Humanidade poderia iniciar a construção de Enxame de Dyson em décadas, dizem pesquisadores

Viabilidade de proposta é altamente questionada. Seria necessário “desmontar” Mercúrio para criar o Enxame.

A busca por civilizações alienígenas tecnologicamente avançadas fundamenta-se, em parte, no tipo de sinais de vida que nós próprios emitimos, como sinais de rádio e bioassinaturas. Essa abordagem é lógica, mas não completamente ideal.

Nos últimos séculos, nossa própria civilização, abandonou a tecnologia corrente à medida em que nossa compreensão da natureza e domínio sobre alguns de seus elementos avançou. Então, faz sentido considerar o que poderemos construir no futuro.

As civilizações extraterrestres terão acesso à mesma física que nós. Por isso, se conseguirmos imaginar projetos plausíveis mas que ultrapassam a nossa tecnologia atual, há a possibilidade de as civilizações extraterrestres terem chegado antes.

Uma dessas possibilidades é uma Esfera de Dyson: uma megaestrutura construída à volta de uma estrela para aproveitar toda ou a maior parte da sua energia. Embora uma esfera completa construída em torno de uma estrela se tornasse rapidamente instável, os Enxames de Dyson, com muitas estruturas menores que não completam a esfera, são mais plausíveis e ofereceriam à civilização uma fonte abundante de energia para alimentar suas atividades.

Ao coletar toda a energia de sua estrela, a civilização estaria na categoria II da Escala de Kardashev. Atualmente, a Humanidade não alcançou o nível I – coletando toda a energia disponível no planeta.

Presumindo que a civilização não seja hostil, parece positivo que construa algo do tipo. Tais estruturas devem emitir assinaturas distintas que podemos detectar. Nas últimas semanas, temos visto esses conceitos aparecendo em notícias científicas, com pesquisadores tentando identificar Enxames e Esferas em dados coletados por diferentes observatórios e rebatendo os resultados encontrados.

Mas quão plausíveis essas megaestruturas realmente são? E a quanto falta para que a Humanidade possa iniciar a construção de uma? Provavelmente ainda falta muito tempo, considerando que não passaremos por um avanço tecnológico absurdo em um período muito curto e que existiremos por tempo suficiente.

Plano Uma equipe liderada por George Dvorsky do Instituto do Futuro da Humanidade da Universidade de Oxford propôs a criação de um Enxame de Dyson, que consideraram mais realista. E ele poderia iniciar em décadas, “de 25 a 50 anos”.

“O design mais leve consistiria em ter espelhos muito grandes e leves que concentrassem a radiação solar em pontos focais, onde esta seria transformada em trabalho útil (e possivelmente transportada através do espaço para ser utilizada em outro lugar”, escreveu a equipe em um artigo de 2013. “O ponto focal seria muito provavelmente uma espécie de motor térmico, possivelmente combinado com células solares (para extrair trabalho da radiação solar de baixa entropia).”

Os desafios incluem a coordenação das órbitas das estruturas para que não colidam ou se eclipsem. O mais impressionante da proposta é que ela poderia começar dentro de 50 anos. No entanto, uma construção deste tipo requer muitas matérias-primas e o preço para a criar pode ser considerado muito alto.

Basicamente, seria necessário sacrificar um dos planetas do nosso Sistema Solar, rico em ferros e metais de que necessitaríamos.

“Os planetas fornecem a maior fonte de material para a construção de um enxame de Dyson”, continua a equipa. “O projeto mais fácil seria usar Mercúrio como fonte de material e construir o enxame de Dyson aproximadamente à mesma distância do Sol.”

Para a tarefa de “desmontar um planeta”, que parece parte de um filme Star Wars, os acadêmicos sugerem sondas de Von Neumann autorreplicantes, outro conceito que parece saído de uma obra de scifi. Essas máquinas fariam o processo acontecer cada vez mais rápido.

“A desmontagem de um planeta inteiro seria um processo lento, exigindo grandes quantidades de energia (a energia de ligação gravitacional de Mercúrio é de 1,80 × 10³⁰ J). No entanto, o material removido será transformado em captores solares que gerarão energia, permitindo uma remoção mais eficiente da matéria, gerando assim um ciclo de feedback.”

Claramente, algo dessa dimensão seria um projeto além da escala de tempo de uma geração. Considerando que o projeto siga um ritmo lento, evitando consumir mais energia do que possuímos antes de seu início, o “desmanche” de Mercúrio poderia levar 174 anos.

Além disso, ainda há muitos desafio tecnológicos a serem superados para tornar esse projeto viável. Por exemplo, a criação das máquinas autorreplicantes. Ainda assim, seria viável para uma civilização abaixo do Tipo I determinada o bastante.

Até o momento, porém, não encontramos nenhuma outra civilização que tenha feito isso. (Aliás, não encontramos nenhuma outra civilização. Ponto.)

Viável? A proposta é dividida em cinco fases: obter energia, minerar Mercúrio, colocar material em órbita solar, produzir painéis coletores e gerar energia. Supondo que a tecnologia para iniciar já exista, podemos nos perguntar se ele faria sentido. E a matemática diz que não.

“Desmantelar Mercúrio, só para começar, vai exigir 2 × 10³⁰ Joules, ou seja, uma quantidade de energia 100 bilhões de vezes superior ao consumo anual de energia dos EUA”, disse o astrônomo Phil Plait à Forbes. “Dvorsky não se preocupa com isso. E quanto tempo demora até que os coletores solares reúnam essa quantidade de energia e estejamos no preto?”

A equipe de Dvorsky propõe que a primeira fase do projeto terá 1 km², com os coletores solares funcionando com cerca de 1/3 de eficiência (1/3 da energia que recolhe do Sol pode ser transformada em trabalho útil).

À distancia entre o Sol e a Terra (1 unidade astronômica, 1 UA), o Sol fornece 1,4 × 10³ J/s por m², Ou 1,4 × 10⁹ J/s por km². Com um terço de eficiência, são 4,67 × 10⁸ J/s para toda a Esfera de Dyson. Portanto serão necessários 4,28 × 10²⁸ segundos para que os painéis solares obtenham a energia necessária para desmantelar Mercúrio. Isso dá cerca de 120 trilhões de anos.

E isso é só a primeira fase. Seguindo friamente os números que Dvorsky fornece, a Esfera acabaria por abranger 6,9 × 10¹³ km². Isso significa que, se formos capazes de transmitir a energia dos painéis coletores para a Terra com 100% de eficiência (sem perda de energia) e não usarmos energia além da necessária para “desmontar”, seriam necessários 174 anos para reunir a quantidade de energia necessária para desmantelar o planeta.

Mas aí cabe a questão: se formos capazes de gerar a energia que uma Esfera de Dyson levaria 174 anos para coletar, porque construiríamos uma?

Existe outro ponto a ser considerado. Construindo aos poucos, a energia necessária inicialmente pode ser relativamente pequena. A partir dos primeiros painéis, seria captada energia solar para a mineração do planeta. Com os recursos obtidos com essa mineração, seriam feitos mais coletores. E a energia captada por eles seria usada para acelerar a mineração do planeta.

A energia necessária para “desmontar” Mercúrio não muda, não importa como isso seja feito. Portanto, continua sendo uma restrição para a velocidade de construção de uma Esfera ou Enxame de Dyson. Além disso, levar os painéis para 1 UA diminuiria muito a quantidade de energia que poderiam receber. E nem consideramos a energia necessária para a construir os painéis coletores, enviar o equipamento para Mercúrio, etc.

Desafios Um dos maiores desafios tecnológicos é, claro, a mineração total de Mercúrio. Em cerca de 40 anos. Ainda não estamos nem perto de desenvolver a tecnologia que torne isso imaginável. Por exemplo, a mina Mponeng, na África do Sul, tem 3,8 km de profundidade máxima. Foram 15 anos, 1981 a 96, de muita perfuração e mão de obra para se alcançar essa profundidade.

Mercúrio seria minerado por sondas autônomas autorreplicantes – uma tecnologia que está, pelo menos, décadas no futuro. (Se quer temos sondas de perfuração autônomas. Que dirá autorreplicantes.) Elas teriam que ser capazes de extrair os minérios, fundir os metais, produzir os materiais necessários e fabricar cópias de si mesmas. Também deverão ser capazes de produzir os painéis coletores. Até porque precisarão da energia deles para alimentar suas novas cópias.

Inviável vermos isso nas próximas décadas. E essa é a parte mais fácil.

Dvorsky supõe que cerca de 51% da massa de Mercúrio é “utilizável” para a construção de uma Esfera de Dyson. Os 49% restantes se transformariam em um cinturão de asteroides. Mesmo que os detritos produzidos sejam bem pequenos, eles se moveriam a altas velocidades tão próximos do Sol. Imediatamente, seriam uma ameaça para os primeiros estágios da megaestrutura.

Supondo que os painéis coletores sejam feitos de silício cristalino, a ameaça representada pelos detritos é substancial. Para evitá-la, seria necessário equipar cada coletor com propulsores, computadores e sensores para que eles possam se mover para evitar os detritos. Aumentando sua complexidade, cada painel se torna menos eficiente: será necessário consumir energia para manter os sistemas funcionando e manobrar toda vez que uma colisão for iminente. E muitos alertas de colisão soariam com 1,6 × 10²³ kg de detritos orbitando a região.

Quanto à transmissão de energia sem fios, é possível. Mas é muito complexo. Há duas maneiras básicas: micro-ondas e lasers. As micro-ondas são a melhor escolha, mas, até hoje, só se conseguiu transmitir energia por micro-ondas a até 148 km. E a maior parte foi perdida na transmissão. Estima-se que a eficiência máxima a 142 km seja de cerca de 64%. Assim, seriam necessários vários séculos para recuperar a energia da construção da esfera.

Os lasers são ainda menos eficientes e o recorde atual é de apenas 1 km. Estamos a décadas de conseguir escalar essas tecnologias na Terra. Escalas interplanetárias, no momento, continuam sendo ficção científica.

Apesar da atenção recebida por essa proposta até hoje, na prática, não é viável dar início a um projeto como esse em poucas décadas. Nossa tecnologia atual torna a megaestrutura ainda menos atrativa, uma vez que não seria tão eficiente.

Precisaremos de grandes avanços tecnológicos para tornar a ideia mais realista. Ou encontrar vizinhos distantes que já tenham construído e perguntar como conseguiram.