O projeto StarShot, lançado pelo bilionário russo, visa usar lasers para levar pequenas naves espaciais pesando apenas algumas gramas a uma velocidade tal que possam alcançar as estrelas mais próximas do sol em uma geração, ao invés de em algumas dezenas de milhares de anos – o tempo que levaria para que as naves espaciais as alcançassem com base na tecnologia atual ou quase futura. Meus leitores estão familiarizados com o conceito da trilogia Proxima. Para este fim, estes mini-navios têm uma vela na qual o laser pode atirar. Esta vela, de cerca de três metros de diâmetro, deve ser inimaginavelmente leve, mas forte o suficiente para resistir ao fogo do laser.

Muitas pesquisas anteriores nesta área assumiram que o sol forneceria passivamente toda a energia necessária para que as velas de luz começassem a se mover. Entretanto, o plano da Starshot para levar seus navios a velocidades relativistas de um quinto da velocidade da luz requer uma fonte de energia muito mais direcionada. Uma vez em órbita, um enorme conjunto de lasers terrestres direcionaria seus feixes à vela, fornecendo intensidade de luz milhões de vezes maior do que a do sol. E isso com um pedaço de tecido (camadas ultrafinas de óxido de alumínio e dissulfeto de molibdênio, para ser exato) que é mil vezes mais fino do que uma folha de papel. Como se constrói uma vela tão durável para suportar mil vezes a aceleração devido à gravidade? Os pesquisadores já publicaram idéias sobre como fazer isso na revista Nano Letters.

Um desses trabalhos, apresentado pelo físico Igor Bargatin, mostra que as velas leves do Starshot devem inflar como um pára-quedas e não permanecer planas, como supõe a pesquisa anterior. “A intuição aqui é que uma vela muito esticada, seja em um veleiro ou no espaço, é muito mais propensa a rachar”, diz Bargatin. Em vez de uma placa plana, Bargatin e seus colegas sugerem que uma estrutura curva, tão profunda quanto larga, suportaria melhor o estresse da hiperaceleração da vela. “Os fótons laser insuflam a vela como o ar infla uma bola de praia”, diz Matthew Campbell, um pesquisador pós-doutorando no grupo de Bargatin e autor principal do primeiro trabalho. “E sabemos que tanques leves e pressurizados devem ser esféricos ou cilíndricos para evitar rachaduras”. Pense em tanques de propano ou mesmo tanques de combustível em foguetes”.

Outro trabalho, liderado pelo pesquisador de materiais Aaswath Raman, lança luz sobre como a estrutura nanoescala da vela poderia dissipar com mais eficiência o calor emanado de um raio laser um milhão de vezes mais potente do que o sol. “Quando as velas absorvem até mesmo uma pequena fração da luz laser incidente, elas aquecem até temperaturas muito altas”, explica Raman. “Para garantir que elas não se desintegram apenas, precisamos maximizar sua capacidade de irradiar calor”. Pesquisas anteriores em velas de luz mostraram que a utilização de um desenho de cristal fotônico, no qual o tecido da vela é feito com furos regularmente espaçados, maximizaria a capacidade da estrutura de irradiar calor. O novo trabalho dos pesquisadores acrescenta outra camada de periodicidade: eles planejam amarrar os rastros individuais do tecido da vela em uma malha. Se o espaçamento dos furos corresponder ao comprimento de onda da luz e o espaçamento dos rastros do tecido corresponder ao comprimento de onda da radiação térmica, a vela poderia resistir a um impacto inicial ainda mais forte, reduzindo o tempo que os lasers têm para permanecer no alvo.

“Há alguns anos atrás, era considerado rebuscado pensar ou fazer um trabalho teórico sobre tal conceito”, diz Deep Jariwala, um dos pesquisadores. “Agora não só temos um projeto, mas o projeto é baseado em materiais reais disponíveis em nossos laboratórios”. Agora planejamos fabricar tais estruturas em pequena escala e testá-las com lasers de alta potência”.