A Parker Solar Probe e a dificuldade de jogar alguma coisa no Sol

Na madrugada de hoje um foguete Delta IV Heavy subiu levando a Sonda Solar Parker, uma pequena e ousada navezinha robótica da NASA que estudará o Sol de perto, muito perto. Ela chegará a 6 milhões de km da “superfície” do Sol, mas ao contrário do que a mídia está espalhando, não vai “tocar” nele.

Toda a ciência envolvida no projeto é muito interessante, mas algo que passa ao largo de praticamente todas as matérias e que vai contra o senso comum é a dificuldade em lançar uma nave para o Sol. Não deveria ser difícil: a gente aprende desde cedo que o Sol atrai todos os corpos do Sistema Solar, nos filmes é sempre um drama escapar da gravidade solar, o bom-senso diz que se você joga alguma coisa na direção de algo que já está atraindo, só vai atrair mais rápido.

Infelizmente o Universo obra e anda pro que o bom-senso diz. E se for pelo bom-senso, o quê impede a Terra de cair no Sol? Não há nenhuma força puxando ela pra longe. A verdade — e sei que vai estragar seu fim de semana — é que a Terra ESTÁ caindo no Sol. Tudo em órbita do Sol está caindo no Sol.

Espaço não é distância. A Estação Espacial está mais perto da Terra do que Rio de São Paulo. Se você subisse a 400 km de altitude em linha reta no momento em que cortasse o motor cairia como uma pedra, a gravidade ainda mais de 98% a mesma da superfície.

O segredo para orbitar a Terra é cair, mas errar o chão. Você acelera com uma velocidade lateral muito alta, e em algum momento se deslocará tão rápido que mesmo atraído para baixo, a curvatura da Terra fará com que o chão não esteja mais lá. É um conceito muito antigo, descrito por Isaac Newton. Veja nestas animações kibadas da NASA:

Um objeto com velocidade lateral suficiente cai sem atingir o chão, e se estiver fora da atmosfera não há resistência do ar e ele cai para sempre. parabéns, você tem uma órbita.

A Terra

Do mesmo jeito que um satélite está caindo em volta da Terra, os planetas estão caindo em direção ao Sol, mas a velocidade lateral os impede de sofrer o destino de tantos cometas. No caso da Terra ela percorre sua órbita a uma velocidade de 29,8 km/s, ou 107.280 km/h. Quanto mais distante o planeta, mais lenta sua velocidade orbital. Mercúrio orbital o Sol a 47,4 km/s. Plutão, a meros 4,7 km/s.

Se a Terra parasse de se mover isto aconteceria:

Cairia como uma pedra em direção ao Sol. E é isso que queremos que a Sonda Solar Parker faça, o que não é fácil.

Bom-Senso não funciona

A idéia óbvia, apontar o foguete para o Sol e acionar o motor não funciona. Como você se lembra da escola, não existe força circular. A gravidade “puxa” (é bem mais complicado do que isso) a Terra em direção ao Sol, ao mesmo tempo em que a velocidade orbital tenta jogar a Terra para longe, em uma tangente.

Por causa disso (maldito Newton) Se você está na Terra, e tem uma força lateral  AB e aciona seu foguete com uma força BC em direção ao Sol, o vetor resultante é uma diagonal AC.

Seu foguete seguirá não em direção ao Sol, mas para o lado, e ganhará velocidade. O resultado é que entrará em uma órbita altamente elíptica, com apoapse bem distante do Sol.

Como chegar lá então?

A Sonda precisa chegar bem perto do Sol (uns 6 milhões de km) e para isso ela tem que… desacelerar. É preciso perder boa parte dos 29,8 km/s para cair (mais) em direção ao Sol, mas 29,8 km/s é rapido bagarai.

Nossos foguetes já se peidam para colocar coisas em órbita a 8 km/s, nada que o Homem construiu é capaz de acelerar o suficiente para entrar na órbita planejada para a Parker. Por isso a sonda é bem pequena, 685 kg, e foi lançada de um dos foguetes mais poderosos da atualidade, o Delta IV Heavy.

Ele deu um belo empurrão, a Parker deixou a Terra cobrindo a distância até a Lua em 10 horas, mas isso ainda é muito pouco. Aí entra a malbatemática matemática. Os cientistas da NASA vão usar Vênus para desacelerar a sonda.

Notem que ela será desacelerada, cairá em direção ao Sol e com isso… ganhará velocidade.

Graças a um daqueles fenômenos cósmicos bem convenientes, dependendo de como você se aproxime de um planeta ele pode acelerar ou desacelerar sua trajetória, e a Parker usará esse recurso nada menos que SETE vezes até atingir uma órbita de 88 dias, altamente elíptica que a colocará extremamente perto do Sol. Veja a trajetória:

A primeira passagem será 28 de setembro, ou seja: ela vai chegar em Vênus em menos de dois meses. mas é só o começo. Ela só atingirá seu ponto mais próximo do Sol em 2025, quando cruzará a corona solar a mais de 700 mil km/h. Será o objeto mais rápido já criado pela humanidade, superará até o Uno com Escada.

Mas pra que diabos serve esse troço?

A Sonda Solar Parker vai estudar o Sol (d’oh!) de uma forma nunca antes feita. Ela sequer poderia existir alguns anos atrás, leva o que há de mais avançado em escudos térmicos e automatização. Ela é a nave mais autônoma que a NASA já lançou, precisa saber se proteger e usar seus escudos sem auxílio humano, pois seus sinais levam quase 7 minutos para chegar até nós, e exposição direta ao Sol naquela distância significa morte certa em alguns segundos.

Fonte: Meio Bit

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