Quando um NASA Como o engenheiro anuncia um mecanismo novo e revolucionário que pode nos levar às estrelas, é fácil ficar animado. Mas os demônios estão nos detalhes e, quando você olha para o artigo real, as coisas parecem muito menos promissoras.
Para começar, o artigo é um esboço de uma ideia, não um trabalho revisado por pares. Como o autor David Burns aponta na última página, o conceito básico não é comprovado, não foi revisado por especialistas e podem ocorrer erros de matemática. O "motor helicoidal" proposto por Burns também seria um acionamento sem reação semelhante ao EM-Drive e violaria a terceira lei do movimento de Newton. Seria fácil descartar o trabalho e seguir em frente, mas eu gostaria de ver os detalhes porque é uma ideia interessante (embora com falhas).
Vamos começar com unidades sem reação em geral. Tanto esse motor helicoidal quanto o EM-Drive são "sem reação", porque, ao contrário dos foguetes e propulsores tradicionais, eles não expulsam propulsores. No fundo, todos os foguetes são baseados na terceira lei do movimento de Newton, que diz que, para qualquer força que você aplicar ao seu foguete, deve haver uma contra-força igual aplicada a outra coisa. Para um foguete, isso é algum tipo de combustível. Jogue gás quente no fundo do foguete em alta velocidade e, pela Terceira Lei de Newton, o foguete avança. Mole-mole.
O problema é que, para acelerar o seu foguete, você precisa carregar um monte de combustível. O Saturno V, por exemplo, precisava queimar cerca de 20 kg de combustível para cada 1 kg de carga útil apenas para alcançar a Lua.
As coisas pioram quanto mais você viaja. Se você quiser enviar uma sonda para as estrelas mais próximas, precisará de cerca de 2.000 quilos de combustível para cada quilo de carga útil, e sua viagem ainda levará 100.000 anos. Portanto, é seguro dizer que os foguetes tradicionais não nos levarão às estrelas.
Uma unidade sem reação é diferente. Isso daria impulso ao seu foguete sem jogar combustível no back-end, para que você não precise de todo esse peso extra. Tudo o que você precisa é de energia, que você pode obter de painéis solares ou de um reator de fusão. A proporção de combustível para carga útil seria basicamente de 1 para 1. A única desvantagem é que os acionamentos sem reação violam a terceira lei de Newton.
Agora, você pode argumentar que Einstein provou que Newton estava errado, o que é verdade, mas a teoria da relatividade de Einstein concorda com a terceira lei de Newton. O mesmo acontece com a teoria quântica. Se impulsos sem reação funcionam, três séculos de física estão errados.
Os fãs do EM-Drive argumentam exatamente isso. O EM-Drive funciona, eles dizem, então a Terceira Lei de Newton está errada. Período. O que torna esse novo mecanismo helicoidal interessante é que, em vez de simplesmente violar a terceira lei de Newton, ele tenta jogar Newton contra si mesmo usando massa relativista.
A idéia básica é mover uma massa para frente e para trás dentro de um foguete, como balançar uma bola para frente e para trás. Se você fizesse isso com uma massa normal, quando a bola atingisse a frente do foguete, o foguete avançaria um pouco e, quando a bola atingisse as costas, o foguete retornaria um pouco. Em outras palavras, o foguete apenas balançava para frente e para trás quando a bola salta para frente e para trás.
Burns propõe fazer isso com partículas em um acelerador de partículas helicoidal. Assim, à medida que as partículas sobem e descem na hélice, o foguete se move pela Terceira Lei de Newton. Mas Burns também propõe acelerar as partículas até a velocidade da luz, pois estão na frente do foguete e reduzi-las na parte traseira. A relatividade diz que as partículas que se movem perto da velocidade da luz têm massa maior que as partículas mais lentas, portanto são mais pesadas na frente do foguete do que na traseira.
Voltando à analogia da bola, isso seria como se sua bola magicamente ganhasse massa antes de atingir a frente do foguete e perdesse massa antes de atingir a parte traseira. Pelas leis de Newton, isso significa que a bola daria ao foguete um impulso maior para frente do que para trás, e o foguete aceleraria para frente.
Se você pudesse usar uma bola mágica de mudança de massa, essa ideia funcionaria. Mas a relatividade ainda obedece à terceira lei de Newton, portanto a ideia não funciona no mundo real. Burns está certo de que há um erro no artigo dele, mas é sutil.
Seu design acelera apenas o movimento circular das partículas, então ele assume que a velocidade para a frente e para trás ao longo do eixo do foguete deve permanecer constante. Mas na relatividade, à medida que a massa das partículas aumenta, sua velocidade ao longo do eixo diminui. Isso se deve aos efeitos relativísticos da dilatação do tempo e da contração do comprimento. Como resultado, as partículas dão ao foguete um empurrão igual nas duas extremidades. As teorias de Einstein não permitem que você conheça Newton.
Para ser justo, Burns sabia que sua idéia era um tiro no escuro, e é por isso que ele a divulgou para que outras pessoas revisassem. É disso que se trata a ciência. É também por isso que vale a pena ficar um pouco animado quando idéias como essa são apresentadas. A maioria deles falhará, mas um dia alguém poderá funcionar. Afinal, poderíamos chegar às estrelas, mas apenas se estivermos dispostos a continuar testando novas idéias.
Fonte: Helical Engine por David Burns
