PUBLICADOS BRASIL: Com a cabeça na lua... e com os pés no chão

sexta-feira, 22 de dezembro de 2017

Com a cabeça na lua... e com os pés no chão - Espaço

Com a cabeça na lua... e com os pés no chão - Espaço

A nave se prepara para pousar. Da escotilha enxerga-se o solo arenoso e acidentado da Lua. É dia. O Sol brilha, intenso e dourado, como você o vê aqui da Terra, só que cercado de estrelas, num céu completamente negro.

É que na Lua não existe atmosfera e, sem atmosfera, não tem os gases que, espalhando a luz solar, nos dão a ilusão de que o céu é azul. Na Lua, o fimamento é sempre escuro. A nave se aproxima ainda mais. Dá para ver, lá embaixo, jipes e robôs que zanzam pelas colinas.

Com a cabeça na lua...

Homens vestindo macacões super-refrigerados e capacetes com oxigênio caminham pela planície como que em câmera lenta. É que lá a gravidade é uma lei mais fraca, mal corresponde a um sexto da gravidade que nos prende à Terra. O foguete pousa suavemente. Os passageiros se preparam para desembarcar. Colocam suas roupas com proteção térmica. Fora da cúpula protetora da primeira colônia terráquea, a temperatura atinge esturricantes 123 graus Celsius.

Projeto de habitações na lua - construção com impressora 3D

A cena descrita acima não é real, claro. Mas poderá ser. Já há cientistas da Nasa sonhando com ela, estimulados pela descoberta de que os pólos lunares contêm água congelada. Os primeiros cálculos sobre as observações da sonda Lunar Prospector, em março passado, mostram que o fundo das gélidas crateras polares guarda entre 11 bilhões e 330 bilhões de litros de água congelada. Derretido e purificado, o gelo serviria para matar a sede de 2 000 habitantes de uma base lunar por dois séculos. E também serviria de fonte de oxigênio, elemento indispensável para criar uma atmosfera artificial (veja no infográfico acima).

Viagem rápida

Segundo a Nasa, tudo é uma questão de tempo. E, para os sonhadores mais entusiasmados, de pouco tempo. "Daqui a uma década estaremos lá", assegura Alan Binder, chefe dos investigadores que descobriram água na Lua. Para ele, a tecnologia para construir e operar a colônia lunar já existe. "Agora só dependemos de vontade e de investimentos."

E quanto investimento! Construir instalações terráqueas a cerca de 384 000 quilômetros do planeta-mãe é coisa para bilhões e bilhões de dólares. Mas, pelas contas da Nasa, sai por uma bagatela se pensarmos que levar cerca de 30 bilhões de litros de água da Terra até a Lua - o suficiente para manter a projetada colônia pelo prazo previsto - custaria pelo menos 60 trilhões de dólares.

Filial da Terra Ltda.

Filial da Terra Ltda

Água para viajar

O oxigênio liberado do gelo serviria para fabricar uma atmosfera artificial para a colônia. E o hidrogênio, para fazer combustível a ser usado em naves espaciais.

Reatores nucleares

A energia para manter a colônia e para as operações de extração de gelo e de separação de hidrogênio e oxigênio viria de reatores nucleares ou painéis fotovoltaicos, que transformam a luz do Sol em eletricidade.

Encanamento

A água (ou o hidrogênio e o oxigênio já separados) seria levada do pólo até a colônia, na altura do equador, por tubulações, de cerca de 2 700 quilômetros de comprimento.

Lua colonizada - Projeto

A casa

Uma redoma cobriria a colônia terráquea, para segurar a atmosfera artificial. Ela seria instalada no equador da Lua, onde é mais fácil o pouso das naves.

Lugar gelado

O fundo das crateras dos pólos lunares contém de 11 bilhões a 330 bilhões de litros de água. Eles estão na forma de minúsculos cristais de gelo misturados à areia fina.

Máquinas automáticas

Escavadeiras-robôs minerariam a areia com o gelo. Derretido o gelo, parte das moléculas de água seriam quebradas por eletrólise (decomposição de uma substância pela passagem de corrente elétrica). Ficariam, então, separados, o hidrogênio e o oxigênio.

Mineração

Companhias particulares poderiam explorar a Lua, extraindo minérios ou átomos de hélio-3, que pode ser usado como combustível de reatores a fusão nuclear na Terra.

Tem uma pedra no caminho

Energia cara e de risco

Como obter energia para grandes operações? Como extrair a água e separar o hidrogênio e o oxigênio? Transformar a luz solar em eletricidade é um processo ainda caro e pouco eficiente. A opção de utilizar energia atômica traz o risco de contaminação ambiental.

Geloduto

Como transportar a água dos pólos até a colônia, próxima ao equador? À noite, ela se congelaria facilmente na tubulação. A opção de naves cargueiras também é complicada: como pousar no solo acidentado dos pólos?

Embalagem cara

É preciso mais do que oxigênio para fazer a atmosfera artificial. Para não se tornar tóxico, esse gás tem que ser dissolvido em outra substância, como o nitrogênio (que, aqui na Terra, representa 78% da composição do ar). Ou garimpa-se o nitrogênio diretamente das rochas lunares ou leva-se da Terra outro gás para a mistura, como o hélio. Ambas as opções são caras.

Energia cara e de risco

Qual o endereço mesmo?

É complicado acertar o endereço da colônia. Nos pólos, perto da água, é difícil porque o relevo acidentado impede o pouso de naves. Próximo ao equador, mais plano e fácil de pousar, a temperatura varia de -153 a 123 graus Celsius, do dia para a noite (que dura catorze dias terrestres, cada um).

Que máquina agüenta?

Não basta abrir um poço para retirar a água lunar. O líquido está misturado à areia fina das crateras dos dois pólos e, lá no fundo, a temperatura chega a -200 graus Celsius. É preciso desenvolver equipamentos que funcionem nesse frio todo.

Saveiro solar

Há quem diga que pode demorar tanto para montar uma base lunar que, até lá, talvez o hidrogênio e o oxigênio já tenham sido substituídos por outro combustível nas naves espaciais. Como, por exemplo, o vento solar (partículas constantemente sopradas pelo Sol), que inflaria velas, à moda de caravelas do futuro.

Mina que não vale a pena

Antes de se falar em mineração lunar, é preciso descobrir quanto minério as rochas contêm. Até onde se sabe, a concentração é baixa. E os minérios mais comuns são ainda abundantes aqui na Terra.

Antes que o homem volte a pisar na Lua, convém cair na real. Por que gastar bilhões de dólares colonizando um mundo morto? A resposta dos sonhadores: ganhar dinheiro. "O homem vai voltar à Lua levado pelos negócios", diz Alan Binder. Nesse caso, as agências espaciais governamentais, como a Nasa, com verbas cada vez mais enxutas e fama de más negociantes, abririam espaço para a iniciativa privada. "Não haverá uma base lunar a não ser que empresas particulares se interessem em explorar comercialmente o satélite", afirma John Lewis, diretor do Centro de Pesquisa em Engenharia Espacial da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos.

Exploração comercial nesse caso quer dizer mineração, já que as rochas lunares são ricas em magnésio, titânio, ferro, silício e alumínio. "O problema é que a concentração em que esses elementos aparecem é muito baixa", explica Caetano Juliani, do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo. "A extração desses materiais só se tornará economicamente viável se forem achados grandes depósitos de minério, com alto grau de pureza."

Uma futura habitação bem sucedida...

Reatores? Que reatores?

"Podemos também extrair hélio-3", prevê John Lewis. Realmente, a análise das pedras lunares trazidas pelas missões Apolo, nos idos dos anos 60 e 70, indica que as rochas da superfície da Lua são ricas em hélio-3. Trata-se de um tipo de átomo raro na Terra, plantado no chão do satélite pelo vento solar. Na Terra, o hélio-3 poderia servir como combustível para reatores a fusão nuclear. "Umas poucas toneladas são suficientes para gerar energia que sustente toda a humanidade por um ano inteiro", afirma Binder. O problema dos reatores de fusão nuclear é um só: eles ainda não existem. O homem não aprendeu ainda a dominar a tecnologia de obtenção de energia a partir da fusão de núcleos atômicos, tal como acontece no Sol e no interior de outras estrelas.

Apesar dos Estados Unidos estarem em primeiro lugar, a aposentadoria das suas

espaçonaves abriu caminhho para a China e os demais paises investirem

bilhões na colonização da lua.

E se um dia as empresas se deixarem encantar pelos lucros prometidos pela Lua? Vamos escarafunchar o chão lunar à exaustão? Aí não serão só poetas, seresteiros e namorados que lamentarão a ida à Lua por motivos comerciais. Alguns astrônomos também. "A pior coisa que pode acontecer ao Universo é o homem colonizá-lo", sentencia, preocupado, Roberto Boczko, do Instituto Astronômico e Geofísico da Universidade de São Paulo. "A história mostra que toda colonização é feita à custa do ambiente e do próprio homem."

Para alívio (ao menos temporário) dos defensores da integridade do satélite, há vários desafios a ser vencidos antes que isso aconteça (veja ao lado). É como disse à SUPER o físico Freeman Dyson, da Universidade de Princeton: "Até o homem aprender a viver na Lua de modo barato, terão se passado não dez, mas pelo menos cinqüenta anos".

Aparelho foi usado pela primeira vez

A história de que a Lua tem depósitos de gelo não é nova. Em 1994, a sonda militar americana Clementine já teria detectado sinais dele nas escuras crateras do pólo sul lunar. A notícia causou polvorosa nos meios científicos. Até que poderosos instrumentos de solo jogaram um balde de água fria - com perdão do trocadilho - na notícia. Para você se lembrar: o radiotelescópio de Arecibo, em Porto Rico, achou os mesmos sinais que a Clementine. Só que eles apareciam tanto nas áreas sombreadas da Lua quanto em algumas zonas iluminadas pelo Sol. E, nessas, com o calor extremo, não poderia haver água, muito menos gelo. Portanto, nada garantia que os sinais de radar captados pela pequena sonda fossem mesmo a assinatura do gelo.

Habitat inflável da Bigelow Aerospace

Com a Lunar Prospector, a coisa foi diferente. Ela não deixou praticamente nenhuma dúvida de que os pólos lunares contêm mesmo água. "Não sabemos bem quanto existe", disse William Feldman, do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos. "Mas ela está lá, na forma de cristais de gelo." O que garante o resultado é um aparelho de nome complicado - espectrômetro de nêutrons - que localiza água de maneira indireta, por meio dos átomos de hidrogênio (veja ao lado).

Tirar água de pedra

Ainda não se sabe a quantidade do precioso líquido. O chute sobre o volume existente - entre 11 bilhões e 330 bilhões de litros - pode parecer um verdadeiro absurdo. Mas, segundo Feldman, a dúvida é assim grande porque essa é a primeira vez que se utiliza o espectrômetro de nêutrons para fazer esse tipo de medição na Lua. "Ainda não sabemos ao certo como as condições lunares podem interferir nos resultados", justifica ele.

Também não se conhece a exata concentração do líquido. Só que deve ser muito pequena. É que os depósitos lunares não ficam a céu aberto. Uma ou outra poça enregelada pode até aparecer no canto das crateras escuras. Porém, a maioria dos cristais de gelo estão enterrados, misturados à areia fina, que na Lua se chama regolito. A Nasa prevê que a concentração de água no regolito varia entre 0,3% e 1%. Ou seja, a cada 1 quilo de terra, existiriam, no máximo, 10 gramas de água. Em volume, isso equivale a 10 mililitros - duas colheres de sopa.

Detalhes maiores, só com as próximas observações da Lunar Prospector e das futuras missões exploradoras (veja na página 77). Mas, se essa aridez toda se confirmar, extrair dali líquido para abastecer uma colônia, a um custo viável, vai ser tirar água de pedra mesmo.

O endereço do gelo e como ele chegou lá

O gelo lunar deve ter caído do céu, trazido por cometas nos últimos 2 bilhões de anos (veja ao lado). Os cristais guardam, então, segredos da época em que a Lua e a Terra eram bebês cósmicos. Talvez até esclareçam o surgimento dos oceanos terrestres. Estes também podem ter sido trazidos por cometas. Mas, para analisar os cristais, não seria necessário montar casa na Lua. Bastaria trazer alguns quilos de areia para cá.

Mesmo outras justificativas para a construção de uma base lunar a toque de caixa parecem muito questionáveis. Vamos nos preparar para viver em Marte? Como, se o satélite terrestre tem um ambiente completamente diferente do marciano? Ou será que vamos construir um posto de reabastecimento de naves para viagens a outros planetas? Essa não convence nem quem acha que a colonização é inevitável. "Mesmo com a força de gravidade muito fraca da Lua, gastaríamos muito combustível para pousar e sair de lá", comenta John Lewis.

Colonizando a LUA e partindo para MARTE...

A primeira cidade-satélite terráquea não serviria sequer para esvaziar um pouco a Terra. As contas são do americano Carl Sagan (1934-1996): a cada dia, nascem 250 000 indivíduos mais do que morrem. "O que significa que teríamos de enviar 250 000 pessoas ao espaço todo dia, só para manter a população mundial no mesmo patamar", escreveu ele no livro Pálido Ponto Azul.

Do ponto de vista comercial, existem alguns grupos privados americanos tentando capturar investidores para projetos delirantes. Como a empresa Lunar Resources, que promete alta rentabilidade em excursões lunares de primeira classe. Quanto às mineradoras, por ora nenhuma companhia fala seriamente em fazer a prospecção lunar. Essa função está reservada às próximas missões à Lua, ainda governamentais e não-tripuladas (veja ao lado). Aliás, há quem acredite que é pouco provável que os governos das potências espaciais abram mão de vez da exploração lunar. "Até porque essa é uma questão estratégica", comenta Augusto Damineli, astrônomo da Universidade de São Paulo. "Quem dominar a tecnologia de sobrevivência na Lua vai se virar muito bem nos ambientes mais hostis da Terra, como desertos e pólos."

As cinzas e os índios

Sejam agências governamentais, sejam empresários, quem resolver investir na Lua vai enfrentar uma indefinição jurídica: a quem pertencem as riquezas selenitas? Um acordo internacional de 1966 estabelece que ninguém pode se dizer dono de corpos celestes. Porém ainda não existe norma que determine quem tem o direito de explorar os recursos naturais do espaço.

Laboratório de pesquisas na lua - Projeto

Se fossem consultados, os índios americanos navajos provavelmente não dariam esse direito a ninguém. Eles já protestaram quando souberam que a Lunar Prospector carrega uma urna com as cinzas do astrônomo Eugene Shoemaker. A idéia da Nasa é homenagear um dos descobridores do cometa que caiu em Júpiter em 1994, morto em 1997, lançando seus despojos sobre a superfície lunar. Os indígenas não gostaram. Para eles, a Lua é sagrada, um território proibido ao homem. O governo americano pediu desculpas. E, a julgar pelos inúmeros obstáculos que têm que ser venceidos, os navajos podem ficar tranqüilos: vai se passar um bom tempo antes que a Lua tenha outros moradores.

Acusado o hidrogênio, um-dois-três

Entenda como uns nêutrons lentos ajudaram a sonda Lunar Prospector a achar o esconderijo da água.

1. A Lua não tem atmosfera. Assim, a crosta lunar vira um alvo desprotegido dos raios cósmicos - prótons vindos do espaço a velocidades estonteantes.

2. Essas trombadas violentas tiram pedaços dos átomos das rochas da superfície. Entre os nacos arrancados, há nêutrons.

3. Alguns nêutrons expulsos de dentro do núcleo atômico saltam numa supervelocidade e escapam direto para o espaço, sem encostar em mais nada da superfície.

4. Mas há outros nêutrons que ricocheteiam nos átomos vizinhos. E aí podem acontecer duas coisas: ou o nêutron mantém a velocidade ou freia (veja ao lado).

5. Ao sobrevoar os pólos, a Lunar Prospector captou muitos nêutrons lentos. Isso significa que eles bateram em algo de mesmo peso. O que pesa o mesmo que um nêutron? Um próton. E quem tem só um próton? Um átomo de hidrogênio.

6. Mas o hidrogênio não pode estar solto sozinho no solo lunar. É que, devido à pouca gravidade, esses átomos, muito leves, fugiriam para o espaço imediatamente. Eles têm de estar associados a outro átomo.

7. Em todo o Universo, a ligação mais comum e estável do hidrogênio é com o oxigênio, formando água. Daí a conclusão: quanto mais nêutrons lentos, maior a quantidade de hidrogênio e, portanto, de água.

Como se fosse uma bola de golfe

Vai e volta

O nêutron mantém a velocidade original se, no ricocheteio, atingir um corpo de massa muito maior que a dele. É como uma bola de golfe que bate numa de boliche, muito mais pesada. Ela mantém sua energia inicial e sai tão rápido quanto chegou.

Divisão da energia

O nêutron é freado se atingir um corpo de mesmo peso, como um átomo de hidrogênio. É como se a bola de golfe batesse em outra, igualzinha e parada. Nesse caso, ela passa parte de sua energia para a segunda e continua a viagem, mais devagar.

Aqui caiu, aqui ficou

O gelo foi plantado nos pólos da Lua por cometas. E não evaporou das crateras aonde o sol não chega.

1. Ao longo dos últimos 2 bilhões de anos, muitos cometas - cujo núcleo é feito de gelo sujo - despencaram sobre a Lua. A cada queda, eles se derretiam, devido ao calor gerado pelo choque, e se infiltravam pelo chão.

2. Nas regiões ensolaradas, onde a temperatura chega a até 123 graus Celsius, a água enterrada evaporava. Devido à fraca gravidade lunar, o vapor, muito leve, escapava para o espaço. O solo permaneceu árido.

A LUA foi ficando próxima...

3. Nos pólos, alguns cometas despencaram dentro de crateras profundas, jamais atingidas pela luz do Sol. A água derretida pelo calor do choque também se infiltrou na terra.

4. Só que, a temperaturas abaixo de -200 graus Celsius, o líquido voltou a se congelar, na forma de cristais. O chão nessas regiões ficou um pouquinho mais úmido.

Garimpo extenso

Suponha que a Lua tenha mesmo 330 bilhões de litros de água. Se todo o líquido fosse reunido num único depósito, encheria uma piscina quadrada de 12,8 quilômetros de lado (mais ou menos o comprimento de 130 quarteirões) e 2 metros de profundidade. Mas não é bem assim. As minigeleiras subterrâneas lunares respingam pelos dois pólos, por centenas de crateras numa área de 50 000 quilômetros quadrados no pólo norte (um pouco menor que o Estado do Rio Grande do Norte) e 20 000 quilômetros quadrados no pólo sul (um pouco menor que Sergipe, o menor Estado brasileiro).

De mãos dadas rumo ao satélite

As principais agências espaciais do mundo se juntaram num consórcio para compartilhar os resultados das observações feitas pelas próximas naves, nenhuma delas tripulada.

Lunar A, japonesa. Vai carregar perfuradores escavar o chão e estudar a composição do subsolo lunar. Previsão de lançamento: 1999.

LOOM, também japonesa. Da órbita da Lua, vai mapear a superfície lunar. Uma sonda de solo vai pousar para fazer experimentos na superfície. Deve ser lançada em 2002.

MORO, outra nave européia. Vai estudar tanto a superfície quanto o subsolo lunar, da órbita da Lua. O ano previsto para lançamento é 2003.

SELENE, japonesa. Deve também sair em 2003. Vai orbitar a Lua e pousar no satélite, para estudar a origem, a evolução e o subsolo lunar.

(https://youtu.be/-8rKJ7JnSEE)

C=601.373

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Com a cabeça na lua... e com os pés no chão - Espaço

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