O lançamento do robô sonda para outra estrela é uma escala completamente diferente em relação ao lançamento da sonda nos confins do sistema solar.
Como a estrela mais próxima de nós está a uma distância de mais de 4 anos-luz, temos que nos acostumar com os atrasos de comunicação a longo prazo - um veículo aéreo não-tripulado interestelar precisará ter uma sonda múltipla capaz de explorar vários meios de forma autônoma.
No conjunto, a sonda estrela provavelmente terá seu próprio programa de exploração espacial, começando como um pacote do sistema de transporte, que é destinado ao projeto Icarus de mísseis híbridos. No entanto, os mísseis híbridos não se adaptam bem e têm um tamanho mínimo, normalmente centenas de toneladas.
Isto é similar a como nós enviamos todo um programa de exploração para outro sistema estelar, e embora este não seja o problema principal, ele requer fazer muitas coisas de maneira diferente - será uma mudança de paradigma em nossa abordagem e pensar em como explorar o espaço. Nem um único cosmódromo pode fornecer recursos para colocar um veículo em órbita ou entregar centenas ou milhares de toneladas de combustível a um foguete híbrido.
O projeto do foguete híbrido “Firefly” será projetado para voar para a Alpha Centauri em 100 anos, terá uma massa de cerca de 1500-3000 toneladas e precisará transferir o combustível de deutério em uma quantidade 19 vezes maior do que a sua própria massa. Assim, cerca de 30.000 a 60.000 toneladas de equipamentos e combustível podem ser lançados em órbita.
Por razões de segurança, o foguete híbrido deve ser lançado a partir de uma órbita muito mais alta do que a habitual perto da Terra (LEO), onde a Estação Espacial Internacional e outros veículos tripulados estão localizados. Provavelmente, estas serão órbitas constantes entre a Terra e a Lua, por exemplo, o ponto de Lagrange ou a órbita de Halo. No entanto, transportar 60.000 toneladas entre órbitas exigirá uma infra-estrutura de transporte séria. No médio prazo (uma década ou duas), o foguete privado da SpaceX planeja lançar 100 toneladas de cargas úteis para Marte para apoiar a construção. O uso de foguetes químicos, como o Falcon Heavy, significará que a massa do Mars Colonial Transporter será de pelo menos 600 toneladas. O lançamento na órbita lunar exigirá tanto combustível quanto a órbita de Marte. Assim, para uma sonda espacial com uma massa de 60.000 toneladas, serão necessárias 360.000 toneladas de carga útil (principalmente combustível), o que será o caso quando se utilizar apenas foguetes químicos. Tais custos serão excessivos.
No entanto, considere esta situação: muitas vezes não pensamos sobre o quanto nossas fontes de energia pesam. Com 1 gigawatt de capacidade de energia a carvão, operando com eficiência de 35%, requer 0, 1 tonelada de carvão por segundo. Durante o ano, ele queima 3.000.000 toneladas de carvão e produz 10.000.000 toneladas de dióxido de carbono e cerca de 150.000 toneladas de cinzas.
Surpreendentemente, dada a nave espacial moderna em miniatura, olhe para o lançamento de milhares de toneladas de carga em órbitas próximas da Terra. No final da década de 1970, a NASA, por exemplo, realizou pesquisas sobre a construção de satélites solares gigantes na órbita geoestacionária da Terra, embora os resultados dessas pesquisas sejam apenas em papel. Mas ficou claro que as arquiteturas de transporte podem ser bem aplicadas na construção de uma sonda interestelar. Tanto o Japão quanto a China expressaram interesse em lançar satélites movidos a energia solar, pelo menos em forma de demonstração desde a década de 2030 e comercializando-os em 2050.
Portanto, quando a sonda interestelar é construída, pode ser que até lá as infraestruturas estejam disponíveis no espaço para suportar o processo de construção. A base da infra-estrutura de transporte orbital é planejada da seguinte forma:
- Primeiro, a entrega de cargas e combustível para a órbita será organizada para aqueles que vão visitar órbitas mais altas. Esta será a melhor opção, veículos de lançamento realmente reutilizáveis, como as versões avançadas da série SpaceX da empresa Falcon, que podem existir por dez a vinte anos, ou o European Rocket Hybrid Skylon.
Em segundo lugar, uma vez na órbita da Terra, o propelente necessário para enviar a carga útil para a órbita geoestacionária continuará a ser massivamente substituído por combustível não-químico de foguete, como energia nuclear térmica, bem como energia solar térmica e energia elétrica solar. Eles exigem um volume muito menor de propelente para levar a carga útil a órbitas mais altas e, dependendo do sistema escolhido, isso pode levar dias ou meses.
Vale a pena pensar na escala dos sistemas de transporte necessários para apoiar a construção, por exemplo, de uma estação de energia solar por satélite. Um típico 1 gigawatt de ATP pesará cerca de 10.000 toneladas. A necessidade global de energia está crescendo. A demanda atual é de cerca de 500 gigawatts por ano, portanto, para fornecer metade da energia necessária usando uma usina de energia solar por satélite exigirá a construção de cerca de 250 satélites por ano - cerca de 2,5 milhões de toneladas de hardware em órbita.
Espera-se que o combustível de Ícaro seja o deutério extraído do mar. No entanto, assim que a SpaceX criar uma ponte em Marte e a infraestrutura de transporte for estabelecida, os cientistas começarão ativamente uma opção mais otimizada. Várias empresas já pretendem explorar os recursos potenciais dos asteróides. Um mercado muito lucrativo também pode ser criado lá em algumas décadas, mas isso acontecerá se os materiais SPS puderem ser obtidos dos recursos localizados no espaço com custos mais baixos do que com os suprimentos do cosmódromo da Terra. Mais convincente é a versão que o principal combustível para uma sonda estelar, o deutério, em Marte e na Lua, existe em percentagens muito mais altas do que na Terra. Os átomos de deutério são duas vezes mais pesados que o hidrogênio comum, porque é um isótopo. Medições recentes da presença de deutério nas calotas polares de Marte mostraram que seu conteúdo será pelo menos 8 vezes maior que o valor médio da Terra. Também foi encontrada evidência de que a lua tem uma grande quantidade de gelo, derivada do hidrogênio, que chegou lá com o vento solar e os cometas, e a lua deve ser ainda mais rica em deutério do que Marte.
Portanto, quando chegar a hora da construção de um navio estelar, pode ser que já haja combustível e materiais que sejam facilmente obtidos de fontes extraterrestres.
Para otimizar o custo de transporte de combustível para o navio, o novo sistema poderoso pode ser totalmente utilizado para transportar muitas outras cargas a granel. O explorador finlandês Pekka Janhunen oferece o E-Sail, um projeto conceitual especial que cria uma vela solar a partir de fios elétricos carregados.
O vento solar consiste em uma corrente de plasma de alta velocidade emanando do sol, que fluirá em torno do campo elétrico criado pelos fios, criando a tração necessária. Esta invenção foi anunciada com uma breve descrição em 2004, foi testada em uma série de satélites e a Agência Espacial Européia está planejando lançá-la. Uma vela eletrônica totalmente funcional será capaz de rebocar o deutério recuperado de praticamente qualquer fonte do sistema solar, como Marte ou asteróides, bem como qualquer outra carga. Estas invenções também podem ser usadas como "veículos de reboque gravitacional" para asteróides que são perigosos para uma colisão com a Terra, ou até mesmo os movem para órbitas novas e mais úteis. A atividade de produção no espaço exigirá a construção de um navio e muitas outras aplicações, e este fato confirma a vantagem do programa Apollo, que tornou possível que as pessoas pousassem na Lua. A revolução da microeletrônica nos anos 70 e 80 deve muito a "um gigantesco salto de humanidade". Afinal, muitos novos processos de produção foram inventados rapidamente e muitos cientistas nos campos físico, de engenharia e de computação foram treinados.
Boa sorte favorece aqueles que sabem que benefícios inimagináveis serão derivados do que criará uma nave espacial.
