Cientistas de Portugal e do Brasil descobrem um atalho para chegar à Lua

Lançamento da Missão Artemis II Getty Images Assim como voar em um jato, um dos maiores custos associados à chegada ao nosso satélite lunar é o combustível. O foguete Space Launch System da NASA usa mais de dois milhões de litros de propelente, a um custo estimado de US$ 4 bilhões (R$ 17 bilhões) por lançamento, enquanto a espaçonave Orion precisa de ainda mais para navegar até a superfície lunar. Mas isso pode mudar. Dois cientistas, um de Portugal e outro do Brasil, criaram um método matemático que pode economizar dinheiro para as agências espaciais, encontrando rotas mais eficientes em termos de consumo de combustível, relata o DailyMail. As missões espaciais medem o combustível pela sua capacidade de alterar a velocidade do foguete, e não pelo volume, que varia de acordo com o combustível usado. A nova rota sugerida pelos pesquisadores requer 58,8 metros por segundo a menos de combustível do que os caminhos mais eficientes descobertos anteriormente. Isso pode não parecer muito em comparação com o consumo total de combustível da viagem, de 3.342,96 metros por segundo. No entanto, o professor Allan Kardec de Almeida Júnior, da Universidade de Coimbra, afirma: "Quando se trata de viagens espaciais, cada metro por segundo equivale a uma quantidade enorme de consumo de combustível." Uma das maneiras mais eficientes de chegar à Lua é aproveitar os pontos de equilíbrio naturais no sistema solar, conhecidos como Pontos de Lagrange. Em cada um dos cinco Pontos de Lagrange, as forças gravitacionais da Terra, da Lua e do Sol estão equilibradas. Isso significa que uma espaçonave pode se posicionar em um desses locais e viajar pelo espaço sem precisar queimar mais combustível. O problema é que as órbitas ao redor dos Pontos de Lagrange são inerentemente instáveis, e mesmo pequenas diferenças na trajetória podem resultar em grandes diferenças no resultado. Isso torna o cálculo de todos os diferentes caminhos que uma espaçonave poderia percorrer através dos Pontos de Lagrange entre a Terra e a Lua extremamente demorado. O que muda agora é que os cientistas utilizaram uma nova estrutura matemática que facilita muito esses cálculos. Conhecida como "teoria das conexões funcionais", essa metodologia permitiu calcular milhões, em vez de milhares, de trajetórias possíveis e escolher a mais eficiente. Para o estudo, Almeida Júnior e seu colega Vitor Martins de Oliveira, da Universidade de São Paulo, simularam 30 milhões de maneiras diferentes de chegar à Lua até encontrar a melhor opção. Sua nova rota desafia a ideia anterior de que a espaçonave deveria se aproximar das órbitas naturais que levam ao Ponto de Lagrange – conhecido como variável L1 – a partir dos pontos mais próximos da Terra. Contraintuitivamente, os pesquisadores descobriram que é melhor se aproximar dessas órbitas pelo lado mais próximo da Lua. Usando um sistema de controle, uma espaçonave poderia permanecer nessa órbita indefinidamente até que a tripulação estivesse pronta para a segunda etapa da jornada até a Lua. Almeida Júnior afirma que esse ponto de parada tem o potencial de transformar as missões espaciais em uma próspera indústria do turismo. "A estratégia proposta neste artigo envolve órbitas ao redor de L1, de onde as pessoas poderiam desfrutar de uma perspectiva única: a Terra e a Lua podem ser vistas em lados opostos da nave!" Segundo ele, a espaçonave poderia permanecer nessa órbita ao redor de L1 em ​​múltiplos de 13 dias, quando conexões com a Lua ou a Terra poderiam ser feitas para substituir os turistas. Essa estratégia poderia ser usada no futuro como um centro para o turismo, mas também para atividades de mineração. Identificar essa solução improvável só foi possível graças à matemática que permitiu à equipe calcular um número tão absurdo de opções. "Em vez de presumir que é mais fácil escolher a parte da variável mais próxima da Terra, podemos usar análises sistemáticas com métodos mais rápidos para tentar encontrar soluções não triviais", diz Oliveira, da Universidade de São Paulo. A quantidade exata de combustível economizada pode variar enormemente, dependendo do tamanho da espaçonave, do tipo de combustível utilizado, da eficiência da nave e da quantidade de carga transportada. A boa notícia é que a economia será proporcional ao tamanho da nave, com as naves mais pesadas se beneficiando de uma redução maior no volume de combustível. Uma Starship da SpaceX totalmente carregada, com até 100 toneladas de carga, por exemplo, poderia liberar um volume enorme de combustível ajustando ligeiramente sua rota para a superfície lunar. Além de economizar combustível, essa nova rota é uma opção atraente para missões lunares, pois a espaçonave estaria sempre visível da Terra. Isso significa que nunca haveria um momento em que o controle da missão perderia contato com os astronautas. Oliveira lembra que a missão Artemis 2, por exemplo, perdeu a comunicação com a Terra por um tempo porque estava diretamente atrás da Lua. "A órbita que propomos é uma solução que mantém a comunicação ininterrupta." No entanto, os pesquisadores admitem que seus cálculos não são completamente realistas, já que consideram apenas a gravidade da Terra e da Lua, deixando de lado a influência do Sol. Órbitas ainda mais eficientes poderiam ser encontradas se o Sol fosse levado em conta, mas isso restringiria a janela de lançamento. Almeida Júnior observa: "Seria necessário executar a simulação para uma posição específica do Sol. Por exemplo, se simularmos a data de lançamento da missão como 23 de dezembro, obteremos resultados válidos apenas para uma missão lançada nessa data." O que é um Ponto de Lagrange? Os Pontos de Lagrange são cinco posições no espaço onde a atração gravitacional de dois corpos massivos — como a Terra e o Sol — se equilibra perfeitamente com o movimento de um objeto que os orbita. Isso significa que as espaçonaves podem "estacionar" nesses pontos usando muito pouco combustível, tornando-os ideais para telescópios espaciais e missões científicas. Os cinco pontos são denominados L1 a L5. Alguns estão localizados diretamente entre ou atrás de planetas, enquanto outros formam "bolsões gravitacionais" estáveis ​​onde os objetos podem permanecer por décadas. O Telescópio Espacial James Webb da NASA opera ao redor do Ponto de Lagrange L2 Sol-Terra, a aproximadamente 1,6 milhão de quilômetros da Terra, de onde desfruta de uma visão estável do cosmos. Os pontos receberam o nome do matemático ítalo-francês do século XVIII Joseph-Louis Lagrange, que os descreveu pela primeira vez em 1772.