Nanotubos de carbono para elevadores espaciais

O vídeo abaixo complementa a postagem anterior sobre elevadores espaciais. Ele discute mais detalhes sobre os nanotubos de carbono.

Elevadores espaciais feitos de nanotubos de carbono. Ficção? Hein, Clarke?

Alguns investidores corajosos e visionários encontraram no ramo de viagens espaciais um nicho de mercado totalmente inexplorado. Até mesmo a Estação Espacial Internacional começará a ser abastecida por voos de empresas privadas, como a SpaceX. Já a Virgin Galactic investe nas viagens espaciais pelo seu potencial turístico. Essa empresa já construiu seu espaçoporto nos EUA e projeta realizar voos espaciais comerciais a partir deste ano - se você estiver interessado e tiver US$ 200 mil para se entreter, agende sua viagem espacial aqui. 

Você acha fácil chegar à Lua? O Armstrong não. 

Porém, há muito mais no espaço do que potencial para ser concorrente da Disneilândia.

Prospectar recursos e colonizar o espaço. Esse é o futuro da astronáutica. Fácil dizer, difícil cumprir. 

A exploração econômica do espaço ainda carece de sustentabilidade econômica. As viagens ao cosmo são caras. Agências espaciais em várias partes do mundo correm atrás de soluções baratas para chegar ao espaço. A NASA, particularmente, tem investido faraonicamente nesta linha. A agência espacial estadunidense já não conta mais com as centenas de milhões de dólares que outrora eram investidas em viagens espaciais convencionais, baseadas em tecnologias nascidas há décadas e desde então pouco aprimoradas na sua base. O caminho é uma revolução aero/cosmonáutica. Todos os ônibus espaciais estadunidenses foram aposentados e viraram, literalmente, peças de museu. Uma nova geração de naves espaciais está a caminho, mas é preciso "redefinir a missão [da NASA]", como disse há pouco Barack Obama. Novas plataformas de acesso ao espaço começam a ser pensadas.

Nessa chispada rumo ao espaço, uma ideia genial, maluca, ousada, mas ainda assim na linha do como-é-que-não-pensei-antes-nisso, vem sendo encarada com maior seriedade por cientistas aeroespaciais. Construir um elevador espacial. É isso mesmo, um dispositivo fixo e contínuo com base na Terra e conectado a uma base no espaço!

Arthur C. Clarke, em sua obra-prima de ficção científica, Fountains of Paradise (1978), já havia mencionado um elevador espacial baseando-se em uma série de publicações científicas sobre o tema. O elevador espacial reduziria consideravelmente o gasto energético necessário para vencer a força da gravidade e o atrito atmosférico. Tornaria triviais as viagens ao espaço!

Atualmente, o projeto de elevador espacial que vem merecendo mais crédito da comunidade científica planeja a construção, em uma região próxima à linha do Equador, de uma torre com 50 km de altura (!). Ao topo desta torre seria fixado um cabo que, em sua extremidade oposta, seria ligado a um corpo de massa comparável à de certos asteroides. O centro gravitacional deste sistema todo seria localizado na órbita geoestacionária, i.e., cerca de 36 mil km acima do nível do mar. Veículos terra-espaço se movimentariam ao longo do cabo com auxílio de mecanismos eletromagnéticos.

Um elevador espacial com mecanismo eletromagnético. Fonte: NASA.

Cientistas calcularam que o custo de uma viagem espacial convencional, atingindo 36 mil km acima do nível do mar, fica em torno de US$ 22 mil/kg. Com a tecnologia do elevador, custaria US$ 2/kg (!). 

Uma das questões técnicas a serem resolvidas para que a construção do elevador espacial abandone o plano da ficção é o desenvolvimento de materiais para o cabo do elevador. O cabo sofreria uma tensão enorme ao longo de seu comprimento, sendo que a sua própria massa contribuiria para esse problema. Dentre os materiais apontados para construir o cabo, os nanotubos de carbono (NTC) mostraram que oferecem propriedades que vão muito além do mínimo exigido para tal. Leia mais aqui sobre esse material. O vídeo abaixo exibe o notável físico estadunidense Michio Kaku falando um pouco sobre a possível aplicação dos NTC para a construção do elevador espacial.

Os NTC chegam a ser 100 vezes mais resistentes à tensão em relação ao aço. São materiais extremamente resistentes e leves. Porém, o problema é a atual inviabilidade da produção deste material na escala de quilômetros de comprimento.  
Certa vez, durante uma palestra, perguntaram ao Arthur C. Clarke, citado anteriormente nesta postagem, sobre quando ele acreditava que o elevador espacial seria construído. E ele: "Provavelmente cerca de 50 anos depois que todos pararem de rir [da ideia]".
A impossibilidade de hoje é a origem da revolução de amanhã.
Esperemos!

Nanotubos de carbono. (Fonte: Université de Strasbourg)

Fonte: NASA