Os filmes desempenham um papel crucial ao estimular nossa imaginação sobre o futuro da humanidade, e isso é mais evidente no campo das viagens espaciais. Nos últimos anos, filmes como Interestelar, Marciano e Gravidade nos ajudaram a imaginar o que será possível no futuro, mas, ao mesmo tempo, deixaram dúvidas sobre a precisão desses filmes. Eu recebi esta pergunta de Troy Stewart:
Minha esposa e eu assistimos Gravity à noite e vimos o que é mostrado na figura abaixo. A questão é por que, quando George solta o arquivo esticado, quando fica no espaço, ele foge? De fato, neste momento o peso é o mesmo e não desempenha um papel. A esposa acredita que eles estão flutuando no espaço em velocidades diferentes devido à diferença de massa. Acredito que a massa só desempenha um papel ao tentar mudar de direção. Então, por que George voa para longe, desengatando-se?
E essa foto.
Nesta cena, dois astronautas voam pela Estação Espacial Internacional em uma tentativa desesperada de alcançá-la. Existe um dos módulos da Soyuz com um pára-quedas acionado. Ryan Stone (Sandra Bullock) e Matt Kowalski (George Clooney) estão tentando se agarrar a ele. Ambos falham, mas Stone se apega à linha de paraquedas com o pé e segura Kowalski. Eles vêem que o fio não aguenta os dois, então Kowalski se solta e flutua lentamente no espaço, longe de Stone e da estação espacial.
Mas com esse cenário, há um problema descrito por Troy. Aparentemente, isso contradiz a primeira lei de Newton.
A primeira lei de Newton pode ser chamada de lei da física mais antiga conhecida pela humanidade: objetos em repouso mantêm a paz e objetos em movimento mantêm sua direção e velocidade de movimento se forças externas não agirem sobre eles. Depois que Stone e Kowalski pegaram a linha de para-quedas, ela foi esticada e não mais esticada, eles deveriam se mover na mesma velocidade e na mesma direção. À primeira vista, não há motivo para eles puxarem a funda - eles se moviam a uma velocidade constante, sem aceleração, o que significa que não há energia. Mas ainda assim, Kowalski voa após desacoplar.
A linha inferior é que forças externas trabalham aqui. Há uma força de gravidade da Terra, por exemplo. Há um efeito pequeno, mas não desprezível, da atmosfera rarefeita (portanto, satélites em órbitas baixas devem ser periodicamente elevados, caso contrário, eles deixarão suas órbitas e queimarão na atmosfera). A Estação Espacial Internacional é muito mais massiva que Stone ou Kowalski, por isso é mais propensa à gravidade. Mas isso não importa, já que a terceira lei de Newton, que afirma que F = ma, diz que as acelerações da ISS, Stone e Kowalski devem ser as mesmas, mesmo com massas diferentes.
O efeito da atmosfera também é uma questão interessante. Depende da densidade do objeto, sua área de superfície e tamanho. Por esse motivo, se Galileu realmente montasse seu experimento de soltar duas bolas de massas diferentes e do mesmo tamanho de uma torre inclinada de Pisa, ele teria descoberto que uma bola mais pesada voava para o chão mais rapidamente: em comparação com uma bola com 5 kg, uma bola com peso 500 g teriam experimentado apenas 10% da atração, mas 22% da resistência do ar! Um objeto mais leve e menos denso que a ISS - por exemplo, um homem - experimentará mais força de tração da atmosfera e, portanto, diminuirá mais ativamente quando estiver em órbita.
Mas isso não é suficiente para o que está acontecendo no filme. A densidade do ar na ISS é tão baixa que levaria meses para Kowalski se separar. Poderia ter sido enviado para o lado da espaçonave com um simples empurrão sobre o cabo, e isso teria descartado o episódio inteiro.
Mas alguma coisa, se considerarmos o pôster do filme como a verdade, não levamos em conta. E se não considerarmos o cabo como um sistema linear, mas observe que existem cantos na disposição dos objetos?
Kowalski está obviamente localizado em um ângulo com Stone, que está localizado em um ângulo com a ISS. O que poderia levar a tal situação no espaço? A rotação da nave espacial! Isso pode ser causado mesmo por uma pequena rotação causada por um recente lançamento ou colisão (como acontece no filme) que ocorreu em qualquer lugar, exceto no centro de massa da ISS. Se você já girou uma bola em uma corda e a cortou, sabe que a bola voa em linha reta.
No espaço, essa rotação pode ser muito lenta. Tão lento que dificilmente pode ser percebido ao assistir a um episódio. Mas pode ser suficiente para:
• Mantenha o cabo esticado.
• Crie o risco de que a massa na extremidade do cabo a rasgue.
• Se o peso no final for liberado (Kowalski solta o cabo), ele se afasta devido à inércia.
Então, Troy, você está certo, é necessário algum tipo de aceleração para puxar o cabo, arriscar quebrá-lo e também mover Kowalski quando ele soltar o cabo, longe da estação. Essa aceleração pode ser causada por uma força externa causando uma mudança na sua velocidade ou por um movimento rotacional causando uma mudança de direção. Com base no que vi no filme, escolho uma mudança de direção: pequena, mas suficiente para causar o efeito mostrado no filme.
Talvez eu não assista a filmes como a maioria dos cientistas. Não procuro falhas ou furos na trama, não digo: "
isso é impossível !". Estou tentando conciliar o que está acontecendo com as possibilidades oferecidas pelas leis da física, e aqui encontrei essa opção. A rotação também teve um papel importante no filme The Marciano; houve um momento em que eu queria gritar com Matt Damon, que abriu um buraco na manga de seu traje espacial - eu não conseguia entender por que ele não o mantinha mais perto do centro de massa para controlar melhor o vôo!
Como resultado, um astronauta experiente como Kowalski poderia tentar fazer com que um idiota poderoso se aproximasse da estação, se sua rotação não fosse maior do que a que foi vista no filme, essa manobra seria impossível. Mas qualquer tipo de aceleração é a única razão pela qual o astronauta, solto, começaria a voar para longe. Portanto, deve haver uma explicação para esse efeito. Bem, ou os cineastas simplesmente decidiram que o enredo, a história e o desenlace são mais importantes que a ciência, e simplesmente esperaram o aparecimento de um astrofísico não particularmente exigente, que daria uma explicação adequada para tudo o que acontece!