Por que as armas laser de Star Trek ainda não existem

O século XXI tem sido uma verdadeira decepção até agora. Nossos servos robôs são, no máximo, aspiradores medíocres; carros autônomos estão a anos de distância (e não serão capazes de voar, mesmo quando chegarem); e estamos mais perto de inventar tricorders do que phasers. Um tricorder. Quem quer um scanner médico quando você poderia estar explodindo inimigos com incríveis lasers de mão?

Acontece que as armas lasers, também conhecidas como Armas de Energia Dirigida (DEWs), não são muito diferentes da versão não-letal que você usa para divertir o seu gato.

Assim como os modelos convencionais, um DEW produz um único comprimento de onda sincronizada de luz intensa e bastante focada, que pode viajar por distâncias excepcionalmente longas. Na verdade, muitos lasers hoje – mesmo os pointers baratos e portáteis – ainda são bastante perigosos em certas circunstâncias. Eles podem causar cegueira temporária ou permanente, mesmo que isto seja proibido no Protocolo sobre Armas Laser que causem Cegueira (PBLW). Sim, isso existe.

O PBLW proíbe o uso de lasers como instrumentos de cegueira, mas ele não diz nada sobre o uso deles para derreter vilões ou inimigos. Lasers usados como arma – tais como os que atualmente estão sendo instalados em aviões de combate, navios de guerra, ou morteiros e outros projéteis no céu – funcionam ao atingirem um alvo com um fluxo de pulsos de luz em síncope. À medida que cada pulso atinge o alvo, ele transmite energia, o que gera calor. E à medida que a superfície do alvo se aquece, ela se expande rapidamente e sofre ablação (uma forma de erosão através da evaporação). Em outras palavras: lasers poderosos criam buracos nas coisas. Além disso, os DEWs são excepcionalmente precisos, não têm recuo/coice quando disparadas, e seus feixes se movem à velocidade da luz. Ou seja, lasers usados como armas seriam incríveis. Então por que não tê-los?

Não é por falta de tentativa. Nações vêm tentando construir DEWs desde que Robert Watson-Watt investigou “raios da morte” para o Air Ministry britânico em 1935 (e com isso descobriu a tecnologia do radar). Atualmente, o governo dos EUA está explorando diversos métodos de laser diferentes, incluindo: lasers de estado sólido, que utilizam um material sólido de cristal para o laser; lasers de gás que usam hélio-neônio reativo ou dióxido de carbono para disparar raios infravermelhos; lasers excimer que usam uma combinação de gases reativos e inertes para disparar raios ultravioleta; e lasers de corante fluorescente que podem ser “ajustados” para virarem arma dentro de uma faixa específica de comprimento de onda. Infelizmente, todos estes lasers sofrem com uma limitação comum tecnológica, chamada divergência.

Como explica Alan Fry, diretor adjunto da LCLS (Divisão de Ciência e Tecnologia sobre Laser) no SLAC National Accelerator Laboratory:

Um feixe de laser diverge (fica maior) a uma taxa que depende da dimensão e do comprimento de onda do feixe. Comprimentos de onda longos divergem mais rapidamente do que comprimento de onda curtos. Para um mesmo tamanho de feixe, um feixe laser de raio-X com comprimento de onda de 1nm irá divergir 633 vezes menos que os lasers de hélio-neônio de 633nm que são usados para escanear os códigos de barras das suas compras. Se você faz um rifle laser de longo alcance, você precisa de algo um pouco melhor: comprimentos de onda mais curtos em termos de tamanho do feixe atingindo o alvo (usando luz azul em vez de luz vermelha, por exemplo). No entanto, comprimentos de onda curtos são mais propensos à dispersão de partículas no ar (o principal motivo pelo qual o céu é azul), então há seus poréns. Um feixe de laser maior irá divergir menos, mas depositará menos energia por unidade de área, o que não é bom se você está tentando destruir o alvo que você está atingindo.

Basicamente, os feixes de laser com comprimento de onda menor causam mais danos a uma área menor, porém exigem maior precisão (como rifles de caça); enquanto feixes de comprimentos de onda longos causam menos danos em uma área maior, mas são mais fáceis de apontar (como espingardas).

E a divergência não é o único problema. Quando a energia de um laser suficientemente poderoso decompõe o ar à sua volta e o transforma em plasma – o que se chama blooming – isso esgota consideravelmente a energia do feixe. A presença de chuva, neve, poeira, neblina, fumaça ou poeira no ar torna isso pior.

Para contornar este problema, pesquisadores do MIT e do Exército americano vêm tentando usar pulsos de feixe extremamente curtos e se concentrando em múltiplos lasers menores – que não são individualmente poderosos o suficiente para causar blooming – em um único alvo, ambos com sucesso limitado. Por outro lado, eletrolasers mostraram-se promissores na superação do blooming, utilizando o plasma criado pelo feixe como um túnel através do qual a arma descarrega uma corrente elétrica potente. É essencialmente uma arma de choque com longo alcance, que dispara feixes de laser – em vez de cabos de mecânicos – antes de eletrocutar você.

Talvez o maior obstáculo entre o mundo real e a ficção científica, no entanto, seja energia. Um laser de mão não funciona com um par de pilhas. Gerar a energia necessária para estes feixes atualmente requer geradores do tamanho de caminhões. O estado atual da tecnologia para pilhas e baterias simplesmente não é avançado o suficiente para fornecer energia a um dispositivo laser portátil desse tipo. Além disso, toda essa energia passando por um dispositivo relativamente pequeno, do tamanho de um rifle, geraria muito calor, ou seja: as armas precisariam de resfriamento ativo (que consome mais energia) ou supercondutores ainda não descobertos, a fim de disparar mais rápido do que uma arma antiga.

Em suma: não temos as fontes de energia nem a capacidade de mira para lasers portáteis e práticos. Por enquanto. Mas, honestamente, dado certos acontecimentos recentes envolvendo armas, talvez a defasagem entre ficção científica e realidade não seja algo tão ruim.

[Wikipedia 1, 2 – How Stuff Works – Space Daily – Popular Mechanics – BBC – Imagem: Memory Alpha]