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Vento Solar e Veleiros Solares

por em 16/06/2016 em Ciência, Comunidade, Naelton Araujo | Nenhum comentário

Vento Solar e Veleiros Solares

Um dos melhores livros de contos de ficção científica que eu conheço é o Vento Solar de Arthur C. Clarke.  O conto que dá nome ao livro descreve  uma corrida espacial muito original: uma regata solar, ou seja, uma corrida de veleiros solares. Mas será que é o vento solar que empurra as velas destas espaçonaves graciosas? O que é vento solar?

O que é Vento Solar?

Vento Solar é o fluxo de plasma solar muito tênue que flui do Sol através de linhas do campo magnético solar. É constituído de partículas subatômicas como elétrons, prótons, partículas alfa etc.  A quantidade de vento solar varia com o ciclo solar. Em períodos de grande atividade solar o vento atinge valores razoáveis que chegam a ser classificadas como tempestades solares. Os níveis de radiação sobem tanto que os astronautas em estações espaciais não podem realizar atividades externas. As partículas do vento solar atingem a Terra e são desviadas pelo campo magnético terrestre. Ocasionalmente estas partículas atingem os pólos produzindo auroras.

Para saber mais

O que é Pressão de Radiação?

Toda vez que a luz atinge uma superfície os fótons transferem alguma energia. Se for absorvido pode aquecer a superfície. Mesmo que seja refletido vai transferir energia na forma de momento linear e que macroscopicamente pode ser vista como uma força distribuída pela área do refletor, isto é, uma pressão. Este valores são pequenos e quase desprezíveis no nosso dia a dia pois há atrito de outras superfícies e resistência do ar. Entretanto no vácuo espacial esta pressão faz-se sentir como uma aceleração pequena mas constante.

Para saber mais

Como funciona um Veleiro Solar?

Alguns pensadores famosos anteciparam o uso da luz como propulsão antes mesmo de saber sobre pressão de radiação.

“Forneça navios e velas adaptados às brisas celestes, e haverá alguns que vão enfrentar até mesmo esse vazio.”
Johannes Kepler (1571-1630)

“Quanto a nós, verdadeiros vagabundos, pessoas pouco apressadas, a nossa velocidade não ultrapassará as nove mil e novecentas léguas, e irá sempre decrescendo! Pergunto-lhes se há razão para se extasiarem com isso, e se não é evidente que essa velocidade será em breve ultrapassada por outras ainda maiores, de que a luz e a eletricidade serão provavelmente os agentes-mecânicos?
Ninguém pareceu pôr em dúvida esta afirmação de Michel Ardan.”

A citação no livro Da Terra à Lua (1865) por Júlio Verne (Capítulo 10, A Assembléia) ver http://www.virtualbooks.com.br/v2/ebooks/pdf/00853.pdf

Imagine estender uma enorme folha refletora de luz solar e orientá-la em relação ao Sol. A pressão do fótons refletidos produz uma força. A aceleração constante da pressão de radiação daria, ao fim de alguns dias, uma velocidade terminal enorme atingindo uma velocidade extraordinária sem gasto de combustível algum.

É comum confundirem o vento solar como propulsor das velas solares. Na verdade é a luz o principal força que atua sobre superfícies iluminadas pelo Sol. As partículas do vento solar sofrem variações de direção e sentido a mercê dos campos magnéticos interplanetários. Mesmo que atingissem em cheio a vela solar a força exercida é milhares de vezes menor que a da luz (ver https://pt.wikipedia.org/wiki/Vela_solar).

“O uso de velas solares é a tecnologia que pode nos levar para as estrelas”,  1970, Louis Friedman, Jet Propulsion Laboratory (NASA).

A ideia seria subir, com um foguete convencional, uma vela dobrada ou enrolada que se abriria no espaço. Vários experimentos já foram feitos e outros estão em andamento.

Veleiros Solares na Ficção

Vento Solar

No alto em amarelo: veleiro bajoriano de Star Trek Deep Space Nine.
Linha do meio: Esquerda: Proposta de veleiro circular. Direita: Veleiro de Star Wars.
Linha de Baixo: Esquerda: Vela Solar em Teste. Direita: Concepção Artística de um vela solar no espaço.

O conto Vento Solar de Arthur Clarke coloca muito bem a diferença para um veleiro solar a ação da luz solar e do vento solar propriamente dito. Com momentos de emoção e competição acirrada acompanhamos um velejador solar tentando vencer um regata internacional. Vários modelos de veleiros e estratégias de navegação são sugeridas. Entretanto uma tempestade solar pode por tudo a perder. (ver https://www.skoob.com.br/livro/13899#_=_). Para conhecer mais de Arthur C. Clarke de uma olhada neste episódio do SciCast:

Scicast #56: Arthur C. Clarke

A ficção cientifica não poderia deixar de usar a imagem sugestiva e elegante de um veleiro solar. Em Star Trek Deep Space Nine o comandante Sisko e seu filho Jake fazem um pequena expedição de lazer numa réplica de um famoso veleiro solar bajoriano no episódio 22 da 3a temporada: Explorers (05/08/1995). ver http://www.startrek.com/database_article/bajoran-solar-sail-vessel.

Em Star Wars (Star Wars Episódio II: Ataque dos Clones, 2002) o famoso vilão Conde Dooku foge num veleiro solar estiloso (pouco prático ou factível, mas e daí? É Star Wars).

Para saber mais da ficção virando realidade:

LightSail A: o bem sucedido teste de uma vela solar no espaço

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