Por décadas, Jim Woodward sonhou com um motor sem propelentepara levar os humanos às estrelas. Agora ele acha que entendeu. Mas é revolucionário – ou ilusório?
Era uma tarde quente de julho e Hal Fearn estava sentado em seu jipe camuflado no estacionamento de um IHOP quase vazio no sul da Califórnia. Fearn, um físico da California State University, Fullerton, ganhou seu tempo cantando junto com as covers a cappella que bombeavam em seu aparelho de som. Ele não demorou muito para avistar uma minivan prateada entrando no estacionamento. Ao volante estava Jim Woodward, óculos grandes com armação dourada e uma máscara cirúrgica adornando seu rosto magro.
Woodward, um professor emérito de física em Fullerton, deslizou sua van ao lado do jipe e baixou a janela para passar uma caixa para Fearn. Dentro havia uma coleção de dispositivos metálicos com fios projetando-se de suas entranhas eletromecânicas expostas. Pareciam o tipo de dispositivo que um vilão de filme de ação carregaria no bolso para explodir uma cidade, mas sua função real é ainda mais improvável. Woodward acredita que esses dispositivos – ele os chama de seus “aparelhos” – podem colocar os humanos no caminho da viagem interestelar.
Enquanto a pandemia se alastrava em todo o mundo, Woodward e Fearn se encontravam regularmente no estacionamento da casa de panquecas para manter seus experimentos em andamento. Financiado por uma bolsa de um programa da NASA que também apóia a pesquisa em conceitos distantes, como telescópios infláveis e fotografia de exoplanetas, a dupla tem desenvolvido o que eles chamam de unidade de assistência gravitacional de efeito Mach (MEGA), um sistema de propulsão projetado para produzir impulso sem propulsor.
Todas as espaçonaves que já deixaram a Terra dependeram de algum tipo de propelente para chegar ao seu destino. Normalmente, uma nave espacial se move acendendo seu combustível em uma câmara de combustão e expelindo gases quentes. (Formas ainda mais exóticas de propulsão, como propulsores de íons, ainda requerem propelente.) É por isso que os humanos permaneceram presos tão perto de casa. Uma espaçonave só pode acelerar enquanto tiver combustível para queimar ou um planeta para dar uma volta para obter ajuda gravitacional. Esses métodos não conseguem nem mesmo transportar um veículo até Alpha Centauri, nosso vizinho mais próximo, em um período de tempo razoável. A espaçonave mais rápida já construída, a Parker Solar Probe, que atingirá velocidades de mais de 400.000 milhas por hora, levaria milhares de anos para chegar lá.
O drive MEGA de Woodward é diferente. Em vez de propelente, ele depende de eletricidade, que no espaço viria de painéis solares ou de um reator nuclear. Sua ideia foi usar uma pilha de cristais piezoelétricos e alguma controvertida – mas ele acredita plausível – física para gerar impulso. A pilha de cristais, que armazenam pequenas quantidades de energia, vibra dezenas de milhares de vezes por segundo quando eletrizada com corrente elétrica. Algumas das frequências vibracionais se harmonizam à medida que passam pelo dispositivo e, quando as oscilações se sincronizam da maneira certa, o pequeno impulso avança.
Isso pode não soar como o segredo da viagem interestelar, mas se essa pequena guinada puder ser sustentada, uma espaçonave poderia teoricamente produzir empuxo enquanto tivesse energia elétrica. Não iria acelerar rapidamente, mas poderia acelerar por um longo tempo, ganhando velocidade gradualmente até que estivesse abrindo caminho através da galáxia. Um reator nuclear a bordo poderia fornecer energia elétrica por décadas, tempo suficiente para que uma série de unidades MEGA alcançasse velocidades próximas à da luz. Se o dispositivo de Woodward funcionar, seria o primeiro sistema de propulsão que poderia alcançar outro sistema solar durante a vida de um astronauta. Como funciona? Pergunte a Woodward e ele dirá que sua engenhoca meramente se conectou à estrutura do universo e pegou uma carona na própria gravidade.
Parece impossível? Muitos físicos teóricos também pensam assim. Na verdade, Woodward tem certeza de que a maioria dos físicos teóricos acha que seu propulsor sem propulsor é um absurdo. Mas em junho, após duas décadas de progresso hesitante, Woodward e Fearn fizeram uma pequena alteração na configuração do propulsor. De repente, o MEGA drive ganhou vida. Pela primeira vez, Woodward parecia ter evidências inegáveis de que seu motor impossível realmente funcionava. Então veio a pandemia.
Woodward fará 80 anos no próximo ano. Ele é um sobrevivente de câncer de pulmão em estágio IV que vive com DPOC e está em tratamento para linfoma de Hodgkin recidivante. Isso o coloca na categoria de alto risco para Covid-19, então quando os casos na Califórnia começaram a subir, ele relutantemente deixou seu laboratório em Fullerton e se agachou em casa. Mas ele não ia deixar uma pandemia global impedir seu progresso.
Durante o verão, Woodward transformou gradualmente o escritório que divide com sua sócia, Carole, em um covil que causaria inveja a qualquer cientista maluco. Ferramentas manuais estão espalhadas ao redor da mesa de Woodward entre caixas cheias de novos rolamentos de esferas, pilhas de discos cristalinos e pedaços de calços de metal que Woodward cortou em eletrodos. Há um lubrificante que custa US $ 175 a garrafa, para engraxar as hastes de rolamento, e uma cola especial que tem um número como nome. É um contraste gritante com a mesa organizada de Carole do outro lado da sala, mas Woodward diz que até agora tolerou sua fábrica de propulsores ad hoc. “Eu acho que ter um parceiro como eu seria muito difícil”, diz ele. “Ela tem sido incrivelmente boa nisso ao longo dos anos.”
Woodward construiu cerca de uma dúzia de dispositivos e entregou alguns deles a Fearn, que os testou em seu laboratório compartilhado em Fullerton. Mais tarde neste outono, eles enviarão um dispositivo a um pesquisador independente em Toronto chamado George Hathaway, um experimentalista ligado à NASA que Woodward descreveu como “provavelmente o melhor experimentalista do mundo para este tipo de trabalho”. Woodward preparou outro propulsor para o Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos, que também tentará replicar os resultados da dupla.
A quantidade de impulso que Woodward parece ter conseguido com seu drive MEGA é pequena, mesmo se comparada aos mais insignificantes propulsores de satélite em órbita hoje. Mas se outros engenheiros puderem confirmar seus resultados, pode ser nossa melhor aposta para uma missão humana às estrelas.
OS CIENTISTAS TEM MUITO TEMPO sonhado em ver um nascer do sol alienígena. Nosso sol é apenas uma estrela média, uma entre bilhões como ela em nossa galáxia. Muitas dessas estrelas também têm planetas, alguns dos quais podem ter as condições certas para sustentar a vida. Em 1911, o cientista russo Konstantin Tsiolkovsky, geralmente considerado o pai da ciência dos foguetes, foi o primeiro a delinear como uma espaçonave interestelar poderia explorá-los. Desde então, os cientistas propuseram o uso de motores de fusão, buracos de minhoca, lasers massivos e bombas de hidrogênio para transportar os humanos pelas profundezas do espaço.
Apenas duas espaçonaves – Voyager 1 e Voyager 2 – já entraram no espaço interestelar. Como todas as naves espaciais até hoje, eles foram lançados no vazio por um foguete e então usaram pequenos propulsores de combustível líquido para navegar no sistema solar. Eles agora estão reservando através do cosmos a mais de 35.000 milhas por hora. A NASA contemplou uma missão interestelar desengatada por anos, mas a única em desenvolvimento ativo hoje é um esforço independente chamado Breakthrough Starshot. Seu objetivo é usar lasers excepcionalmente poderosos para impulsionar uma espaçonave do tamanho de uma unha até 20 por cento da velocidade da luz. Para os humanos fazerem a viagem, eles precisariam de uma nave muito maior – e um sistema de propulsão que, idealmente, poderia levá-los lá em uma geração. Esse desafio de definição de espécie foi o que cativou Woodward quando jovem.
Woodward nasceu em Boston em 1941, o filho mais velho de um advogado de patentes e um astrônomo. Sua mãe, a astrônoma, deu-lhe uma fluência básica na linguagem do universo e despertou sua curiosidade sobre o cosmos. Quando criança, Woodward mexeu com foguetes caseiros, mas não foi muito longe. Seu irmão mais novo, Paul Woodward, astrofísico da Universidade de Minnesota, lembra-se de uma época em que seu irmão mais velho roubou nitrato de potássio de seu kit de química de infância e o usou para fazer um foguete caseiro que explodiu espetacularmente sobre a vizinhança.
“A história era que meu pai entrou em algum tipo de lista por fazer isso e não poderia me comprar mais produtos químicos para meus experimentos”, lembra Paul. “Portanto, o lançamento foi o fim da carreira de Jim em foguetes e de minha carreira como químico.” Ainda assim, Woodward seguiu seu interesse de infância em um programa de graduação em física no Middlebury College, uma pequena escola de artes liberais em Vermont. Mas foi uma experiência que teve alguns anos depois de se formar que mudou o curso de sua vida.
Em uma noite clara de março de 1967, Woodward observava as estrelas no telhado da Pensión Santa Cruz, um hotel no coração de Sevilha, na Espanha. O físico de 26 anos estava lutando com a profissão que escolheu e havia feito uma pausa na pós-graduação na Universidade de Nova York. Ele se viu atraído por tópicos de pesquisa marginais, particularmente aqueles relacionados à gravidade, que ele sabia que tornariam difícil conseguir um emprego. “Ficou claro para mim simplesmente olhando para o departamento de física ao meu redor que um monte de pessoas como essa dificilmente contratariam alguém como eu”, diz Woodward. Então ele decidiu tentar outra coisa. Ele aprendeu violão flamenco na graduação e até se apresentou em clubes de Nova York. Inspirado por sua tia, uma oficial da CIA que aprendera a tocar o instrumento enquanto trabalhava em Madri, ele foi para a Espanha para seguir carreira no ramo.
Na época, a corrida espacial tinha apenas uma década e a localização por satélite era um esporte popular. Enquanto Woodward olhava para cima de seu hotel espanhol, ele viu uma partícula de luz formando um arco no céu e calculou mentalmente seu caminho. Mas, enquanto observava o satélite, ele começou a se desviar de sua trajetória esperada – primeiro um pouco e depois muito.
Tudo o que Woodward sabia sobre satélites lhe dizia que o que estava vendo deveria ser impossível. Seria preciso muita energia para um satélite mudar sua órbita assim, e a maioria dos satélites não era capaz de mudar mais do que alguns graus. E, no entanto, ele tinha acabado de ver um satélite duplo de volta com seus próprios olhos. Ele não concluiu que os engenheiros da NASA ou da União Soviética devem ter secretamente conseguido um avanço na propulsão de satélites. Em vez disso, ele acredita que viu uma espaçonave de origem extraterrestre. “Critters, pelo menos tão espertos quanto nós, descobriram como contornar o espaço-tempo muito melhor do que somos capazes de fazer”, diz Woodward. Isso mudou a questão, diz ele, de se era possível para como.
Nunca duvidando do poder do intelecto humano, especialmente do seu próprio, Woodward reconheceu que poderia construir um sistema de propulsão interestelar semelhante se se empenhasse nisso. “Se alguém descobrisse como diabos fazer algo assim, provavelmente não seria muito mais inteligente do que eu”, lembra Woodward de ter pensado na época. “Então, pensei que talvez devesse dedicar um pouco de tempo tentando fazer isso.” Era um projeto que o ocuparia para o resto da vida.
Woodward concluiu seu mestrado em física na NYU em 1969, e logo depois saiu para fazer um doutorado em história na Universidade de Denver. Sua decisão de passar da física para a história foi pragmática. Como aluno de mestrado, ele passou muito tempo vasculhando antigos jornais científicos em busca de pesquisas gravitacionais promissoras que haviam sido abandonadas ou chegaram a um beco sem saída para que ele pudesse pegar a tocha. “Eu já estava estudando história da ciência, então poderia muito bem me formar nela”, diz Woodward. “Foi uma coisa óbvia a se fazer.” Como historiador acadêmico, ele gostaria da segurança no emprego que vem com pesquisas incontestáveis e ainda teria a liberdade de estudar tópicos gravitacionais marginais como uma ocupação. Ele aceitou um cargo no departamento de história da Cal State Fullerton em 1972.
Não é como se a paixão de Woodward pela física marginal fosse um segredo. Além de um filete de pesquisa histórica, ele publicou regularmente artigos técnicos em periódicos científicos convencionais sobre assuntos gravitacionais misteriosos. “É incomum que um professor de história abrisse um laboratório de pesquisa em física, mas Jim foi reconhecido como um estudioso sério e pesquisador comprometido”, diz Dorothy Woolum, uma física que chegou a Fullerton pouco depois de Woodward. Ele estava particularmente interessado em usar pulsares, um tipo de estrela de nêutrons que girava rapidamente e que havia sido descoberta apenas recentemente, para tentar detectar um acoplamento desconhecido e exótico entre eletromagnetismo e gravidade previsto pelo físico vencedor do Prêmio Nobel Patrick Blackett. Infelizmente, o trabalho de Woodward em pulsares só conseguiu aumentar o ceticismo entre seus pares. “Muitas pessoas me olhavam como um excêntrico e me desconcertavam”, diz Woodward. “Eu não recomendaria isso como um plano de carreira.”
O material do eletromagnetismo já era ruim o suficiente, mas foram as ideias emergentes de Woodward sobre a inércia que realmente os irritaram. A inércia é a resistência que você sente sempre que empurra um objeto. (Ou, como Newton colocou, a inércia é o motivo pelo qual um objeto em repouso tende a permanecer em repouso.) Embora onipresente e fundamental, ninguém escreveu uma explicação completa sobre isso. Woodward herda suas ideias sobre a inércia de Einstein, que foi inspirado pelo físico do século 19 Ernst Mach. Mach postulou que a inércia é o resultado das interações gravitacionais de tudo no universo. Em outras palavras, a resistência da calçada quando alguém anda sobre ela ou da parede de uma piscina quando um nadador executa uma virada é em parte devido ao material estelar a bilhões de anos-luz de distância. Einstein chamou essa ideia de “princípio de Mach” e a incorporou à relatividade geral, sua teoria da gravidade.
Desde o início, o princípio de Mach foi um adendo controverso à relatividade geral. Alguns contemporâneos de Einstein, especialmente o matemático holandês Willem de Sitter, trabalharam para mostrar que seu conceito de inércia era inconsistente com outras implicações matemáticas da relatividade geral. Mas foi o físico Carl Brans quem finalmente expulsou a ideia da física respeitável. Na tese de doutorado de Brans, publicada em 1961, ele usou a matemática para demonstrar que a inércia não poderia ser explicada pela influência gravitacional da matéria distante no universo. Depois do artigo de Brans, “todos presumiram que a inércia à la Einstein não estava contida na relatividade geral”, diz Woodward. “Essa ainda é a visão da maioria dos relativistas gerais.”
Mas à medida que Woodward se aprofundava na história e na ciência da relatividade geral, ele não conseguia se livrar da sensação de que Brans havia entendido tudo errado. E, como ele descobriu no outono de 1989, se você aceitar a visão de Einstein de que a inércia está inextricavelmente ligada à gravidade, ela abre a possibilidade de propulsão sem propulsor.
As opiniões de Woodward sobre a gravidade e a inércia não são convencionais, mas não é loucura pensar que Einstein poderia estar certo o tempo todo. “Estou muito confortável com a opinião de Jim sobre isso, porque é muito orientado historicamente”, diz Daniel Kennefick, um astrofísico e historiador da ciência da Universidade de Arkansas, que colaborou com Woodward. “Ele está muito motivado pela compreensão de Einstein do princípio de Mach. Não é incomum que uma ideia seja descoberta, rejeitada e, mais tarde, retorne.”
Na famosa equação de Einstein, E = mc2, a energia de um objeto, E, é igual à sua massa, m, multiplicada pela velocidade da luz ao quadrado. Isso significa que se você alterar a energia de um objeto, também mudará sua massa. A massa de um objeto é uma medida de sua inércia – é por isso que é necessária uma força maior para empurrar um objeto mais massivo do que um menos massivo – portanto, mudar sua energia também mudará sua inércia. E se, de acordo com o princípio de Mach, a inércia e a gravidade são a mesma coisa, então mudar a energia de um objeto significa mexer com a própria estrutura do espaço-tempo. Em teoria, pelo menos.
Woodward percebeu que se Einstein estivesse certo e a inércia realmente fosse a gravidade disfarçada, deveria ser possível detectar essas mudanças breves na massa de um objeto conforme sua energia flutua. Se parte de um objeto acelerasse no exato momento em que se tornasse um pouco mais pesado, puxaria o resto do objeto junto com ele. Em outras palavras, criaria empuxo sem propulsor.
Woodward chamou essas mudanças temporárias na massa de “efeitos Mach” e o motor que poderia usá-las de propulsor de efeito Mach. Ao combinar centenas ou milhares desses impulsos, eles poderiam produzir impulso suficiente para enviar uma nave espacial às estrelas em menos de uma vida humana. Como manter uma pessoa viva no espaço por décadas ainda é uma questão enorme. Mas é uma mera nota de rodapé para a questão mais fundamental de descobrir como cruzar um vazio com trilhões de milhas de largura em qualquer período de tempo razoável.
Em 1995, as ideias de WOODWARD sobre os efeitos Mach haviam se consolidado em uma teoria completa, e ele voltou sua atenção para a construção de um propulsor para prová-lo. O projeto que ele escolheu era simples e oportunista. Um fabricante local de eletrônicos estava se mudando e um funcionário alertou a universidade de que havia sobras de materiais em oferta. Woodward passou por seu antigo escritório e abocanhou uma pilha de discos piezoelétricos que a empresa havia deixado para trás.
Para construir seu motor interestelar, Woodward montou os discos piezoelétricos em um bloco de latão e colocou uma tampa na outra extremidade para mantê-lo no lugar. Quando os discos piezoelétricos são atingidos por um pulso de eletricidade, eles incham ligeiramente. Essa expansão faz com que eles se afastem do bloco de latão e acelerem na direção oposta. De acordo com a teoria dos efeitos Mach de Woodward, a corrente elétrica também tornaria os discos piezoelétricos cada vez mais pesados. Isso faz com que puxem o bloco de latão em sua direção. Quando a eletricidade parar de fluir, todo o conjunto terá deslizado ligeiramente para a frente. Ao repetir esse processo continuamente, pensou Woodward, o propulsor de efeito Mach deveria acelerar. Fearn, seu colaborador mais próximo, compara isso a remar um barco no oceano do espaço-tempo.
Uma câmara de vácuo caseira abriga o propulsor de efeito Mach de Woodward e a bancada de teste. A menor brisa invalidaria os resultados.
Fearn usa um velho par de óculos de Woodward para focalizar a câmera da web que fotografa os experimentos.
O acionamento assistido por gravidade de efeito Mach da Woodward é montado no final de uma balança de torção em uma câmara de vácuo. O dispositivo tem apenas alguns centímetros de comprimento.
Como o impulso que procuram é tão pequeno, Woodward e seu aluno de graduação Tom Mahood construíram uma bancada de teste personalizada para o efeito Mach.
Nos anos seguintes, ele conseguiu tirar algumas centenas de nanonewtons de impulso de seu impulso de efeito Mach. A maioria dos colegas de Woodward descartou seus resultados quase imperceptíveis como um erro de medição. Não é difícil entender por quê – quando você sopra as velas de um bolo de aniversário, produz cerca de três ordens de magnitude a mais de força do que Woodward estava relatando. Mesmo se o dispositivo funcionasse, não seria o suficiente para mover um pequeno satélite, muito menos uma nave estelar.
No entanto, os propulsores de efeito Mach de Woodward atraíram a atenção de pesquisadores do governo e da indústria. Em 1997, ele fez uma apresentação sobre seu trabalho na Lockheed Martin e, alguns meses depois, funcionários do Departamento de Energia e dos Laboratórios Nacionais Sandia visitaram seu laboratório. Mas o financiamento nunca se materializou. Então, ele seguiu em frente sozinho, auxiliado por seu aluno de graduação Tom Mahood e um punhado de outros colaboradores. Então ele descobriu sobre o câncer.
Em 2005, os médicos encontraram um tumor de 5 centímetros no pulmão esquerdo de Woodward. O câncer se espalhou para o sistema linfático, causando inchaço na parte esquerda do rosto e pescoço. Seu prognóstico era sombrio. Seus médicos disseram que suas chances de sobreviver ao ano eram de 1 em 3; a probabilidade de viver cinco anos era de 1 em 100. Ele se inscreveu em alguns ensaios clínicos para tentar terapias experimentais e teve resultados extraordinários. Em poucos meses, a massa cancerosa em seus pulmões havia praticamente desaparecido. Os tratamentos trouxeram complicações – Woodward teve insuficiência cardíaca e perdeu a capacidade de andar sem um par de bengalas – mas sobreviveu.
A citação favorita de Einstein de Woodward é “Coincidência é a maneira de Deus permanecer anônimo”, e sua provação de câncer apenas reforçou sua crença em sua verdade fundamental. “Havia apenas uma coincidência após a outra”, diz Woodward. “Por todos os direitos, eu deveria estar morto e partido há 15 anos.”
Reconhecer sua mortalidade apenas fortaleceu sua determinação. Nos dias em que não estava no consultório médico, ele estava no laboratório tentando dar vida a suas máquinas. Então, uma reviravolta do destino o levou a se associar a Fearn. Por 20 anos, Woodward teve um amplo laboratório no departamento de física, mas Cal State Fullerton agora precisava do espaço para abrir um novo Centro de Física e Astronomia de Ondas Gravitacionais. “Se fosse qualquer coisa diferente da física gravitacional, eu provavelmente teria resistido”, diz Woodward. “Mas como se tratava de física gravitacional, fiquei encantado com a mudança.”
Woodward encontrou um espaço em um back office vazio que tecnicamente pertencia a Fearn, que estava de licença sabática. Quando Fearn voltou, ele descobriu que agora era companheiro de quarto do cientista mais excêntrico da universidade. “Fiquei realmente chateado, porque tudo era uma bagunça confusa com esses grandes computadores empilhados uns em cima dos outros, e todos os meus livros foram enfiados no meu quarto”, lembra Fearn. “E aqui está esse cara estranho na minha sala fazendo esses experimentos estranhos.”
No início, Fearn teve apenas um interesse casual nos experimentos de Woodward. Mas com o passar do tempo, ele não pôde deixar de notar que os resultados de seu colega de quarto estavam melhorando. “Foi quando comecei a me interessar e a conversar com ele sobre o que estava fazendo”, diz ele.
Logo, ele foi fisgado. Ele se ofereceu para ajudar, e a dupla rapidamente se tornou inseparável, uma relação profissional que é parte The Odd Couple, parte Watson e Crick. Embora ele não acreditasse totalmente na explicação teórica de Woodward para seus propulsores de efeito Mach, Fearn não resistiu ao desafio. “Quantas pessoas podem dizer que estão tentando construir um sistema de propulsão para enviar espaçonaves às estrelas Fearn diz. “É isso que estamos fazendo aqui.”
A comunidade PROPULSÃO AVANÇADA é pequena. Talvez algumas dezenas de físicos e engenheiros ao redor do mundo estejam trabalhando em problemas como foguetes movidos a fusão e viagens mais rápidas que a luz. Todo mundo conhece todo mundo e, como em qualquer pequena comunidade, há brigas internas e fofocas. Mas também há um vínculo profundo que vem com a necessidade de convencer o resto do estabelecimento científico de que você não é tão louco. “As pessoas vão começar a gritar”, diz Greg Meholic, engenheiro da Aerospace Corporation que trabalha com propulsão avançada. “Mas então, quando o dia de trabalho acaba ou há uma pausa, são amigos de todos.”
Meholic diz que conheceu Woodward em uma conferência de propulsão avançada nos anos 90. “O autoceticismo que ele tinha na época era muito atraente”, diz Meholic. “Ele nunca afirmou que tinha a coisa revolucionária e que estaríamos voando para as estrelas em 10 anos.” Depois de uma das apresentações de Woodward, Meholic ofereceu sua perspectiva de engenharia sobre os projetos de seus propulsores, e eles têm sido amigos e colaboradores desde então. Então, em 2016, quando Meholic ouviu que Woodward e Fearn haviam se juntado ao Instituto de Estudos Espaciais, uma organização sem fins lucrativos fundada pelo físico Gerard O’Neill, para iniciar uma conferência sobre propulsão avançada, ele sabia que tinha que estar lá. “Todos que já fizeram alguma pesquisa nesse tipo de trabalho foram convidados a vir”, diz ele.
O workshop foi realizado em setembro em Estes Park, Colorado. Foi um bom momento. Pouco antes do início da conferência, um artigo de pesquisa vazou em um fórum espacial online que pretendia mostrar os primeiros resultados fortes de experimentos em outra abordagem de propulsão sem propulsão, chamada EmDrive. Projetado por um grupo de pesquisa da NASA liderado pelo físico Sonny White, o EmDrive deveria produzir impulsão essencialmente fazendo ricochetear microondas em torno de uma cavidade cônica fechada. É a coisa mais próxima que os propulsores de Woodward têm de um rival.
Woodward e Fearn também tiveram resultados empolgantes para compartilhar. Seu propulsor de efeito Mach parecia estar produzindo alguns micronewtons de impulso, um recorde para o dispositivo. Melhor ainda, três outros pesquisadores que experimentaram um propulsor de efeito Mach em seus próprios laboratórios confirmaram que o viram produzir impulso, embora não tanto quanto Woodward e Fearn viram.
O trabalho foi suficiente para garantir a Woodward e Fearn um lugar cobiçado no programa Innovative Advanced Concepts da NASA. Em 2017, a dupla garantiu uma doação de US $ 125.000 da agência espacial. Foi o primeiro financiamento que Woodward recebeu para trabalhar em seu dispositivo. Ao longo dos anos, ele gastou cerca de US $ 200.000 de seu próprio dinheiro na construção dos propulsores. “Jim é um mestre em fazer coisas incríveis com quase nada”, diz Mahood, seu ex-aluno de graduação que o ajudou a projetar e construir muitos dos primeiros dispositivos.
Como parte da concessão da NASA, Woodward e Fearn foram encarregados de aumentar o desempenho de seus propulsores e encontrar uma maneira de colocá-los em uso prático. Então, eles colaboraram com o físico Marshall Eubanks, um especialista em conceitos de missão interestelar, para projetar uma espaçonave sem rosca que pudesse alcançar um sistema estelar próximo.
Seu design, chamado SSI Lambda em homenagem ao Instituto de Estudos Espaciais, é uma nave de aparência alienígena que consiste em uma longa treliça triangular flanqueada por três radiadores de calor que se projetam de seu corpo como penas em uma flecha. Uma matriz de cerca de 1.500 unidades MEGA ampliadas situadas em torno de seu meio fornecem empuxo. Um pequeno reator nuclear modular alimentaria os propulsores.
“A sonda SSI Lambda usando propulsores MEGA é uma espaçonave verdadeiramente sem propulsão”, escreveu a equipe sobre o projeto em seu relatório para a NASA. “Ele pode viajar a velocidades até a velocidade da luz no vácuo com consumo apenas de energia elétrica. Nenhum outro método para viajar para as estrelas e frear no sistema de destino foi proposto até agora, o que também tem física confiável para apoiá-lo.”
Em 2018, a NASA concedeu a Woodward e Fearn um subsídio maior no valor de US $ 500.000. Mas esse desenvolvimento bem-vindo coincidiu com algumas más notícias da Alemanha: Martin Tajmar, um físico da Universidade de Tecnologia de Dresden que já havia reproduzido o trabalho de Woodward, tentou novamente e desta vez não conseguiu detectar o impulso. Woodward rebate que Tajmar estava perdendo uma peça crítica do equipamento. Tajmar não está convencido. “Sempre tive a suspeita de que o impulso poderia ser algum artefato térmico ou de vibração”, diz Tajmar. “Minha conclusão depois de muitos anos é que é apenas vibração.”
No início de 2019, Fearn voou para a Alemanha para entregar outro propulsor para Tajmar. Ele ficou o tempo suficiente para ajudar Tajmar e sua equipe a configurar o propulsor e fazer alguns testes preliminares. Embora esses testes registrassem o empuxo, eles eram muito menores do que o que Woodward e Fearn haviam detectado em seu próprio laboratório. Tajmar visitou Woodward e Fearn na Califórnia mais tarde naquele verão com mais notícias ruins. Depois que Fearn saiu, ele executou mais testes em diferentes configurações e novamente não conseguiu detectar o empuxo. “Testamos em sua configuração original e o testamos alterando sua montagem”, diz Tajmar. “Você pode facilmente mudar seus artefatos de vibração introduzindo um pouco de borracha ou trocando um parafuso, e é exatamente isso que Jim Woodward está fazendo agora.”
Mas, enquanto investigava os resultados de Tajmar, Woodward descobriu que Fearn cometeu um erro de cálculo que fez com que o impulso parecesse várias vezes maior do que realmente era. Ele aceitou com calma. “Todo mundo comete erros”, diz Woodward. Embora isso explicasse a discrepância entre os resultados e o que Tajmar viu em seu laboratório, também fez com que sua promessa à NASA – de produzir dezenas de micronewtons de empuxo até o final da concessão – parecesse totalmente impossível.
Eles passaram os seis meses seguintes lutando para fazer com que seu dispositivo produzisse mais impulso. Então, na primavera passada, Woodward percebeu que a maneira como haviam montado o propulsor estava amortecendo as vibrações harmonizadas que são a chave para produzir o impulso. Então, ele construiu um novo tipo de montagem que posiciona a pilha de discos piezoelétricos no centro de duas hastes montadas em buchas esféricas.
Os resultados foram aparentes imediatamente. A unidade MEGA começou a produzir regularmente dezenas de micronewtons de empuxo e em pouco tempo estava produzindo mais de 100 micronewtons, ordens de magnitude maiores do que qualquer coisa que Woodward já havia construído antes. “Nunca pensei que veria o dia em que diria isso a alguém”, diz Woodward. “Achei que ainda estaríamos lutando na faixa de 1 a 5 micronewton.” Pela primeira vez, a dupla pôde ver o propulsor MEGA balançar para frente com seus próprios olhos. Claro, estava passando apenas meio milímetro, mas pelo menos era visível.
Ver pode ser acreditar, mas Woodward e Fearn dizem que reagiram aos resultados com mais suspeita do que júbilo. “Fiquei chocado com o enorme aumento da força medida”, disse Fearn. Ele inicialmente pensou que o movimento poderia ser devido à recalibração do equilíbrio do dispositivo, mas ele diz que isso não explica como o dispositivo está gerando força suficiente para superar o atrito nos rolamentos de esferas para que pudesse se mover para frente. Woodward também suspeita, embora menos do que Fearn. Afinal, o movimento é o que sua teoria prevê.
“Estou confiante de que uma força real está presente, mas às vezes me pergunto se não está acompanhada por uma parte espúria”, diz Woodward. De onde vem a suspeita? “Apenas anos rastreando falsos positivos, eu acho”, diz ele.
Com muitos dados novos em mãos, eles agora estão focados em colocar seu dispositivo nas mãos de outros pesquisadores para que possam reproduzir seus resultados de forma independente. Mike McDonald, engenheiro aeroespacial do Laboratório de Pesquisa Naval de Maryland, será um dos primeiros a fazê-lo. Ele lidera um programa interno para testar sistemas de propulsão avançados de forma independente, que já derrubou resultados promissores do EmDrive. Como qualquer bom experimentalista, ele é cético – mas é uma espécie de ceticismo otimista. “Eu diria que há uma chance entre 1 em 10 e 1 em 10.000.000 de que seja real, e provavelmente na extremidade superior desse espectro”, diz McDonald. “Mas imagine aquela chance; isso seria incrível. É por isso que fazemos trabalhos de alto risco e alta recompensa. É por isso que fazemos ciência.”
McDonald está esperando que seu laboratório retome as operações normais no próximo ano, assim que a pandemia diminuir, para começar os testes. Ele diz que o primeiro passo envolverá simplesmente replicar os experimentos de Woodward e ver se ele observa o mesmo sinal. Em seguida, ele começará a eliminar possíveis fontes de falsos positivos, como vibração ou expansão térmica de componentes. Um teste será deixar o dispositivo funcionar em sua frequência vibracional ressonante por minutos ou horas de cada vez. Se o sinal persistir, há uma boa chance de que seja legítimo.
Porém, há um problema: ninguém tem certeza de qual é a frequência de vibração certa para o dispositivo. Quando Woodward e Fearn conduzem seus testes, eles percorrem um amplo espectro de frequências, e é apenas quando passam por uma frequência ressonante que detectam o empuxo. Mas essa frequência ressonante muda constantemente conforme o dispositivo esquenta. Também varia com a configuração experimental. Um de seus colaboradores, o engenheiro Chip Akins, está construindo um amplificador personalizado que rastreará a frequência de ressonância conforme ela muda. Portanto, em vez de produzir uma fração de segundo de impulso enquanto Woodward e Fearn percorrem as frequências, o impulso MEGA, em teoria, será capaz de produzir um impulso sustentado.
Se McDonald e outros pesquisadores forem capazes de replicar os resultados de Woodward e Fearn, o próximo grande passo seria uma demonstração do dispositivo no espaço. Ele e Fearn esperam ter uma versão pronta para vôo do propulsor concluída dentro de um ano. Se uma demonstração no espaço em um pequeno satélite ao redor da Terra for bem, missões mais ambiciosas podem aguardar. “Eu me sinto justificado? Não, não realmente”, diz Woodward. “Vou me sentir vingado se viver o suficiente para ver alguém dizer publicamente:” Sim, essas coisas realmente funcionam ?.”
Mas mesmo que a comunidade aceite que os propulsores funcionam, isso não significa que eles aceitarão a explicação de Woodward de por que funcionam. “Na minha opinião, não há mérito na teoria de Woodward”, diz Mike McCulloch, um físico da Universidade de Plymouth que apresentou uma ideia alternativa chamada inércia quantizada, que ele afirma que também pode explicar alguns dos resultados de Woodward. “Acho que os resultados experimentais são mais interessantes do que a teoria.” Até Fearn, o colaborador mais próximo de Woodward, tem suas dúvidas. Mas ele também não tem outra maneira de explicar o que ele e Woodward estão vendo no laboratório. “Não fui capaz de refutar isso e, acredite, venho tentando refutá-lo nos últimos 10 anos”, diz ele.
Woodward está em paz com seus críticos. Se o que ele está vendo é real – se seu impulso MEGA realmente produz impulso – ele está convencido de que sua teoria é a única que pode explicar. “Isso se resolverá eventualmente”, diz ele.
Mas se ele já foi um cético cético, Woodward agora parece quase religioso em sua fé de que o que está vendo é real. Alguns de seus apoiadores não podem deixar de se perguntar se isso o levou ao erro. “Com o passar do tempo, Jim ficou muito mais firme em sua abordagem”, diz Meholic. “Ele literalmente saiu e disse em algum momento que os livros didáticos estão errados e eu estou certo.”
Se tudo acabou sendo uma ilusão e Woodward passou sua vida perseguindo vibrações, seus colegas são os primeiros a admitir que não foi à toa. “Há um esforço mundial para analisar os dispositivos de Jim, porque este é realmente o único jogo na cidade neste momento”, diz Meholic. “É maravilhoso ter alguém como ele na comunidade que realmente está fazendo algo para promover essas coisas, porque isso é o que é realmente crítico.”
Se você acha que Woodward é um lunático ou um visionário, é principalmente uma questão de sua perspectiva sobre a gravidade. Um beijo na bochecha ou um tiro de uma arma ou uma vibração em uma pilha de cristais piezoelétricos implica uma galáxia a bilhões de anos-luz de distância, ou não. Os dados experimentais não mentem, mas se Woodward não descobriu o motor interestelar que estávamos esperando, ele manteve o sonho vivo para a próxima geração de surfistas famosos que descobririam.
Publicado em 04/09/2020 23h53
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