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Transcrição

Nós somos prisioneiros na Terra

O Universo nos provoca, nos mostrando todos os lugares que nunca poderemos visitar

Contudo, se nossa espécie deseja ter um futuro de longo prazo, devemos escapar nossa prisão

Mas o que está nós mantendo aqui, em primeiro lugar?

Acontece que nós devemos um débito ao Universo

Que tem 4.5 bilhões de anos de idade

“UMA PRISÃO FEITA DE ENERGIA”

Tudo com massa no Universo atrai toda outra coisa com massa

Chamamos esse fenômeno de “gravidade”

Quanto mais perto você estiver de um grande pedaço de massa,

Mais forte será a atração

ou mais você será puxado

Esse efeito nos prende na Terra

Podemos imaginar isso como sendo prisioneiros numa “prisão de gravidade” ou num “poço de gravidade”

Não é um poço literal, mas um conceito útil para entender como isso funciona

Estar numa prisão de gravidade significa que você deve energia de gravidade

Mas como você pode “dever” energia?

Porque em nosso Universo, as coisa não querem mudar sua velocidade ou direção

Para convencê-las a se mover, você precisa gastar energia

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

As juntou até que elas formassem um planeta “A TERRA”

Esse processo usou energia e criou o poço de gravidade do qual agora somos parte

Quanto mais fundo você está em um poço de gravidade, mais energia você deve à gravidade

Se você não achar uma forma de conseguir energia suficiente,

você não conseguirá sair, não importa o que você faça.

Porque seus átomos foram parte da poeira na qual o Universo um dia gastou energia para chegar nesse lugar

Ok.

Hum…

Vamos resumir tudo isso mais uma vez.

Objetos no Universo não gostam de se mover

Você tem que convencê-los a fazê-lo com energia

A gravidade usou energia para convencer as partes que fazem nosso planeta a se juntarem

Isso criou uma prisão de gravidade no processo, nos prendendo

Para escapar da prisão, nós precisamos pagá-la com energia

Ok. Como nós fazemos isso?

“ESCAPANDO DA PRISÃO DE GRAVIDADE”

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

Para esse propósito, nós construímos uma “máquina de reembolso de energia de potencial negativo”

Conhecidas pelo seu nome chato, “foguetes”

Foguetes funcionam usando algumas das mais energéticas reações químicas que humanos conhecem

Para basicamente explodir combustível de forma controlada

Isso converte “energia química” em “energia cinética”

O escape da reação é direcionado para fora e empurra o foguete para fora da Terra

Ao gastar muita energia, nós estamos aumentando nossa energia potencial gravitacional

O que é uma forma complicada de dizer que estamos pagando nosso débito energético à gravidade

Mas, na verdade, é bem mais complicado que isso

Quando você queima combustível para entrar em órbita

Você perde muita energia para o calor, no escape e arrasto atmosférico,

então na verdade você precisa de muito mais

E você não pode só empilhar uma enorme quantidade de combustíveis altamente explosivos e perigosos

perto de sua carga útil e detoná-la

Você precisa de uma explosão controlada

O que é complicado e faz seu foguete ficar muito pesado

O que significa que ele terá mais massa

Quanto mais massa algo tem, mais energia você precisará para convencê-lo 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 carregar esse combustível

Mas isso torna seu foguete mais pesado

Portanto, requer mais combustível

O que requer mais foguete para carregar o novo combustível

E assim sucessivamente

No fim dessa loucura,

Você precisa de aproximadamente 100x o peso de sua carga útil para lançar

Ariane 6, por exemplo, o foguete europeu, pesará 800 toneladas

E deverá ser capaz de transportar 10 toneladas para a orbita de transferência geostacionária,

Ou 20 toneladas para a órbita terrestre média

Mas um foguete só pode produzir certa quantidade de impulso

Então existe um peso máximo, depois do qual ele simplesmente não decolará

Se você adicionar peso demais, ele não levantará voo

Então você não pode simplesmente construir tanques de combustível cada vez maiores

Essa é a tirania da equação dos foguetes

E isso significa que viagens espaciais jamais se tronarão fáceis

Mas espere!

Fica ainda pior.

Chegar ao espaço ainda não é bom o suficiente

Você ainda estará dentro da prisão gravitacional no limite do espaço

E ruirá de volta para a Terra

Permanecer no espaço é muito mais difícil do que chegar nele

Para chegar numa posição estável onde poderá ficar por um tempo

um foguete deve alcançar baixa órbita terrestre

Para isso, ele precisa de muita energia cinética

O que significa ir extremamente rápido

Numa altitude de aproximadamente 100km, isso é 8km por segundo

28000 km por hora

Rápido o suficiente para viajar ao redor da Terra em 90 minutos

Aqui nós podemos usar um truque

Ao invés de voarmos diretamente para cima, nós podemos voar para os lados

A Terra é uma esfera, então se você estiver indo lateralmente rápido o suficiente,

mesmo que caindo em direção à Terra, o chão cobrirá caminho abaixo de você

Então enquanto você estiver acima da atmosfera, por volta de 100km de altitude,

Você será capaz de permanecer lá em cima, em órbita

Isso é o que a ISS (Estação Espacial Internacional) faz

Caindo ao redor da Terra, gastando energia de tempos em tempos para permanecer rápido o suficiente

Se olharmos as órbitas em escala, nós vemos que a órbita próxima a Terra é comicamente próxima à ela

Para implantar, por exemplo, satélites se encaminhando para outros planetas,

requer-se uma outra rodada de pagamento de débito de energia

Entrar em órbita é a parte mais difícil da luz espacial para nós agora

Por exemplo, se quisermos mandar um foguete para Marte,

Metade da energia é necessária apenas para entrar em órbita,

e a outra metade, para os 55 milhões de km até Marte.

Por esse motivo, para ser o mais efetivo possível, foguetes não são construídos em uma peça gigante

Ao invés disso, eles usam foguetes de múltiplos estágios.

Não precisamos carregar um tanque de combustível vazio, portanto os foguetes os deixam

Foguetes hoje em dia perdem seus impulsionadores e parte principal enquanto ascendem

Com cada parte seguinte sendo seu próprio foguete completo, com seus próprios motor e combustível

Ok, então é por isso que chegar ao espaço é difícil

Se você sente que tudo isso parece muito complicado, não se preocupe

É literalmente ciência de foguetes!

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

que estão preparando seu foguete Ariane 6 para estar pronto para ser lançado ao espaço em 2020

Você pode aprender mais sobre o foguete aqui

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