E a Dawn, não custa lembrar, levou quatro anos para ir da Terra até o cinturão de asteroides, que fica aquém da órbita de Júpiter — logo ali na esquina, se estamos sonhando em voo interestelar.
Então, importante, pelo menos no momento, não podemos se prender muito a números incríveis que têm sido atirados por aí, como ir à Lua em quatro horas, a Marte em 70 dias e a Plutão em 18 meses.
Enfim, de onde a galera tira esses números, então?
De uma extrapolação que White e sua equipe fizeram em outro momento, supondo que se pudesse chegar a um nível de propulsão de 0,4 newtons por quilowatt — um desempenho pouco mais de 300 vezes maior que o medido.
Com esse mesmo desempenho, ir até Proxima Centauri, a estrela mais próxima, a 4,25 anos-luz, levaria 122 anos. Se fosse possível melhorar o desempenho por um fator de dez, para 4 newtons por quilowatt, a viagem levaria 29,9 anos.
Legal, né?
Mas é 4.000 vezes mais do que o desempenho medido, e esse desempenho ainda pode nem ser real!
Moral da história: ainda temos um longo caminho a percorrer…
A boa notícia é que, como nem sabemos como isso poderia funcionar, no momento em que descobrirmos, teremos capacidade de projetar essas coisas para funcionarem com mais eficiência. E aí talvez descubramos que é possível fazer esse salto de 4.000 vezes no desempenho.
Por ora, no entanto, a aposta mais segura para missões interestelares é a tecnologia de velas com propulsão a laser, desenvolvida pelo projeto Breakthrough Starshot. Pelo menos, ela não envolve nenhuma física maluca. E, de toda forma, é muito legal vermos diferentes alternativas aparecendo. Sinal de que, cedo ou tarde, vamos matar essa charada e descobrir como viajar entre as estrelas.
Quem sabe até mais depressa que a própria luz? Harold White também trabalha numa linha de pesquisa que tenta criar uma dobra espacial, encolhendo a distância entre dois pontos, à moda de “Star Trek”. Mas o progresso aí é ainda mais lento que o dos EM Drives. Ou seja, não prenda a respiração.
Caro José,
Como V. observou, temos um longo caminho a percorrer, mas como todas as inovações que ocorreram nas últimas décadas, até algumas ideias que eram consideradas quase malucas estão se viabilizando. Por exemplo, no caso da capacidade de cálculos dos recentes supercomputadores onde os chineses estão se destacando, e agora os japoneses também incluíram como setores prioritários. Sou otimista diante do que a humanidade veio demonstrando que é capaz de incorporar como conhecimentos que ajudam a aumentar a sua eficiência.
Paulo Yokota