carros voadores

***Este artigo sobre Carros Voadores foi publicado ontem no Sapo 24***

Desde Novembro de 2019 que o filme Blade Runner está no nosso passado. Não há filme de ficção científica que não tenha uma forma ou outra de carros voadores num futuro mais ou menos próximo. Em 1989, o filme “Regresso ao Futuro, parte II” mostrava um ano de 2015 com carros a circular em auto-estradas suspensas no ar. Se nalgumas tecnologias a realidade já ultrapassou a ficção-científica de há poucas décadas, os carros voadores teimam em não aparecer.

Os sonhos e as promessas não se ficaram pelo cinema. Em 2005, dizia-se que os carros voadores estavam prontos para “descolar”. Em 2019, um antigo aluno do MIT fez um voo de teste daquilo a que chamava um “avião que pode andar na estrada” e apontava o início da produção para 2011. Em 2014, Elon Musk achava que um carro voador era algo que a Tesla poderia fazer “apenas pela piada”. Em 2015, mais um carro voador estaria “pronto a descolar” dai a dois anos. Em 2017, a Uber apontava para 2020 o início dos testes da sua rede de carros voadores. Com toda a probabilidade, será mais uma promessa que ficará por cumprir, mas isso não abranda os anúncios de que esse futuro está próximo.

Os carros voadores dos filmes, que populam o nosso imaginário são, normalmente, veículos com muitas semelhanças com os carros de estrada. Têm um habitáculo espaçoso e confortável, muitas vezes um volante e painel de instrumentos mais ou menos futurista e são fáceis de conduzir (ou pilotar), quando não são completamente automáticos, e são capazes de todo o tipo de manobras, incluindo, parar no ar. Alguns têm rodas que permitem também andar na estrada, mas a característica que, invariavelmente, distingue os carros voadores dos filmes é que aterram e descolam na vertical de forma suave, quase como se levitassem.

Na realidade, qualquer máquina voadora depende sempre do princípio da conservação do momento linear e da aerodinâmica para poder voar. Para produzir na aeronave uma força de sentido ascendente é necessário acelerar o ar no sentido contrário, transferindo para ela a quantidade de movimento necessária. Este é o mesmo princípio que faz com que, estando num jangada que flutua num lago, se atirar uma pedra para fora da jangada, esta se vai mover no sentido contrário. Em termos simples, para que um helicóptero suba ou paire no ar, é necessário que as sua hélices acelerem uma massa de ar suficientemente grande para compensar a gravidade. Os motores a jacto ou de foguete funcionam pelo mesmo princípio.

Ao longo dos anos, têm surgido tanto conceitos de asa fixa como de aterragem e descolagem vertical, mas um “carro voador” de asa fixa precisaria sempre de um aeródromo, de uma pista, para descolar e aterrar. Apenas um carro voador de descolagem e aterragem vertical poderá alguma vez vir a ser utilizado pela generalidade das pessoas e evitar a necessidade de uma construção maciça de novas infraestruturas. Concluímos, portanto, que um carro voador não é nada mais nada menos do que um helicóptero, mais ou menos glorificado, com mais ou menos hélices.

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Legenda: Conceito de carro voador proposto pela Uber e pela Hyundai, na verdade, um helicóptero com hélices basculantes. Créditos: Gritdaily

Outro problema que precisaria de ser solucionado é o da condução (ou pilotagem) e do controlo de tráfego. Uma pessoa que queria pilotar uma aeronave passa, no mínimo, por vários meses de formação de um nível de exigência e com um custo várias vezes superior ao que é necessário para conduzir um automóvel. Por outro lado, imaginemos o impacto de ter milhares de pequenos veículos a voar sobre as nossas cidades e o pesadelo que seria em termos de controlo de tráfego aéreo. Ainda assim, estes são dois problemas para os quais, com a evolução da automação e da inteligência artificial, é possível hoje antever soluções.

O problema mais difícil de resolver é mesmo um problema de física fundamental e de engenharia. O projecto de um carro voador enfrenta todas os constrangimentos comuns a qualquer projeto de engenharia aeronáutica, onde o peso assume um caráter especialmente crítico. É por essa razão que é tão difícil de substituir os combustíveis tradicionais, que têm uma densidade energética muito elevada.

Para armazenar a mesma quantidade de energia que está em 1 kg de JetFuel são necessários,  no mínimo, 50 kg de baterias de lítio, com a desvantagem adicional de que é necessário continuar a transporte-las depois de consumida a energia. Daí a grande dificuldade que sempre existirá em electrificar a aviação. No caso de aeronaves de descolagem e aterragem vertical, o problema é agravado. O consumo de energia de um helicóptero pode ser 2 a 3 vezes superior ao de um avião de asa fixa.

Na WebSummit de 2019 surgiu mais um “taxi voador” que prometia viagens entre Lisboa e Faro por 6 €. Fazendo alguma engenharia inversa com este valor, admitindo que este valor corresponde apenas ao custo da energia elétrica, com um preço de 0,15 €/kWh, significa que os proponentes do conceito estimam em 80 kWh (o equivalente a cerca de 7 litros de gasóleo) a energia necessária para voar de Lisboa a Faro com 2 passageiros. O que, certamente, não foi contabilizado foi a necessidade de transportar o equivalente ao peso de mais 4 passageiros, cerca de 300 kg, em baterias de lítio para conseguir fazer a viagem.

Não será fácil ultrapassar estas dificuldades, pelo menos, até que apareça alguma tecnologia que se aproxime da “levitação mágica” que vemos nos filmes. Entretanto, há outras tecnologias no futuro dos transportes, algumas delas que já existem, e que nos ajudarão a resolver os nossos problemas de mobilidade.

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O Frederico Francisco é professor auxiliar convidado e bolseiro de pós-doutoramento na Faculdade de Ciência da Universidade do Porto. Natural de Cascais, fez a sua formação em Engenharia Aeroespacial no Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa, onde também obteve o doutoramento em Física, no final de 2014. A sua tese de doutoramento com o título “Anomalias de Trajectória em Sondas Interplanetárias” recebeu o prémio “Springer Theses” da Springer-Verlag e foi publicada em livro pela mesma editora. Como parte importante deste trabalho inclui-se o desenvolvimento do método de cálculo de acelerações de origem térmica que permitiu resolver a “Anomalia da Pioneer”, problema que esteve em aberto durante cerca de 15 anos. A aplicação destes métodos a outras sondas no sistema solar, com a importância que tem enquanto teste à Relatividade Geral, valeu-lhe também a atribuição da Medalha Zeldovich 2018 pela Academia Russa de Ciências e a COSPAR (Commission on Space Research). Além da sua linha de investigação principal nas ciências do espaço, tem também trabalhado em projectos relacionados com o transporte ferroviário e com a sociologia da ciência. Está agora também envolvido no desenvolvimento de um modelo físico para o Sistema Terrestre. Mantém também, desde estudante, uma ligação ao associativismo e à política. É membro do Conselho Consultivo para a Mobilidade Sustentável da FPCUB, uma organização de defesa do ambiente, e participa no Gabinete de Estudos do Partido Socialista (PS), em particular, na discussão sobre desafio das alterações climáticas. Além do espaço, é um geek dos comboios e de Star Trek