Velas solares e caudas de cometas: como a luz solar empurra as coisas

Durante a Era da Vela, os navios circulavam pelo mundo em viagens de descoberta e comércio. Essa era terminou em 1800, quando os motores a vapor movidos a carvão começaram a substituir a energia eólica. Agora podemos estar a entrar numa nova era de navegação – mas desta vez no espaço. Invertendo a história, os motores e o combustível poderiam ser substituídos por velas em algumas naves espaciais, impulsionadas não pelo vento, mas pela luz solar.

A ideia ainda está em desenvolvimento, mas sabemos que funciona. Apenas algumas semanas atrás, a NASA içou a nave de teste mais ambiciosa até agora, um satélite chamado Advanced Composite Solar Sail System (ACS3). Possui uma vela quadrada de 9 metros de largura que permite ajustar sua trajetória orbital.

Agora, para realmente ir a algum lugar, você precisaria de uma vela muito maior, e um esforço da NASA a construção de um edifício de 1.650 metros quadrados foi abandonada em 2022 por ser inviável, dado o orçamento. Mas esse é um problema de implementação que tenho certeza que humanos inteligentes podem resolver.

Para ser claro, isto não é como colocar painéis fotovoltaicos no telhado para gerar eletricidade. Muitas naves espaciais e veículos planetários já os utilizam. Na verdade, são velas ultraleves e brilhantes que são empurrado pela radiação solar. Bem, você pode perguntar: como diabos pode luz mover um objeto físico?

Caudas de cometa

Boa pergunta! Afinal, quando alguém diz que ficou “chocado” com a beleza de um nascer do sol, não imaginamos que tenha sido realmente abatido. Mas a luz refletida em uma superfície realmente exerce uma força física, por menor que seja.

Um exemplo é a cauda de um cometa. Você pode pensar que é como um rastro de fumaça lançado quando um cometa atravessa o espaço. Não. Veja, os cometas são basicamente grandes bolas de neve sujas. Quando alguém se aproxima do Sol, parte desse gelo se transforma em gás, liberando nuvens de poeira. A luz do Sol empurra então essa poeira para longe num fluxo que pode estender-se por milhões de quilómetros – lateralmente à trajetória do cometa!

Falando nisso, há um cometa se aproximando neste momento que poderá apresentar um espetáculo espetacular em outubro. Chama-se Tsuchinshan–ATLASe sua cauda pode até ser visível a olho nu.

Ondas Eletromagnéticas

Agora, a luz viaja em ondas, que são uma espécie de “deslocamento móvel”. Observe uma onda oceânica: a água apenas se move para cima e para baixo, mas esse deslocamento vertical viaja horizontalmente pela superfície. Com certeza pode derrubá-lo se você entrar na água.

Mas as ondas de luz são diferentes das ondas do oceano ou das ondas sonoras. Tire a água do mar e você não terá ondas para surfar. O mesmo se aplica ao som: não há onda se não houver atmosfera para “ondar”. É por isso que o espaço é tão estranhamente silencioso.

A luz, por outro lado, pode viajar através do espaço vazio. Isso porque, em certo sentido, uma onda de luz é o seu próprio meio. A razão é que na verdade é composto de dois ondas – há uma onda de campo elétrico e uma onda de campo magnético. É por isso que chamamos isso de radiação eletromagnética.