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Transcrição

Nós somos prisioneiros na Terra. O Universo nos provoca, mostrando vários lugares que nunca poderemos visitar.

Porém, se nossa espécie deseja ter um futuro a longo prazo, temos de escapar dessa prisão.

Mas o que nos mantém aqui, para começar?

Acontece que devemos ao universo um débito de 4.5 bilhões de anos.

UMA PRISÃO FEITA DE ENERGIA

Tudo que possui massa no universo atrai tudo que também possui massa.

Nós chamamos esse fenômeno de gravidade.

Quando você está mais perto de uma grande quantidade massa, você é puxado com mais força.

Esse efeito nos prende na Terra.

Nós podemos imaginar isso como sendo prisioneiros em uma prisão de gravidade, ou um poço gravitacional.

Não é literalmente um poço, mas é um conceito que ajuda a entender como isso funciona.

Estar em uma prisão de gravidade significa que você deve energia para a gravidade.

Mas como como você pode dever energia?

É porque em nosso universo, objetos não querem mudar sua velocidade ou direção.

Para convencê-los a se mover, você precisa gastar energia.

Bilhões de anos atrás, a atração grativacional de trilhões e trilhões de partículas de poeira orbitando nosso Sol

uniu-as até que elas formaram um planeta.

Esse processo usou energia e criou um poço de gravidade de onde agora fazemos parte.

Quanto mais profundo você está nesse poço gravitacional, mais você deve à gravidade.

Se você não conseguir energia o suficiente, você não poderá sair, não importa o que você faça.

Porque seus átomos antes foram parte da poeira em que o universo gastou energia para chegar até aqui.

Ok… hum…

Vamos resumir tudo de novo.

Objetos no universo não gostam de se mover.

Você precisa convence-los a se mover com energia.

Gravidade utilizou energia para convencer as partes que formam o nosso planeta a se juntarem.

Isso criou uma prisão de gravidade no processo, prendendo-nos.

Para escapar, precisamos pagá-la com energia.

Ok… Como fazemos isso?

ESCAPANDO DA PRISÃO DE GRAVIDADE

Para chegar ao espaço, nós precisamos passar por um processo complicado de troca de energia.

Para isso, nós construímos “Máquinas de Pagamento de Energia Potencial Negativa”,

conhecidas pelo nome mais sem graça, foguetes.

Foguetes funcionam utilizando algumas das reações químicas mais energéticas conhecidas pelos humanos

para basicamente explodir combustível de forma controlada.

Isso converte energia química em energia cinética.

O produto da reação é direcionado para fora e empurra o foguete para longe da Terra.

Gastando bastante energia, conseguimos aumentar nossa energia potencial gravitacional,

que é um jeito complicado de dizer que estamos pagando de volta nosso débito de energia para a gravidade.

Mas na verdade é bem mais complicado que isso.

Quando você queima combustível para entrar em órbita,

você perde bastante energia para o calor, a queima de combustível e o arrasto atmosférico,

então você precisa de muito mais.

E você não pode apenas por uma grande quantidade de combustível perigoso e altamente explosivo

próximo à sua carga detona-lo.

Você precisa de uma queima controlada,

o que é complicado e deixa seu foguete bastante pesado.

O que significa que ele tem mais massa.

Quanto mais massa algo possui, mas energia você precisa para convence-la a se mover.

Então você precisa de mais combustível para levantar seu foguete.

Mas se você precisa de mais combustível,

isso significa que você precisa de mais foguete para levar esse combustível.

Mas isso torna seu foguete mais pesado,

precisando então de mais combustível,

o que requer mais foguete para carregar esse combustível extra,

e assim por diante.

Ao final dessa loucura, você precisa de aproximadamente

100 vezes o peso de sua carga para lança-la.

Ariane 6, por exemplo, o foguete europeu,

vai pesar 800 toneladas e deverá ser capaz de transportar

10 toneladas até a órbita de transferência geostacionária,

ou 20 toneladas até a órbita terrestre média.

Mas um foguete pode produzir empuxo apenas até um limite,

então há um peso máximo onde a partir daí ele simplesmente não irá voar.

Se você adicionar muito peso, ele não irá decolar,

então você não pode simplesmente construir tanques de combustível cada vez maiores.

Essa é a “Tirania da equação de foguete”,

e ela significa que voos espaciais nunca serão fáceis.

Mas espere, isso fica pior.

Chega ao espaço não é o bastante.

Você ainda está dentro da prisão gravitacional na borda do espaço

e cairá de volta para a terra.

Ficar no espaço é muito mais difícil do que chegar lá.

Para chegar em uma posição estável onde pode se ficar por um tempo,

o foguete precisa chegar até a órbita terrestre baixa.

Para fazer isso você precisa de muita energia cinética,

o que significa mover-se extremamente rápido

Em uma altitude de aproximadamente 100 quilômetros,

isso são 8 quilômetros por segundo,

ou 28 mil quilômetros por hora.

Rápido o suficiente parar dar a volta na terra em 90 minutos.

Aqui nós podemos utilizar um truque.

Em vez de ir diretamente para cima, nós podemos ir para os lados.

A Terra é uma esfera,

então se você estiver movendo-se rápido o suficiente,

mesmo que esteja caindo em direção a Terra,

o chão se curvará abaixo de você.

Então enquanto você estiver acima da atmosfera,

cerca de 100 quilômetros acima,

você poderá ficar por lá, em órbita.

É isso que a Estação Espacial Internacional faz,

caindo em volta da Terra, gastando energia de vez em quando para se manter rápida o bastante.

Se olharmos para as órbitas em escala,

podemos ver que a órbita terrestre baixa é ridiculamente próxima à Terra.

Para enviar, por exemplo, satélites ou ir para outros planetas,

é preciso outra rodada de pagamento de débito de energia.

Entrar em órbita é a parte mais difícil das viagens espaciais no momento.

Por exemplo, se quisermos enviar um foguete para Marte,

metade de toda a energia é necessária apenas para entrar em órbita,

e a outra metade para os 65 milhões de quilômetros até Marte.

Logo, para ser o mais eficiente possível,

foguetes não são construídos em apenas uma peça gigantesca.

Em vez disso, utilizamos foguetes com vários estágios.

Você não precisa levar um tanque de combustível vazio,

então foguetes os soltam.

Foguetes modernos soltam seus propulsores e estágio principal enquanto sobem,

com cada estágio sucessivo sendo seu próprio foguete, completo com seu próprio motor e combustível.

Ok, então é por isso que chegar até o espaço é tão difícil.

Se você acha que isso é muito complicado, não se preocupe.

É, literalmente, “ciência de foguete”.

Esse vídeo foi possível em parte por um patrocínio da Airbus Safran Launchers e Arianespace,

que terão o foguete Ariane 6 pronto para lançamento em 2020.

Você pode saber mais sobre o foguete aqui.

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