Tralhando em um laboratório imune a
vibrações, construído especialmente para esse fim, a equipe está tentando
determinar se uma viagem mais rápida do que a luz poderia ser possível. Dobra
espacial. Como em "Star Trek".
"O espaço vem se expandindo desde
o Big Bang, há 13,7 bilhões de anos", disse White, 43, físico e engenheiro
de propulsão avançada que dirige o projeto de pesquisa. "Sabemos, ao
examinar alguns modelos cosmológicos, que houve períodos iniciais do Universo
em que ocorreu uma inflação explosiva, onde dois pontos teriam se afastado mutuamente
a velocidades muito elevadas."
"A natureza é capaz de fazer
isso. Então a pergunta é se podemos fazer o mesmo."
"Não excederás a velocidade da
luz", postulou Einstein, o que basicamente significa impor um limite
galáctico de velocidade.
Mas, em 1994, o cientista mexicano
Miguel Alcubierre teorizou que velocidades superiores à da luz seriam possíveis
sem contradizer Einstein.
A teoria de Alcubierre envolvia o
aproveitamento da expansão e da contração do espaço. Sob essa hipótese, uma
nave continuaria sem poder exceder a velocidade da luz numa região específica
do espaço. Mas um sistema teórico de propulsão que ele esboçou manipulava o
espaço-tempo ao gerar uma "bolha de dobra" que expandiria o espaço
num lado da nave e o contrairia no lado oposto.
"Dessa forma, a nave espacial
será empurrada pelo próprio espaço-tempo para longe da Terra e puxada na
direção de uma estrela distante", escreveu ele.
Mas o estudo de Alcubierre era
puramente teórico e sugeria obstáculos intransponíveis. Ele dependia, entre
outras coisas, de enormes quantidades de um tipo de "matéria exótica"
que violasse as leis típicas da física.
White acredita que os avanços obtidos
por ele e por outros tornaram menos implausível o conceito de dobra espacial.
Entre outras coisas, ele redesenhou a nave espacial teórica capaz de viajar
nessas dobras --e em especial o anel ao seu redor, que é crucial para o sistema
de propulsão-- de uma forma que ele acredita que reduziria grandemente as
exigências energéticas.
Ele se apressa em apresentar
ressalvas, dizendo que sua pesquisa está apenas tentando provar que uma
microscópica bolha de dobra pode ser detectada em um laboratório. "Não
estamos atrelando isso a uma nave espacial."
Teoricamente, uma dobra espacial
poderia reduzir o tempo de viagens interestelares de dezenas de milhares de
anos para semanas.
"Minha opinião pessoal é de que
essa ideia ainda é maluca", disse Edwin Taylor, ex-editor da revista
"The American Journal of Physics" e pesquisador sênior do Instituto
de Tecnologia de Massachusetts. "Confira comigo daqui a alguns
séculos."
Mas o físico Richard Obousy,
presidente da ONG Icarus Interstellar, composta por voluntários que colaboram
no projeto de uma nave espacial, disse que não se trata de um simples devaneio.
"Tendemos a superestimar o que podemos fazer em curtas escalas de tempo,
mas acho que subestimamos enormemente o que podemos fazer em escalas temporais
mais prolongadas", disse ele sobre o trabalho de White, que é seu amigo e
colaborador da Icarus.
O astrofísico Neil deGrasse Tyson, do
Museu Americano de História Natural, disse que a viabilidade das viagens
interestelares dependeria de algum salto para além da nossa atual tecnologia.
"Na minha leitura", disse
ele, "a ideia de uma dobra espacial que funcione continua sendo
inconcebível, mas o importante é que as pessoas estão pensando a respeito
-lembrando a todos nós que a ânsia por explorar continua correndo fundo na
nossa espécie".
Propulsão
Alcubierre
A Propulsão
de Alcubierre (ou Dobra Espacial) é um modelo matemático teórico para uma
forma de viagem espacial mais rápida que a luz, utilizada na série de ficção
científica Jornada nas Estrelas.
Em 1994, o
físico mexicano Miguel Alcubierre propôs um método de alongamento do espaço em
uma onda que, em teoria, poderia fazer com que o tecido do espaço à frente de
uma nave espacial se contraia, enquanto que o tecido que está atrás da nave se
expanda. A nave se deslocaria surfando esta onda dentro de uma região
conhecida como bolha de dobra, onde as características normais do tecido
espaço-tempo se manteriam inalteradas. Uma vez que a nave não estaria se
movendo dentro desta bolha, mas transportada junto com ela, os efeitos de
dilatação do tempo previstos pela Teoria da Relatividade Especial não se
aplicariam à nave, mesmo com a altíssima velocidade de deslocamento em relação
ao espaço normal em volta da nave. Além disso, esse método de viagem não
implica realmente em se deslocar mais rápido que a luz, uma vez que no interior
da bolha, a luz continuaria a ser mais rápida que a nave.
Assim, a
Propulsão Alcubierre não contradiz a alegação tradicional da relatividade que
proíbe que um objeto com massa seja mais rápido que a luz. No entanto, não se
conhecem métodos para criar uma bolha de dobra em uma região do espaço, ou de
deixar a bolha, uma vez lá dentro, de modo a Propulsão Alcubierre continua a
ser um conceito teórico.
A Medida Alcubierre define a chamada propulsão de dobra
espacial. Esta é um tubo de Lorentzian que, se interpretada no contexto da relatividade
geral, apresenta características parecidas com a dobra espacial de Jornada nas
Estrelas: uma bolha de dobra aparece no anteriormente plano tecido do
espaço-tempo e se move a velocidade superluminal de forma efetiva. Os
habitantes da bolha não sentem efeitos inerciais. Os objetos dentro da bolha
não viajam (localmente) mais rápida do que a luz, em vez disso, o espaço à sua
volta se move para que os objetos cheguem ao seu destino mais rápido do a luz
viajaria, caso a viagem se fizesse em espaço normal.
Para
aqueles familiarizados com os efeitos da relatividade especial, tal como a
dilatação do tempo, a métrica Alcubierre aparentemente tem alguns aspectos
peculiares. Em particular, Alcubierre demonstrou que, mesmo quando a nave
espacial está acelerando, ela viaja em queda livre. Em outras palavras, uma
nave usando a dobra para acelerar e desacelerar estará sempre em queda livre, e
a tripulação não teria nenhuma sensação de aceleração. Enormes forças
gravitacionais estarão presentes junto à fronteira da bolha de dobra, devido à
grande curvatura do espaço lá, mas de acordo com a especificação da medida,
estas seriam muito pequenas dentro do volume ocupado pela nave.
A forma
original da teoria de dobra, e as variações mais simples dela, foram escritas
com o formalismo de Arnowitt, Deser e Misner, que é frequentemente utilizado em
discutir a forma inicial da relatividade geral. Isto pode explicar o equívoco
generalizado de que este espaço-tempo é uma solução da equação de campo
relatividade geral. Métricas escritas dentro do formalismo ADM são adaptadas a
uma determinada família de observadores inerciais, mas os observadores não são
fisicamente distinguíveis das outras famílias. Alcubierre interpretou esta "bolha
de dobra" em termos de contração do espaço à frente da bolha e expansão
atrás. Mas essa interpretação pode ser ilusória, uma vez que a contração e
expansão atualmente se referem ao movimento relativo próximo de observadores do
tipo da família ADM.
Na
relatividade geral, primeiramente se especifica uma distribuição de matéria e
energia de forma plausível, e em seguida se verifica a geometria do
espaço-tempo associado. Mas também é possível solucionar as equaçõs de campo de
Einstein na outra direção: primeiro especificando uma medida e, em seguida,
encontrando um tensor associado a ela. Foi isso que Alcubierre fez. Esta forma
significa que a solução pode violar diversas condições de energia e requerer
matéria exótica. A necessidade de matéria exótica leva à questão de se é
realmente possível encontrar uma forma de ditribuir a matéria em um
espaço-tempo inicial onde não exista uma "bolha de dobra", de forma a
criar essa bolha posteriormente. Mas ainda existe outro problema, de acordo com
Serguei Krasnikov, pode ser impossível criar a bolha sem que se force a matéria
exótica a se mover mais rápido que a luz, o que implicaria na existência de táquions.
Alguns métodos têm sido sugeridos para evitar o problema da movimento
taquiônico, mas provavelmente iriam gerar uma singularidade nua na frente da
bolha.
No universo ficcional de Star Trek, a dobra
espacial (ou warp drive em inglês) é uma forma de propulsão mais
rápida que a luz (FTL). Geralmente, ela é representada como sendo capaz de
impulsionar uma espaçonave ou outros objetos a muitos múltiplos da velocidade
da luz, ao mesmo tempo que evita os problemas associados a dilatação do tempo.
Ela também é apresentada no jogo de computador Stars! e no filme Starship
Troopers, bem como nos jogos de computador StarCraft e Eve Online.
Não é capaz, via de regra, de criar uma viagem instantânea entre dois pontos a
velocidade infinita, como tem sido sugerido em outras obras de ficção
científica usando tecnologias teóricas tais como hiperdrive, salto
hiperespacial e Motor de Improbabilidade Infinita. Ela é denominada FTL
(Faster Than Light) nos romances Titan. Uma diferença entre a
dobra espacial (ou warp drive) e o hiperespaço é que, diferentemente do
hiperespaço, a nave não entra num universo ou dimensão diferente, ela cria uma
pequena "bolha" de tempo-espaço normal ao seu redor. Naves em dobra
podem interagir com objetos no espaço normal.
Para
executar a dobra espacial, um propulsor de dobra criaria uma espécie de
funil, estreito à sua frente e largo à suas costas, e logo depois dilataria sua
frente, comprimindo suas costas, pelo qual passaria a espaçonave envolta em sua
bolha de dobra. Para quem estivesse dentro dessa bolha, a nave estaria
viajando a uma velocidade comum (inferior à da luz),
mas para quem estivesse fora, ela deslocar-se-ia a uma velocidade milhares ou
mesmo milhões de vezes maior do que a da luz.
Um exemplo
seria um tubo de 1,0 metro de diâmetro que se afunila para 0,5 metro, o fluido
que corre forçado pelo seu interior a, digamos, 100 unidades de força, passaria
bem mais rápido pelo diâmetro menor. E se houver outros afunilamentos
sucessivos até às medidas nanômicas, esse fluido (agora teria que ser um
superfluido, como o Condensado de Bose-Einstein) estaria transitando a
velocidades espantosas, principalmente se a força que o empurra fosse aumentada
para 1.000.000.000 de unidades de força, e o diâmetro do tubo voltar a ser
igual ou maior de 1 metro ao final.
Nesta
hipótese, a nave se achataria e afunilaria até se transformar em um fio do
diâmetro de alguns átomos, atingindo um comprimento de alguns anos luz, ou
seja, todos os átomos da nave, inclusive os dos seus tripulantes, se ordenariam
em fila indiana até o limite permitido de todas as suas ligações quânticas, se
comportando como um superfluido, isso em alguns segundos, alcançando estrelas
facilmente apenas pelo tamanho que se transformou o fio.
A
possibilidade de comprimir átomos num pequeno espaço é o que se vê nos buracos
negros.
No
universo ficcional de Star Trek, o warp drive é o meio de propulsão
usado para se atingir outras estrelas e planetas na nossa galáxia. Em tal
universo, a velocidade da nave estelar é dada em "factores Warp",
iniciando-se em Warp 1 até 9,99 (sendo que o máximo ficcional, Warp 10,
exigiria energia infinita para ser atingido).
Em todo o
enredo de TOS (The Original Serie - A Série Original), a velocidade de Warp é
regida pela equação: v = c x Warp ^ (10/3), v é a velocidade da nave e c
a Constante velocidade da luz e Warp é a velocidade de dobra desejada. Ou seja,
quando o capitão Kirk ordena dobra 6, significa que a nave viajará a cerca de
392 vezes a velocidade da luz:
No
episódio "The Changeling", de TOS, quando a USS Enterprise é invadida
por uma sonda alienígena auto-consciente, esta faz alterações nos motores da
nave, fazendo com que essa atinja warp 12 (3.956 C).
Para
evitar velocidades absurdas, os produtores criaram um hipotético limite para a
velocidade Warp, conhecido como "Barreira Warp 10".
Esse
limite é explicado pelo fato que quanto mais se desdobra o continnum
espaço-tempo, mais o espaço normal é dobrado (aproximando-se um ponto no espaço
a outro), maior é o gasto de energia da nave, o que por si só é um limite para
velocidade. Por outro lado, nesse limite hipotético, a nave estaria em todos os
lugares do universo ao mesmo tempo, ocupando o espaço de toda a matéria
existente no universo, o que tornaria impossível fisicamente essa velocidade
(velocidade infinita).
Para
manter a integridade da história e regulamentar essa velocidade limite, os
produtores de Jornada, criaram o conceito hipotético de "transdobra",
isto é, um jeito de vencer o limite da dobra 10 sem barrar-se no conceito de
velocidade infinita. Ainda que implicitamente, uma nova equação de dobra foi
criada: v / c = Warp ^ (10 / 3) + (10 - Warp) ^ (-11 / 3). Na próxima
cronologia Trekker, o incidente provocado no epsódio citado, fez com que os
cientistas da Federação percebessem que a equação de Warp estava incompleta. E,
que a velocidade atingida pela USS Enterprise, Warp 12, na verdade seria
Transdobra 2, porém, "apenas" Warp 9,87227 pela equação revista.
Nesse caso
específico, houve um sério risco de destruição da nave, pois a USS Enterprise
original não teria como suportar por muito tempo essa velocidade sem a
destruição da nave.
As
pesquisas para criar uma nave capaz de suportar tal velocidade de modo
sustentável, terminaram com o desenvolvimento da nave USS Excelsior, que acabou
se tornando um grande fracasso.
Nas séries
seguintes (com exceção de Enterprise), essa nave capaz de se sustentar em
transdobra ainda não foi completada. As naves do final do séc XXIV, são capazes
apenas de suportar tal velocidade (acima de dobra 9.9, pela equação revista)
apenas por alguns minutos. Por exemplo: A USS Voyager é capaz de atingir dobra
9,975 (transdobra 47) por apenas 15 minutos. Isso permite que ela cubra uma
distância de cerca de 20 anos-luz, porém o gasto de energia seria tal, que ela
teria que ser abastecida imediatamente.
Boa parte
do enredo do século XXIV, tem como base o sonho da federação atingir a
capacidade de chegar a outras galáxias ou mesmo conseguir atravessar a galáxia
de forma rápida e segura.
