Nave espacial do futuro

Existem dois destinos possíveis para a espécie humana: ou ela entrará em extinção, ou ela disseminará a vida pelo cosmo. Levando em conta a hipótese mais otimista, acredito que por volta de 1.000 anos no futuro estaremos dando início a um processo de exploração de outros sistemas solares. Mas como serão as naves que nos conduzirão pelo espaço? Que obstáculos encontraremos pelo caminho? Que tipos de tecnologia precisaremos desenvolver?

A seguir veremos uma lista de obstáculos que impossibilitam a viagem espacial e as possíveis formas de lidar com essas adversidades:

Distâncias astronômicas:

A sonda espacial Voyager 1

A estrela mais próxima do sol, a Próxima Centauri, está a cerca de 4,2 anos-luz de distância da Terra. Se viajássemos a bordo do objeto mais rápido construído pelo homem - a sonda Voyager 1, que se move a 17 km/s - levaríamos mais de 73 mil anos para alcançar essa estrela. Para viajarmos entre as estrelas, precisaremos encontrar meios de nos deslocar a velocidades muito maiores: velocidades próximas a da luz.
Solução: Para viajar a velocidades superiores a da luz, seria necessário criar um mecanismo que causasse uma distorção do espaço-tempo, contraindo-o na frente e expandindo-o atrás da nave.

Radiação cósmica

No meio interestelar não há proteção contra raios ultravioletas, raios x, raios gama, raios cósmicos e outras diversas formas hostis de radiação. Uma tripulação humana precisaria viajar numa nave totalmente blindada contra a radiação cósmica, o que aumentaria insanamente o seu peso e o gasto com combustíveis.
Solução: Existem mecanismos que repelem alguns tipos de radiação e que já foram testados na indústria bélica.


Micrometeoritos

Meteoritos com risco de colisão

No espaço sideral há incontáveis meteoritos e nuvens de poeira que destruiriam instantaneamente a carcaça externa de um foguete. Qualquer grão de poeira seria um verdadeiro torpedo ao se chocar com a nave em velocidades relativísticas. 
Solução: Escudos de plasma ou campos de força como vemos na ficção científica. Eles serviriam para repelir ou desintegrar objetos hostis no espaço.

Inércia

À medida que uma nave acelera a velocidades muito altas, ela gera vários 'gs' de gravidade que são letais a qualquer ser vivo. Em aviões que rompem a barreira do som vemos muito esse fenômeno, onde os pilotos chegam a desmaiar pela falta de oxigenação no cérebro. De acordo com a Terceira Lei de Newton, uma aceleração de uma nave a 50% da velocidade da luz mataria qualquer ser humano esmagado pelos vários “gs” da gravidade.
Solução: A nave precisa ter um mecanismo anulador de inércia que desacelere o interior da nave na mesma velocidade em que a nave acelera pelo espaço.

Falta de gravidade

Simulação de gravidade zero

Na ausência de gravidade por tempo prolongado, os ossos enfraquecem e os músculos atrofiam. E, para piorar, os fetos não se desenvolvem plenamente durante a gestação de mulheres em gravidades baixas. Seria preciso desenvolver um mecanismo gerador de gravidade artificial dentro da própria nave.
Solução: Criação de um mecanismo que produza gravidade artificial dentro da nave, seja ele por rotação, por eletromagnetismo, por aceleração, por concentração de massa, etc.

Água e comida racionadas

Para sobreviver a uma viagem de muitos anos pelo espaço, os astronautas precisariam levar um grande suprimento de alimentos que fosse cultivado e estocado durante a própria viagem. E a água precisaria ser reciclada até mesmo da urina para evitar desperdícios ou desabastecimento.
Solução: Criar um ecossistema artificial que sirva para gerar alimentos e reaproveite a matéria que não seja mais usada. Ou ainda: desenvolver algum tipo de ração ou comprimido que tenha a dose diária de nutrientes necessários para o organismo e que gere a sensação de saciedade. 

Combustível

Propulsor de íons

Com o nosso atual estágio tecnológico, precisaríamos unir todas as fontes de energia do planeta, inclusive a nuclear, durante milhares de anos para que ela fosse usada para acelerar uma nave a 70% da velocidade da luz.
Solução: Será necessário desenvolver um combustível extremamente eficiente para esse tipo de viagem. Existem muitos candidatos a esse posto, como o propulsor de íons, os motores de plasma, a energia nuclear, a energia solar ou a antimatéria. Outra hipótese seria usar um escudo gigantesco na frente da nave para capturar o hidrogênio do espaço e poder utilizá-lo como energia propulsora.


Tecnologias diversas
Naves com inteligência artificial podem ser de grande utilidade para regular a trajetória, a aceleração, o pouso e a decolagem. Além disso, naves com partes mecânicas e partes vivas podem ser úteis para manter um ecossistema artificial e regular a temperatura e a pressão em seu interior.
É possível que num futuro distante sejamos capazes de projetar naves que se teletransportem ou que gerem buracos de verme para servir de atalho em grandes distâncias.

Modelos de espaçonaves usados na ficção (clique para ampliar)

Claro que este seria um modelo de nave voltado para viagens de longa duração. Para viagens dentro do sistema solar ou para viagens com fins turísticos, modelos mais modestos podem ser utilizados. O Discovery Channel fez um documentário rápido sobre esse tema, disponibilizado abaixo:

Para saber mais:
Problemas com a aceleração de naves espaciais
Viagens interestelares versus poeira cósmica
Métodos para gerar gravidade artificial
Micróbios podem transformar urina em combustível para foguetes
Viagens interestelares
A importância da inteligência artificial nas viagens interestelares