O espaço é bastante mortal. Mas será tão mortal a ponto de nos aprisionar efetivamente no sistema solar para sempre? Muitos afirmam que sim, mas alguns cientistas já se debruçaram sobre os números de maneira séria.

Desde que Enrico Fermi fez sua famosa pergunta “Onde estão todos?”, ponderamos o mistério do Paradoxo de Fermi. Numa galáxia onde bilhões de planetas tiveram bilhões de anos para gerar civilizações tecnológicas, por que não vemos nenhuma evidência das que nos antecederam? Há muitas respostas possíveis para isso, variando do animador, como a ideia de que estamos entre os primeiros a superar desafios evolutivos extremos, ao horrível, como a perspectiva de que toda civilização que atinge nosso nível de desenvolvimento acaba se aniquilando. Mas há uma explicação muito citada que nunca foi explorada adequadamente, e que talvez seja a mais tediosa possível: não vemos alienígenas porque a viagem interestelar é simplesmente difícil demais para que alguém se dê ao trabalho. Civilizações tecnológicas como a nossa podem surgir e desaparecer, algumas podem atingir níveis de sofisticação e avanço muito superiores aos nossos. Mas nenhuma consegue colonizar a galáxia porque enviar seres vivos entre as estrelas é tão difícil que simplesmente não vale a pena.

Dois fatores tornam a viagem interestelar difícil. O primeiro, o mais óbvio e o que já se conhece, é também o mais solucionável: as distâncias absurdamente grandes envolvidas. A estrela mais próxima, Proxima Centauri, está a 4,2 anos-luz de distância. A nave mais rápida já construída, a Parker Solar Probe, com seus 163 km/s, levaria mais de 7.000 anos para alcançar Proxima, caso fosse sequer na direção certa. Para que seres humanos viajem entre as estrelas, o tempo de viagem precisa ser ao menos da ordem de uma vida humana, o que significa viajar a velocidades relativísticas, frações significativas da velocidade da luz.

Mas esse é um problema solucionável. O programa Breakthrough Starshot propõe enviar uma série de minúsculas sondas movidas a velas solares, aceleradas a 20% da velocidade da luz por um gigantesco conjunto de lasers na Terra. Essas sondas são pouco mais que chips de computador; enviar humanos exige muitas ordens de grandeza a mais em massa, para suporte de vida e blindagem. Mas há formas avançadas de propulsão propostas que poderiam, em princípio, acelerar uma nave real a uma fração razoável da velocidade da luz: velas de luz realmente gigantescas, motores de fusão compactos ou motores de matéria-antimatéria. Alguns desses podem ser alcançáveis num futuro distante, mas previsível. O problema das distâncias absurdas deveria ser completamente solucionável, não fosse pelo segundo problema: o espaço interestelar quer nos matar.

O meio interestelar, ISM na sigla em inglês, está longe de ser vazio. Está preenchido com gás difuso e grãos de poeira. Esses materiais podem ser esparsos, mas a velocidades relativísticas cada molécula se torna uma pequena bala. E isso sem falar nos raios cósmicos, partículas que se movem rápido o suficiente para matar por conta própria. Essa é a potencial barreira número um para nosso futuro como espécie galáctica. Nosso glorioso futuro alcançando as estrelas depende da resposta a uma questão bastante mundana: uma nave grande o suficiente para transportar humanos pode ser adequadamente blindada contra partículas minúsculas sem adicionar tanta massa extra que acelerar tal nave se torne uma impossibilidade prática?

Vamos projetar a missão interestelar tripulada mais plausível que conseguimos imaginar: enviar uma nave estelar para Proxima Centauri com o objetivo de chegar lá numa geração, e preferencialmente vivos. Usaremos um sistema de propulsão capaz de nos acelerar a 20% da velocidade da luz. Até onde chegamos antes de ser obliterados por detritos espaciais minúsculos?

A 0,2c, um encontro com um grão de poeira de aproximadamente um milímetro de largura libera algumas centenas de milhões de joules de energia cinética, vaporizando a nave instantaneamente. Mas esses micrometeoritos são mais comuns dentro do sistema solar, resquícios da formação do sistema planetário. A abundância de micrometeoritos cai dramaticamente à medida que deixamos o sistema solar, de modo que poderíamos partir perpendicularmente ao plano eclíptico para evitar a densidade muito maior de detritos ali e, em seguida, ajustar o rumo em direção a Proxima Centauri.

Para entender o que enfrentamos durante a jornada de mais de vinte anos, vale examinar como o meio interestelar realmente se parece. É composto de 99% de gás em massa e 1% de grãos de poeira muito pequenos. Esse gás é aproximadamente 90% hidrogênio, com a maior parte do restante sendo hélio e traços de elementos mais pesados. A densidade média do gás no disco da Via Láctea é de cerca de um átomo por centímetro cúbico; no entanto, o Sol está numa região de densidade reduzida chamada Bolha Local, provavelmente criada por uma explosão de supernova passada. Por aqui, há em média um átomo por cubo de 10 cm.

A poeira é composta de moléculas de silicato e carbono que se aglomeraram em grãos, vindos de elementos pesados fundidos nos núcleos de estrelas massivas e ejetados em supernovas ou nos ventos de estrelas gigantes. A maioria desses grãos tem entre um décimo e alguns décimos de micrômetro de diâmetro. Grãos maiores que isso são extremamente raros fora dos sistemas planetários, tão raros que podemos praticamente ignorar a possibilidade de um único grão destruir nossa nave. Mesmo os grãos menores são esparsos, com cerca de um grão por cubo de 100 metros. Então tanto o gás quanto a poeira são difusos, mas estamos viajando 4 anos-luz, o que significa que vamos inevitavelmente colidir com muito dessas coisas.

Nenhum desses impactos vai destruir a nave, mas isso pode não importar. Pense num satélite ou meteorito entrando na atmosfera terrestre: começa a queimar quase imediatamente ao entrar nas camadas superiores, onde o ar tem apenas um milionésimo da densidade ao nível do mar. Isso porque esses objetos viajam a velocidades de alguns a algumas dezenas de km/s, e é a velocidade do impacto com cada molécula de ar que deposita muita energia cinética no objeto em queda, geralmente destruindo-o antes de atingir o solo. O espaço interestelar é bem menos denso que a atmosfera superior, por um fator de cerca de 10¹⁶. Mas também estamos viajando cerca de 10.000 vezes mais rápido que um satélite em reentrada de órbita baixa.

Com que rapidez nos queimamos a 0,2c? A energia cinética depositada por cada partícula é ½mv². Levando em conta as densidades relativas, as massas das partículas e as velocidades, o calor depositado na nossa nave pelo ISM é cerca de um bilhão de vezes menor em comparação com a reentrada orbital. Parece que podemos ficar bem com blindagem e dissipação de calor moderadas.

Mas há outro problema. A essas velocidades, cada átomo ou molécula que impacta pode causar dano. Num artigo de 2016, Thiem Hoang e colaboradores calcularam o dano por impactos individuais de partículas. Concluíram que hidrogênio e hélio leves não causam danos duradouros: apenas depositam calor. Mas cada impacto por um elemento mais pesado deixa cicatrizes permanentes, com o oxigênio, relativamente comum, e o ferro, extra massivo, somando a maior parte dos danos. Viajar até Alpha Centauri a 0,2c resulta no casco frontal sendo vaporizado, mas apenas a uma profundidade de meio milímetro ou mais. O dano por impacto de poeira é semelhante, com grande parte da área da superfície frontal sendo vaporizada ou erodida por minúsculas crateras de impacto até cerca de um milímetro de profundidade a cada 4 anos-luz.

Então é necessária alguma blindagem, mas não absurdamente espessa, e apenas na frente da nave: um para-brisas, de fato. Podemos minimizar o peso adicional tornando a nave o mais longa e estreita possível. O artigo de Hoang não estava focado na viabilidade de missões tripuladas, mas sim em missões como o Breakthrough Starshot, onde a “nave” é um chip finíssimo para o qual uma ablação de milímetro é significativa. Para os tipos de missões que poderiam ocorrer em nossas vidas, a carga útil inteira poderia ser destruída pelo gás sem ao menos alguma blindagem.

Até aqui, a viagem interestelar soa plausível, ao menos em termos de a nave sobreviver à jornada. Blindagem moderada é suficiente para estrelas próximas, e a capacidade de reparar a blindagem pode nos levar a partes mais distantes da galáxia. Há opções mais avançadas para isso: deflexão de grãos por campos magnéticos, ou uma massa protetora se movendo à frente da nave. Mas para iniciar nossa aventura interestelar não precisamos de nada muito avançado.

Há, porém, um perigo mais sutil, que poderia resultar em nossa nave estelar chegando ao destino perfeitamente intacta, mas transportando uma tripulação morta. Esse perigo é a radiação. Enquanto o casco da nave parará elementos mais pesados em menos de um milímetro, os átomos de hidrogênio podem penetrar uma ordem de grandeza mais fundo. Esses átomos serão despojados de seus elétrons para se tornarem prótons de alta energia, ou seja, tornam-se radiação.

Num artigo de 2006, Oleg Semyonov calculou que a tripulação de uma nave inadequadamente blindada, a qualquer velocidade relativística, estaria sujeita a níveis de radiação comparáveis ao núcleo de um reator nuclear, o que é instantaneamente letal para qualquer organismo vivo. Um para-brisas de titânio com um ou dois centímetros de espessura deve ser proteção suficiente contra essa radiação a 20% da velocidade da luz, assim como um escudo de água com um metro de espessura, talvez a melhor opção porque essa água já estaria sendo transportada de qualquer forma. É necessária também uma camada interna de chumbo ou similar para bloquear a radiação secundária. Para viajar a velocidades mais próximas da luz, são necessários vários metros de titânio ou dezenas de metros de água. A qualquer velocidade relativística, caminhadas espaciais fora da nave estão completamente descartadas.

Mas nada disso ajuda contra o outro tipo de radiação: os raios cósmicos. O espaço interestelar está inundado de partículas de alta energia, de simples prótons a núcleos massivos de ferro, acelerados nos monstruosos campos magnéticos de buracos negros, supernovas e da própria galáxia. A dose de radiação dos raios cósmicos é menor que a do gás interestelar: não é instantaneamente letal, mas aumentará significativamente os riscos de câncer ao longo da jornada de 4 anos. No entanto, é mais difícil se proteger dos raios cósmicos porque eles atingem a nave de todas as direções. Se conseguirmos acelerar a 80 ou 90% da velocidade da luz, a maioria dos raios cósmicos virá de frente, e o para-brisas nos protege. Mas a velocidades mais plausíveis, a nave precisará de blindagem em todas as superfícies. Uma camada de água com um metro de espessura ao redor da nave inteira resolveria o problema, mas adicionaria uma massa proibitiva, excessiva para ser acelerada a velocidades relativísticas, ao menos para nossas primeiras iterações de tecnologia de propulsão estelar. O mais provável é que as primeiras gerações de viajantes interestelares tenham que aceitar os riscos à saúde e torcer para que o destino valha a pena.

Para viagens interestelares além de alguns anos-luz, a blindagem contra o meio interestelar, micrometeoritos e raios cósmicos terá que ficar mais séria. Mas não há nada em princípio que nos impeça de ir aos poucos, de um sistema planetário ao próximo. A viagem interestelar é muito difícil, mas pelo que sabemos atualmente sobre o meio interestelar, não é impossível. E certamente não é uma explicação clara para o Paradoxo de Fermi. O universo pode estar tentando nos matar, mas não está tentando com força suficiente para nos impedir de estender o alcance da nossa espécie a regiões distantes do espaço-tempo interestelar.