A lei da Gravidade

GRAVIDADE Uma Questão de "Peso" Em minha opinião é o aspecto da natureza que tem sido em geral mais irresponsavelmente tratado pela maioria das obras de FC. Principalmente no Cinema e séries de TV. Na maioria das obras que abordam Viagens Espaciais podemos ver uma utilização em larga escala de naves espaciais com inexplicáveis sistemas de gravidade artificial. Somente a partir de Babylon 5 é que essa questão vem sendo tratada com alguma consideração, e hoje em dia já podemos ver em alguns filmes como Mission to Mars e Space Truckers, uma aplicação mais coerente de conceitos físicos para justificar a presença de gravidade no interior das naves e estações. Em Star Wars por exemplo, podemos ver naves imensas e altamente complexas com um sistema artificial de gravidade que jamais foi explicado, o mesmo ocorre em Star Trek, Buck Rogers, Galactica, Farscape e diversas outras séries. Em alguns casos chega-se a situações ridículas como episódios onde após alguma destruição no interior da nave, alguém fique preso embaixo de objetos pesados e outras pessoas fazendo esforços incríveis para liberá-las. Nunca vi ocorrer a idéia de se desligar o sistema de gravidade. A própria Star Trek só veio a pelo menos tocar no assunto no filme Star Trek VI - The Undiscoverd Coutry, onde após ser avariada, uma nave Klingon perde sua gravidade interna. Porém há muito tempo, no episódio televisivo piloto de Lost in Space, ainda em preto e branco, há uma ocasião onde o Júpiter II perde o artifício gravitacional deixando seus tripulantes a deriva. A maioria das naves destes filmes são similares aos nossos navios, totalmente planas, com sucessivos andares. É como se o sistema de gravidade artificial fosse constituído de uma "grade" ou um revestimento especial no piso, que exerce um vetor de atração vertical e invariável, sempre na intensidade equivalente a gravidade terrestre. Muito provavelmente tal sistema deve consumir bastante energia, entretanto mesmo quando ocorrem situações onde tais naves precisam reduzir o consumo energético, chegando a restringir os sistemas de suporte de vida, nunca ocorre a idéia de se pelo menos atenuar o campo gravitacional. Em outros casos, como em Alien, mesmo quando todos os tripulantes estão em hibernação, o sistema continua ligado, isso numa série de filmes onde a tecnologia é pouco superior a atual com a exceção dos andróides e do próprio e misterioso sistema de gravidade interna. A seguir, pretendo explanar sobre como seria possível criar ou simular gravidade em vôos espaciais, apresentando 5 possibilidades, duas delas já perfeitamente aplicáveis com a tecnologia atual, e as outras 3 pelos menos teoricamente possíveis dentro da perspectiva científica contemporânea. Simulação Gravitacional por MAGNETISMO Simulação Gravitacional por ROTAÇÃO Simulação Gravitacional por ACELERAÇÃO Produção Gravitacional por Hiper CONCENTRAÇÃO de Matéria Manipulação Gravitacional por Controle de GRÁVITONS SIMULAÇÃO DE GRAVIDADE POR MAGNETISMO O único já utilizado por nossa tecnologia espacial embora de modo muito simples. Usualmente utiliza-se calçados com sola magnética. Porém para uma simulação de gravidade mais completa, minha idéia seria o inverso. Criar um poderoso eletroimã que magnetizaria todo o piso da área a se simular gravidade, e vestiriam-se os astronautas com acessórios metálicos. A gravidade exerce força em todos os pontos de um corpo, porém os pontos mais significativos para efeito de locomoção e movimento de um corpo humano em geral, seriam as principais articulações. A idéia é equipar os astronautas com dispositivos de metal nos principais pontos de articulação: usando calçados, joelheiras, cintos, ombreiras, pescoceiras, cotoveleiras e braceletes. O piso seria um extenso eletroimã, produzindo uma atração magnética de força equivalente a gravidade que se quer simular. Não produziria um efeito gravitacional fiel, pois afinal diversos outros pontos do corpo seriam imunes ao campo magnético, porém permitiria uma razoável simulação de peso para locomoção geral, evitando a atrofia do corpo devido a longa exposição a microgravidade. Os astronautas poderiam então se locomover com agilidade por uma superfície perfeitamente plana. Principais VANTAGENS do sistema - A naves poderiam ter qualquer forma e tamanho. - O sistema poderia ser ativado e desativado facilmente a qualquer momento. - O sistema poderia ocupar apenas algumas seções da nave, como uma área destinada a exercícios físicos. - O astronauta poderia se desvencilhar dos acessórios a qualquer momento. Principais DESVANTAGENS - O consumo de energia para gerar tal campo magnético seria alto. - O astronauta seria prejudicado se tivesse qualquer implante de metal no corpo. - A utilização de diversos dispositivos eletromagnéticos ficaria comprometida, incluindo sistemas de gravação magnéticas, vídeos, microfones, auto-falantes e etc, assim como diversos outros utensílios de metal. A nave então teria que se valer de tecnologias menos convencionais, que não fossem afetadas pelo campo magnético. Pontos DUVIDOSOS - Ainda não se conhece bem que efeitos no organismo humano poderiam ser causados por uma exposição a um campo eletromagnético tão intenso. - Não se pode garantir que o campo conseguiria se manter estável ante a presença de outros metais como o casco da nave, ou a mobília, ou outras formas de interferência. - Apenas os objetos metálicos teriam "peso" simulado. O que poderia ser vantajoso ou não dependendo da ocasião. - Com o decaimento do campo magnético, poderia ocorrer da atração ser muito forte nos pés, em baixo, e ou muito fraca nos ombros, em cima. Isso exigiria correções do tipo, metais de índice de imantação diferentes para cada parte do corpo, ou campos magnéticos muito mais fortes com geradores bem abaixo do nível do piso, e tudo dependendo das aplicações da simulação. CONCLUSÃO Esse sistema poderia ser usado preferencialmente em algumas seções da nave, com o objetivo de fornecer mais agilidade de movimentos aos astronautas ou exercícios físicos mais similares aos que se podem fazer sob gravidade real. Dificilmente ele seria aplicável em casos mais gerais, mas poderia ser útil em naves pequenas. SIMULAÇÃO DE GRAVIDADE POR ROTAÇÃO É o mais promissor de todos os sistemas, o único plenamente aplicável com tecnologias atuais e com certeza estará sendo usado amplamente em pouco tempo. Trata-se de construir um ambiente de revolução, de preferência um cilindro, submetê-lo a uma rotação constante de modo a simular a gravidade pelo efeito centrífugo em sua parte interna. A estrutura teria que ser revolutiva e em constante rotação, ao lado temos uma visão de corte frontal do sistema e uma noção de como ocorreria a simulação gravitacional. A estrutura cilíndrica gira em velocidade constante produzindo o efeito de "fuga do centro", a tendência dos objetos de se afastarem do centro de um sistema em rotação. Quanto mais próximo ao centro menor é a força de expulsão, quanto mais distante, com o aumento da velocidade linear, maior é a ação centrífuga, que simula a gravidade. No centro do sistema a "gravidade" é zero. Apesar deste sistema ter sido retratado no clássico filme 2001-Uma Odisséia no Espaço, ele foi simplesmente ignorado pelas demais obras de ficção até Babylon 5, que em minha opinião é a melhor série de FC já produzida para a TV. Hoje porém temos alguns outros exemplos. 2001 - Uma Odisséia no Espaço 2010 - O Ano em que faremos Contato BABYLON 5 A Melhor Série de Sci-Fi de todos os tempos! O sistema não obrigatoriamente tem que ser um cilindro, mas também pode ser um anel, ou mesmo uma estrutura comprida que gira em torno de próprio centro. Até mesmo seções de esfera, cones, etc. Mission Marte (Nave) Babylon 5 (Nave) Babylon 5 (Nave) Mission to Mars (Estação) Planeta Vermelho Babylon 5 (Nave) Principais VANTAGENS do sistema - O sistema é muito simples, perfeitamente aplicável mesmo com a tecnologia atual e a simulação é praticamente idêntica a gravidade real. - O ambiente pode ter dimensões praticamente ilimitadas, permitindo inclusive a implantação de complexos ecossistemas. - O sistema consumiria pouca energia, uma vez que bastaria o impulso inicial e o cilindro permaneceria rodando por inércia. No caso de uma nave ou estação que compartilhasse seções não rotativas, o sistema precisaria apenas de uma ocasional manutenção para permanecer girando, uma vez que o atrito com as partes fixas nunca é zero. - Como a "gravidade" aumenta quanto mais distante do centro, em "baixo" para o astronauta, bastaria um deslocamento vertical para se atingir zonas de maior ou menor força, no caso uma estação com vários níveis, andares, a partir do centro, haveria uma progressiva opção de intensidades de simulação gravitacional. - O centro do sistema onde a gravidade é zero sempre estaria disponível. - O sistema é ideal próximo a fontes de calor muito elevadas, estrelas, onde uma rotação já seria exigida pela simples necessidade de se manter um equilíbrio térmico. Principais DESVANTAGENS - A estrutura tem de ter dimensões consideráveis, na verdade quanto menor pior é a qualidade da simulação, que exigirá um velocidade angular muito maior. O sistema é totalmente inviável em naves muito pequenas. - Numa estrutura que compartilhe seções fixas e giratórias, o mecanismo de acesso de uma para a outra seria mecanicamente muito complexo, exigindo uma engenharia bastante acurada e um sistema de segurança muito eficaz. - A aproximação e abordagem de outras naves seriam muito mais complexas e delicadas. - Consumiria-se energia não apenas para por o sistema em rotação, mas também para detê-lo, o que dependendo do tamanho da estrutura pode resultar num processo muito lento, inviabilizando a opção de ativar e desativar o sistema com facilidade e rapidez. - Ne caso de estruturas não muito grandes, como o piso sempre será curvo, toda o mobiliário de maiores dimensões deverá ser recurvado. - Se um dia desenvolvermos sistema anti-gravitacionais reais, que se baseiem em cortar o efeito da Gravidade real ou manipular anti-grávitons, eles não funcionarão nesse ambiente. Pontos DUVIDOSOS - Ainda não se sabe que efeitos psicológicos e sensoriais esse sistema pode causar aos seres vivos. A visão de um ambiente tão "surreal" em comparação com o que estamos acostumados pode ser vertiginosa, assustadora, ou mesmo nauseante. CONCLUSÃO Por ser o de mais simples aplicação, esse sistema com certeza será usado em larga escala num futuro próximo, tanto em estações quanto em naves, até que desenvolvamos tecnologias superiores. Uma perfeita abordagem desse sistema e suas várias implicações pode ser vista na obra literária "Encontro com Rama" de Arthur C.Clark, onde Rama, uma nave alienígena misteriosa, possui um imenso e avançado sistema ambiental no interior de um cilindro rotativo. SIMULAÇÃO DE GRAVIDADE POR ACELERAÇÃO Consiste em colocar uma nave em movimento mantendo uma aceleração constante, e posicionando a estrutura de modo a que o piso horizontal fique perpendicular ao sentido do movimento. Esse sistema na verdade resolveria dois problemas de uma só vez, a Gravidade, e o problema da própria aceleração constante. Se uma nave for capaz de se deslocar a velocidades muito elevadas, deverá demorar a atingi-las pois a aceleração sobre pessoas e materiais pode ser danosa. Mesmo uma aceleração suave, como a que sentimos nos aviões, seriam prejudiciais se mantidas por longos períodos. Nesse caso, como essa aceleração será usada para simular a própria gravidade, poderia ser mantida por tempo indefinido sem causar danos ao organismo humano. O grande problema é obvio, seria necessária muita energia para manter tal aceleração durante períodos prolongados. Por isso esse sistema ainda é inviável para nossa tecnologia atual, mas creio que não será no futuro. Atualmente os melhores projetos de naves a curto ou médio prazo não prevêem velocidades superiores a 50 mil km/h. Caso houvesse possibilidade de se implantar esse sistema, teríamos uma nave com capacidade de atingir velocidades centenas de vezes mais elevadas. Para se ter uma idéia, se uma nave partindo do repouso conseguisse manter uma aceleração equivalente a gravidade terrestre, dentro de um mês atingiria cerca de 7 milhões e 200 mil km/h, algo por enquanto só acessível à Ficção Científica. Mesmo assim, seriam mais de 10 anos para atingir a velocidade da luz. A forma da nave teria que ser bem definida, com a área horizontal perpendicular ao deslocamento. A aceleração e a inércia resultariam numa completa simulação de gravidade que atingiria toda a estrutura da nave por igual. O sistema evidentemente só serviria a naves em longas viagens, sendo evidentemente inaplicável para estações. Outro ponto importante é que nesse ritmo a nave não poderia "desacelerar" bruscamente, portanto precisaria de uma manobra na metade de seu percurso para manter a gravidade e não necessitar de uma redução repentina de velocidade ao se aproximar do destino. A nave avançaria promovendo uma aceleração constante em toda a primeira metade do percurso. A meio caminho do destino, desativaria a impulsão e rotacionaria até se posicionar em sentido contrário. Seria um breve período sem "gravidade". Então passaria a "desacelerar", na mesma razão da aceleração anterior, de modo a manter a mesma simulação gravitacional até chegar a seu destino. Uma nave como essa poderia realizar o percurso Terra - Marte em menos de 15 dias, o que com a tecnologia atual dura no mínimo 6 meses. Evidentemente esse sistema necessitaria de uma tecnologia bem mais avançada que a atual, capaz de produzir uma impulsão tão poderosa. Principais VANTAGENS do sistema - Reduziria em muito o problema do impacto que uma constante aceleração para desenvolvimento de altas velocidades teria sobre o organismo - A simulação gravitacional seria perfeita, atingindo todos os pontos da nave igualmente. - O ambiente habitado poderia ser plano. - A nave poderia ter qualquer tamanho, desde que conseguisse gerar tal aceleração. - O método mais adequado para o cruzeiro de naves capazes de grandes velocidades. Principais DESVANTAGENS - Um abissal consumo de energia, de fontes que ainda nem conhecemos. - A impulsão teria que ser mantida constantemente, gerando todas as complicações de isolamento da energia, principalmente o acúmulo térmico no sistema. - Exigiria um sistema muito eficiente de segurança contra possíveis colisões. Rastreadores capazes de detectar qualquer iminência de colisão com muita antecedência. - O sistema só funcionaria com a nave em movimento e constante aceleração. Em repouso ou em deslocamento em velocidade constante não haveria a simulação gravitacional. Pontos DUVIDOSOS - Como produzir tanta energia? Fusão a Frio? - Como seria o sistema de impulsão? Combustíveis químicos estariam fora de cogitação. Seria impulsão por explosões nucleares? Se sim, como proteger a nave contra o calor? Como canalizar tal energia? Haveria limites para essa impulsão? CONCLUSÃO Embora inviável atualmente e daqui a curto ou médio prazo, creio que um dia teremos tecnologia suficiente para produzir tal sistema. Nessa época, seremos capazes de dominar todo o Sistema Solar, viajando até seus confins dentro de prazos de no máximo um Ano. Se o sistema de impulsão permitir, podemos imprimir acelerações um pouco maiores que a da gravidade terrestre, ou mesmo manter uma aceleração ascendente ou descendente, de modo a habituar os passageiros com a gravidade do ambiente de destino. PRODUÇÃO DE GRAVIDADE POR HIPER CONCENTRAÇÃO DE MATÉRIA A única coisa que produz Gravidade autêntica e a massa de um corpo, que para simular uma atração equivalente a terrestre teria que ter evidentemente massa equivalente a da Terra, e em condições normais um tamanho aproximado. Como uma nave dessas dimensões seria impraticável, a idéia é produzir tal massa numa concentração de matéria hiper densa e compacta a ponto de que a resultande entre a massa e o tamanho gerasse uma atração gravitacional satisfatória, ou seja, em síntese, para atingir 1G numa nave de tamanho pequeno, seria necessário criar um Buraco Negro, ou algo próximo. Tal sistema provavelmente está ainda mais distante de nossa tecnologia atual do que o sistema de Aceleração anterior. Em naves pequenas, seria necessária a construção de um "Hiper Átomo" no centro da nave, que precisaria possuir uma forma esférica. Esse Hiper Átomo por possuir massa extremamente elevada em relação ao seu tamanho, poderia se tornar um Buraco Negro, isolado dentro de uma Super estrutura de contenção na forma esférica, de modo a equilibrar a atração em todos os pontos mantendo o Hiper Átomo sempre ao centro. Ao contrário do sistema por Rotação, quanto mais próximo do Núcleo, do interior, maior seria a atração, embora dependendo das dimensões da nave tal diferença poderia ser insignificante. A nave teria que ser obrigatoriamente esférica para que o vetor de atração fosse sempre vertical em relação a cada ponto, poderia ser também apenas um hemisfério ou seções de esfera, que no caso deveria manter o núcleo atrator numa posição correspondente ao centro de curvatura. Por considerar uma tecnologia muito além da nossa, é difícil imaginar os aspectos relevantes a tal sistema, mas podemos inferir os seguintes. Principais VANTAGENS do sistema - Seria gravidade real e autêntica. - A nave poderia ter dimensões ilimitadas, se transformando num autêntico "planeta" artificial. Principais DESVANTAGENS - A gravidade afetaria também qualquer outro corpo em seu raio de alcance, podendo desestabilizar sistemas estelares inteiros. A não ser que se desenvolvesse um meio de determinar um raio limite para o alcance dessa gravidade, um campo de contenção, a simples passagem de uma nave dessas próxima a um planeta poderia ser cataclísmica. - A forma da nave teria que ser esférica, hemisférica ou seção de esfera. Pontos DUVIDOSOS - Para imprimir um deslocamento o sistema teria que ser desligada? Ou a energia não teria que ser equivalente a necessária para mover um planeta? - Como construir esse tal Hiper Átomo? Forçando moléculas a se aglutinarem? - E os riscos de que o átomo se torne um Buraco Negro fora de controle? - Como limitar o alcance da gravidade para que a nave possa se aproximar de outros planetas? - Poderia o sistema ser ativado e desativado com facilidade? Poderia ser regulável? - O Hiper Átomo seria estável? Ou necessitaria de constante manutenção para permanecer concentrado? CONCLUSÃO Por considerar uma tecnologia muito além da atual é necessário muita especulação para avaliar as aplicações do sistema. Provavelmente a melhor utilização seria em longas viagens interestelares, com naves de proporções colossais capazes de manter complexos ecossistemas. Uma tecnologia tão avançada muito provavelmente seria capaz de produzir deslocamentos de grande velocidade, viabilizando a aplicação para viagens interestelares. MANIPULAÇÃO GRAVITACIONAL POR CONTROLE DE GRÁVITONS Essa é o sistema que necessita de maior idealização e hipóteses, pois a existência dos Grávitons nem ainda sequer foi confirmada pela Física Atual. Grávitons seriam "párticulas" da categoria dos BÓSONS que transportariam a Força Gravitacional. Se de algum modo fosse possível interferir diretamente no comportamento dessas partículas de forma viável, as aplicações seriam imensas. Poderia-se anular por completo a ação da gravidade, criando o tão sonhado sistema Anti-Gravitacional, ou poderia-se também induzi-los a ação não diretamente proporcional as massas dos corpos envolvidos. Entre dois corpos onde existe uma força de atração X, com tal manipulação poderíamos "enganar" a natureza fazendo os Grávitons de alguma forma aumentarem a força e assim criar um sistema de Manipulação da Gravidade. Não sei teorizar como funcionaria tal sistema, mas me parece a hipótese mais próxima para explicar os curiosos sistemas de Gravidade Artificial da maioria das obras de Ficção Científica. De alguma forma os sistemas dessas naves devem induzir a uma super atividade gravitônica com relação à massa do corpo da nave ou estação. Essa manipulação consegue de alguma maneira produzir um vetor "vertical" invariável e constante, e de alcance limitado e controlado. Infelizmente a maioria das obras de Ficção não pensa sobre essas questões, mesmo porque elas resultaram mais da simplificação da produção cinematográfica e televisiva do que da reflexão racional em si. Em Star Wars e Star Trek por exemplo fica claro que esse sistema é limitado em campo de atuação, caso contrário qualquer cruzador espacial arrancaria um planeta da órbita ao passar próximo a ele, assim como as naves se atrairiam violentamente. O sistema aliás parece limitado ao interior da nave, como se fosse isolado pelo casco. Na ótima obra de FC brasileira PROJETO GÊNESIS, de Márcio Bauer, há uma interessante idealização de um piso gravitacional numa nave semelhante a uma carta de baralho. Esse piso produziria uma atração gravitacional vertical mas bivetorial, nos sentido de cada lado do piso da nave, de modo que o tripulante ao passar de um lado do piso para o outro ficaria invertido. Alguns fãs de Star Trek também sugerem que o sistema gravitacional das naves da federação, como a Enterprise, se constituiria de vários pequeninos geradores que emitem um vetor em dois sentidos opostos, vertical e horizontal, mas num único sentido de atração, de modo que cada dispositivo puxa de baixo e empurra de cima, e o piso é revestido, em todos os níveis com inúmeros deles que no entando possuem alcance bem mais limitado, decaindo mais do que ao quadrado, como na força gravitacional normal. Isso limitaria a ação da gravidade apenas ao interior da nave, e explicaria bem suas características, porém, se houvesse uma ponte sobre um vão de dois ou mais pisos, esse gravitores funcionariam apenas na ponte, e se alguém saltasse para fora dela não seria atraído, ou seria atraído com baixa intensidade, para o piso. No entanto tenho certeza que qualquer fã destas séries já viu situações onde isso não ocorre de tal forma. CONCLUSÃO GERAL Grande parte dos escritores de FC, em especial os responsáveis pelas obras mais difundidas, não estão muito preocupados com a coerência racional de suas criações, tendendo mais para a Ficção Fantástica. Alguns apenas usam ambientações cuja roupagem parece Ficção Científica, a exemplo Guerra nas Estrelas, que apesar das aparências é tão fantástica e preocupada com sua validação racional quanto O Senhor dos Anéis ou Harry Potter, ainda possuindo o recurso de se situar "Há muito tempo em uma galáxia muito, muito distante.", que a torna irrefutável. Já aqueles que tem disposição para incorporar maior racionalidade às suas obras prestam mais atenção a essas questões, que longe de tolher a criatividade, muito pelo contrário, acrescentam novas idéias e permitem os mais diversos desenvolvimentos. É importante saber relacionar as infinitas possibilidades concebíveis de validação racional às necessidades artísticas, de modo a tornar a obra não só mais coerente e convincente, mas até mesmo mais bela. A questão da Gravidade talvez seja uma das mais prementes porque ela é inevitável em qualquer obra que apresente viagens espaciais, ou mesmo simples deslocamentos instantâneos de um planeta a outro. Podemos ver em obras como a série Star Gate que todos os planetas visitados possuem as mesmas características físicas incluindo a gravitacional, o que é mais defensável se considerarmos que os portais só foram construídos em planetas com tais características. Mas em obras como Star Trek, Farscape, Crusade e outras, fica quase irritante ver que todos os planetas habitados possuem a mesmíssima gravidade terrestre, assim como faixa de temperatura, composição atmosférica, períodos de rotação e o pior, sempre a mesma pressão atmosférica! Ao menos eu nunca vi preocupação com as diferenças de pressão entre o ambiente interno da nave e os variados planetas que visitam. Se considerarmos que esses seriam os planetas "Classe M" de Star Trek, porque seria excluídos tantos outros planetas habitáveis mas com diferenças notáveis? Um ser humano poderia se adaptar a um planeta com uma gravidade 50% maior ou menor que a nossa, e como se não bastasse, podemos ver que mesmo planetas como Marte, que possui menos da metade da gravidade terrestre, são retratados nos filmes sem levar isso em conta. Em marte as coisas teriam metade do peso, poderia-se dar saltos com o dobro da altura, por que tudo isso é desprezado nessas obras de FC? Nem mesmo a dificuldade técnica da produção dos filmes serve como justificativa, principalmente com os notáveis avanços tecnológicos cinematográficos e televisivos. A gravidade de marte poderia ser facilmente simulada usando aqueles cabos de suspensão que filmes como The Matrix ou O Tigre e o Dragão usam para fazer os movimentos irreais de seus personagens. Ao que me parece a acomodação racional é a grande responsável por essas falhas, principalmente num mundo onde muitas pessoas instruídas acham que há uma tal Lei da Gravidade que diz "Tudo o que sobe desce"! É uma pena, pois se somos submissos à Lei da Gravitação Universal em nossa realidade, por que nos recusar a ser livres na Ficção? Marcus Valerio XR Texto iniciado em Marco de 2001 e só finalmente concluído em Julho de 2003 Vai para Antigravidade & Levitação Volta para FICÇÃO CIENTÍFICA