Elevadores espaciais levarão cargas para a órbita terrestre
Kenneth Chang
The New York Times
Com os avanços conquistados no campo de fibras ultrafortes, o conceito de construir um elevador capaz de percorrer 100 mil quilômetros e transportar carga para o espaço está deixando o campo da ficção científica e ganhando uma pontinha de realidade.
Este mês, o Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos, patrocinou uma conferência para estudar o conceito. Mas o principal discurso do evento veio de um dos gigantes da ficção científica. Arthur C. Clarke, falando via satélite de sua casa no Sri Lanka, declarou que está "feliz por as pessoas estarem levando essa idéia cada vez mais a sério". O romance "The Fountains of Paradise" ["As Fontes do paraíso"], publicado por Clarke em 1978, girava em torno de um elevador espacial.
A descoberta, em 1991, dos nanotubos, moléculas cilíndricas de carbono com força muitas vezes superior à do aço, transformou a idéia de impossibilidade fantasiosa em possibilidade intrigante, cuja realização talvez esteja apenas a uma ou duas décadas de distância.
Os proponentes da idéia dizem que as vantagens tecnológicas e econômicas de um elevador espacial, com relação aos foguetes, tornam inevitável que a idéia seja adotada. Eles predizem que um elevador reduzira o custo de colocar um satélite no espaço dos atuais US$ 22 mil por quilo para a casa dos US$ 220 dólares.
"Tão logo possamos construí-lo, deveríamos fazê-lo", diz Bryan E. Laubscher, cientista do laboratório de Los Alamos que organizou a conferência. Da mesma maneira que a ferrovia transcontinental norte-americana abriu caminho à exploração do oeste dos Estados Unidos no final do século XIX, "acredito que o elevador especial representará uma mudança de paradigma profunda para o acesso ao espaço", diz Laubscher.
Acesso mais fácil e barato ao espaço poderia também aumentar a praticidade de outros projetos grandiosos, como os de satélites de energia solar que recolheriam a luz do Sol e transmitiriam a energia gerada por ela na direção da Terra.
Nasa
Concepção artística do elevador espacial
A conferência, uma sessão de três dias no Novo México, atraiu 60 participantes, uma mistura de cientistas e engenheiros envolvidos com o conceito, entusiastas da exploração espacial que queriam saber mais a respeito e diletantes do laboratório Los Alamos, localizado nas imediações, que foram atraídos por curiosidade.
"A primeira idéia a respeito é imaginar se o conceito realmente vai funcionar", diz Stevem Patamia, pesquisador em Los Alamos, que foi convidado a realizar cálculos quanto à viabilidade de um elevador espacial uma semana antes da conferência. "Quando você se envolve com o assunto, percebe que o conceito faz sentido. Existem diversas questões técnicas a resolver, mas é provável que todas elas sejam superáveis".
A idéia original de um elevador espacial tem mais de um século de idade. Em 1895, Konstantin Tsiolkóvski, um visionário russo que desenvolveu idéias funcionais para a propulsão por foguetes e as viagens espaciais décadas antes dos demais cientistas, propôs uma torre de milhares de quilômetros de altura presa a um "castelo celestial" em órbita da Terra, com a força centrífuga do castelo mantendo a torre em seu lugar. (Imagine girar uma corda com uma pedra atada na extremidade mais distante.)
A idéia era impossível de construir, em termos práticos. O aço, então o mais forte dos materiais conhecidos, era pesado demais e não tinha força suficiente para sustentar o peso da torre.
Mas outros cientistas periodicamente retomaram e reinventaram a idéia de Tsiolkóvski, estimulando a imaginação de escritores de ficção científica como Clarke.
Os nanotubos incentivaram a Nasa a estudar o assunto com mais seriedade, em 1999. Uma equipe de cientistas concebeu a idéia de cabos imensos, feitos de nanotubos, e de carros propelidos por levitação magnética viajando para cima e para baixo. A estrutura seria tão grande que exigiria a captura de um asteróide, arrastado para a órbita da Terra como contrapeso para manter a posição do elevador.
Para evitar problemas climáticos, especialmente os relâmpagos, os cientistas da Nasa conceberam a estação base terrestre do projeto como uma torre com pelo menos 16 quilômetros de altura.
"Nós saímos daquela sessão de estudos afirmando que o elevador espacial seria construído em prazo de cerca de 50 anos", diz David V. Smitherman, do Centro de Vôo Espacial Marshall, o líder do estudo de 1999.
Mais ou menos na mesma época, Bradley C. Edwards, então cientista em Los Alamos, leu uma avaliação ainda mais pessimista, que previa que um elevador espacial dificilmente seria construído antes de 300 anos.
"Mas não encontrei informações que explicassem por que não seria possível construí-lo antes", disse Edwards, e ele assumiu a questão como um desafio. Edwards simplificou a idéia da Nasa até transformá-la no que ele chama de "versão dos irmãos Wright", uma fita única com cerca de um metro de largura e mais fina que uma folha de papel, se estendendo por 100 quilômetros espaço adentro, a partir da superfície terrestre.
Ele enviou uma proposta ao Instituto de Conceitos Avançados da Nasa, que lhe forneceu uma verba de US$ 570 mil para desenvolver suas idéias. Os resultados estão descritos em um livro chamado, simplesmente, "The Space Elevator" ["O Elevador Espacial"], publicado pela editora Spageo em 2002.
Em lugar de usar levitação magnética, o aparelho seria capaz de transportar cargas de até 13 toneladas propelindo sua ascensão por meio de um par de lagartas semelhantes às dos tanques de guerra que adeririam estreitamente à fita. Até oito veículos poderiam usar a fita a um só tempo, propelidos por lasers instalados em terra, refletidos pelos painéis solares das plataformas ascensoras.
O trajeto até uma órbita geossíncrona a 36 mil quilômetros de altura demoraria mais de uma semana. Em órbita geossíncrona, um satélite circula a Terra em exatamente um dia, o que o posiciona continuamente sobre o mesmo ponto da superfície terrestre.
O primeiro elevador só faria o percurso de ida. No topo, a plataforma seria simplesmente acrescentada ao contrapeso, ou descartada no espaço.
Toda a tecnologia necessária ao projeto já existe, diz Edwards, exceto o material para a produção da fita. (O nanotubo mais longo já produzido até hoje tem comprimento de apenas alguns metros.) Mas ele disse que a expectativa é de que os cientistas desenvolvam um polímero composto à base de nanotubos que oferecerá força estrutural suficiente para a produção da fita, dentro de alguns anos.
"Existe um percurso claro para a construção de um projeto como esse", diz Edwards, hoje diretor de pesquisa no Instituto de Pesquisa Científica, uma organização independente sediada em Fairmont, Virgínia Ocidental. O instituto patrocinou a conferência em Los Alamos.
Nasa
Veículos magnéticos levariam a carga para o espaço
Edwards estima que o custo de construção do primeiro elevador fique em US$ 6,2 bilhões, ainda que, dadas as incertezas envolvidas nos cálculos de custo de um projeto cuja pesquisa e desenvolvimento devem levar entre uma e duas décadas, "dobrar essa estimativa provavelmente represente uma projeção mais realista".
"Mas pelo menos o plano chegou a um ponto no qual podemos afirmar que seu custo estará mais perto dos US$ 6 bilhões do que de US$ 600 bilhões", acrescentou.
A construção dos elevadores subseqüentes seria mais barata, com custos da ordem de US$ 2 bilhões por instalação, porque o primeiro elevador poderia ser usado para transportar os materiais para o espaço.
Em comparação, o custo estimado de construção e operação da Estação Espacial Internacional deve, de acordo com a maior parte das estimativas, ultrapassar em muito os US$ 100 bilhões.
Edwards diz que encontrou soluções razoáveis para outros problemas. A base do elevador poderia ser uma plataforma oceânica móvel na região equatorial do Pacífico leste, a centenas de quilômetros de distância das rotas aéreas comerciais e fácil de defender contra ataques terroristas. Os furacões jamais atravessam a linha do Equador, e a incidência de relâmpagos é baixa na região. Movendo a base espacial, os operadores do elevador poderiam arrastar o aparelho e contornar carcaças espaciais em órbita baixa da Terra. Um revestimento de alumínio poderia ser aplicado a determinados trechos da fita, para combater o desgaste gerado pela reação do oxigênio com os átomos de carbono dos nanotubos.
Em termos mais futuristas, Edwards imagina que seja possível construir mais elevadores na Lua ou em Marte, simplificando e acelerando os vôos espaciais no interior do Sistema Solar.
"Que idéia maravilhosa, se conseguirmos fazer com que funcione", diz Gentry Lee, engenheiro chefe de sistemas de vôo planetários do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, em Pasadena, Califórnia, que batalhou pelo financiamento dos estudos iniciais de Edwards. "É plausível. Não é implausível. Acredito que a idéia seja tão promissora que dedicar US$ 2 milhões ao ano ao desenvolvimento das tecnologias necessárias não seria pedir demais".
Na conferência, os cientistas apresentaram cálculos que examinavam os detalhes. As vibrações na fita do elevador, que funcionaria como uma espécie de corda de violão extremamente longa, dedilhada, pareciam administráveis.
Anders Jorgensen, do laboratório de Los Alamos, mencionou preocupações quanto à possibilidade de que a fita, ao percorrer o campo magnético da Terra, criasse fortes correntes elétricas. Devido à velocidade relativamente baixa do elevador, um problema maior seriam as radiações em doses perigosas que poderiam atingir os passageiros humanos, quando o veículo passasse por bolsões de partículas de alta energia aprisionadas no campo magnético terrestre.
O primeiro elevador espacial seria construído para transportar apenas carga, e não passageiros, disse Edwards. Os perigos poderiam ser reduzidos, nos elevadores subseqüentes, por meio de uma ascensão mais rápida ou de proteção contra as radiações na forma de campos magnéticos.
A logística da construção "parece ser, igualmente, um problema interessante", diz Carey Butler, gerente de programa do Instituto de Pesquisa Científica. A idéia seria lançar uma espaçonave com os primeiros carretéis de fita, para vôo em órbita geossíncrona. Quando a fita se desenrolasse, caindo em direção ao solo, a espaçonave adotaria altitude mais elevada, para conservar o centro de massa, ou ponto de equilíbrio, na mesma altitude geossíncrona. Quando a fita se desenrolasse por inteiro, e chegasse à superfície do planeta, a espaçonave estaria voando em órbita de 80 mil quilômetros de altura.
Depois que a fita for ancorada na estação-base, a espaçonave estenderia outros 16 mil quilômetros de fita. A seguir, uma série de 230 plataformas mecânicas de construção galgariam o cabo para instalar uma fita adicional.
Embora tecnologicamente viável, o projeto ainda precisa de anos de trabalho de engenharia. Clarke, que concebeu a idéia de usar satélites em órbita geossíncrona para comunicações muito antes que o primeiro satélite subisse ao espaço, acha que talvez possa viver para ver mais uma idéia da ficção científica realizada. "Tenho 86 anos", diz Clarke. "Assim, daqui a 20 anos, só terei 106. Quem sabe eu veja o elevador em ação".
Paulo Migliacci
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