NASA pode enviar sonda para exoplaneta 'potencialmente habitável' a 4 anos-luz da Terra

A NASA poderá um dia enviar uma sonda movida a fusão para Proxima Centauri b – um exoplaneta potencialmente habitável localizado a pouco mais de quatro anos-luz da Terra – com novas pesquisas indicando que a missão pode ser concluída dentro de uma única vida humana. Proxima b, descoberto em 2016, orbita a estrela anã vermelha Proxima Centauri e é o exoplaneta conhecido mais próximo do nosso sistema solar . Os cientistas acreditam que ele se encontra na zona habitável de sua estrela, a região onde as condições poderiam permitir a existência de água líquida – um pré-requisito para a vida como ela é atualmente compreendida.

A perspectiva de explorar Proxima b diretamente tem sido considerada tecnicamente inviável devido às imensas distâncias envolvidas. No entanto, um projeto teórico de missão delineado pela engenheira aeroespacial Amelie Lutz, da Virginia Tech, sugere que uma nave espacial de 500 kg, impulsionada por um motor de fusão nuclear compacto, poderia alcançar o planeta e entrar em órbita em aproximadamente 57 anos.

Em sua dissertação de mestrado, discutida no site Universe Today , a Sra. Lutz escreveu: “Avanços significativos recentes na produção de energia por fusão nuclear permitem uma discussão realista sobre sistemas de propulsão por fusão para naves espaciais. Este estudo fornece uma estrutura para missões espaciais de larga escala a Proxima b.”

Diferentemente de conceitos interestelares leves como o Breakthrough Starshot, que propõe o envio de sondas em escala de gramas impulsionadas por lasers terrestres, o estudo de Lutz se concentrou em uma nave espacial científica em escala real carregando um conjunto robusto de instrumentos projetados para operações orbitais e observação detalhada.

A sonda seria equipada com 11 instrumentos, incluindo espectrômetros de imagem, magnetômetros e instrumentos de sondagem de subsuperfície capazes de analisar a atmosfera, a composição da superfície e a estrutura interna de Proxima b. A energia e a propulsão da espaçonave seriam fornecidas por um reator de fusão nuclear operando com combustível deutério-hélio-3 (D-He3) – uma combinação conhecida por sua alta eficiência energética e radiação de nêutrons relativamente baixa.

Lutz comparou três projetos de propulsão por fusão: o Foguete Propulsionado por Fusão (FDR), o sistema de Confinamento Eletrostático Inercial (IEC) e o motor de Microfusão Iniciada por Antimatéria (AIM). Cada um foi analisado em relação a quatro tipos de combustível: deutério-deutério (D-D), deutério-trítio (D-T), próton-boro-11 (p-B11) e deutério-hélio-3 (D-He3). A combinação de um FDR com combustível D-He3 provou ser a mais viável.

Ela concluiu: “A análise indicou que um sobrevoo lento e uma órbita limitada são os mais ideais para a coleta de dados. Esses dados só podem ser suportados pelo FDR empregando D-He3 com um tempo de missão de 57 anos.”

A missão usaria lentes gravitacionais para transmitir dados de volta à Terra. Ao posicionar a sonda espacial no lado mais distante de Proxima Centauri e alinhá-la precisamente com a Terra, os sinais poderiam ser amplificados através do campo gravitacional da própria estrela, potencialmente permitindo comunicações de alta largura de banda em distâncias interestelares.

Embora o hélio-3 seja escasso na Terra, ele foi identificado em maiores quantidades no regolito lunar. Algumas agências espaciais e empresas privadas já propuseram a Lua como uma futura fonte de hélio-3 para geração de energia por fusão terrestre. No entanto, a viabilidade da extração em larga escala permanece incerta.

O sistema de propulsão descrito no trabalho de Lutz permanece teórico. A propulsão por fusão ainda não foi demonstrada no espaço, e a fusão D-He3 não foi alcançada em condições operacionais. Mesmo assim, a análise oferece um modelo estruturado para o desenvolvimento de missões interestelares de longo alcance com base nas tendências atuais da pesquisa em fusão.

Proxima Centauri b tem aproximadamente 1,3 vezes a massa da Terra e completa uma órbita em torno de sua estrela-mãe a cada 11,2 dias terrestres. Recebe cerca de 65% da luz solar que a Terra recebe. No entanto, estrelas anãs vermelhas são conhecidas por fortes erupções estelares, que podem destruir a atmosfera de um planeta ou expor sua superfície a altos níveis de radiação. Não se sabe se Proxima b reteve um campo magnético ou uma atmosfera protetora.

Apesar dessas incertezas, Proxima b continua sendo um dos alvos mais atraentes na busca por vida fora do sistema solar. Ele aparece em praticamente todas as listas de exoplanetas potencialmente habitáveis ​​compiladas por astrofísicos e cientistas planetários.

Outros candidatos incluem LHS 1140 b, um planeta rochoso com cerca de 1,7 vezes o tamanho da Terra, localizado a 40 anos-luz de distância; TRAPPIST-1e, um dos sete planetas do tamanho da Terra no sistema TRAPPIST-1; TOI-700 d, localizado a 101 anos-luz de distância na constelação de Dorado; e Kepler-442b, que orbita uma estrela do tipo K relativamente estável a 1.200 anos-luz da Terra.

Cada um desses planetas atende aos critérios básicos de potencial habitabilidade: uma massa aproximadamente do tamanho da Terra, uma órbita dentro da zona habitável da estrela hospedeira e evidências preliminares que sugerem a possível presença de uma atmosfera. No entanto, suas distâncias os tornam muito mais difíceis de alcançar, reforçando a tese de Proxima b como o candidato mais acessível para investigação científica direta.

Embora atualmente não haja planos confirmados da NASA para uma missão a Proxima b, a agência financiou diversos estudos avançados de propulsão no âmbito do programa NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). O estudo da Sra. Lutz representa um dos conceitos de missão mais detalhados já publicados, visando uma missão interestelar totalmente orbital.

Ela concluiu: “O trabalho futuro inclui a investigação dos requisitos para comunicação de dados de volta à Terra e a implementação de uma arquitetura de tomada de decisão autônoma que guie a espaçonave em distâncias extremas”.

Se lançada nas próximas décadas, essa missão poderá retornar dados de Proxima b antes do final do século XXI.