Uma civilização tecnologicamente evoluída depende diretamente de sua produção energética para suprir e manter as condições necessárias para esta tecnologia. Por várias décadas conceitos hipotéticos foram desenvolvidos para descrever distintas possibilidades de produção, captação e aproveitamento energético. Mas nunca se estimou de modo concreto como e quando teríamos condições de realmente desenvolver tais conceitos. No entanto, estamos em uma nova e empolgante era na qualquer testemunharemos o inicio de algo que potencializara nossa evolução tecnológica exponencialmente, e possivelmente passaremos do Nível 0, da escala Kardashev, para o Nível 1.
Proposto originalmente pelo astrofísico russo Nikolai Kardashev, em 1964, posteriormente atualizado pelo físico e matemático inglês Freeman John Dyson e adaptado pelo cientista e astrofísico norte-americano Carl Edward Sagan, a Escala de Kardashev é um método hipotético para medir o grau de desenvolvimento tecnológico de uma civilização o qual utiliza cinco etapas ou níveis de classificação destas civilizações baseado na quantidade de energia coletada, utilizada e processada e seu aumento em escala logarítmica.
Este nível caracteriza civilizações que utilizam métodos considerados primitivos para a produção energética, como a queima de combustíveis fósseis, fissão nuclear e demais métodos alternativos ecologicamente agressivos, os quais comprometem o meio ambiente e não obtêm uma proporção energética suficiente. Estas civilizações contariam com sistemas aeroespaciais de foguetes químicos, motores iônicos, propulsão eletromagnética e energia de fissão nuclear. Além de estarem condicionadas a catástrofes naturais maiores que seu potencial tecnológico poderia enfrentar, elas seriam mantenedoras de estruturas culturais, religiosas e políticas segmentadas e ainda estariam a mercê de conflitos raciais e preconceituosos deliberando guerras sem sentido. Tais civilizações correriam o risco de autodestruição antes mesmo de alcançarem o próximo nível evolutivo.
O planeta Terra, atualmente, possui uma civilização de Nível 0.
Este nível caracteriza civilizações capazes de dominar todas as formas de energia de seu respectivo planeta, usufruindo dos oceanos, desertos e extraindo energia diretamente do núcleo do planeta, além de dominar a fusão nuclear, obtendo uma proporção energética de aproximadamente 10^17W. Estas civilizações contariam com tecnologia fotônica e sistemas aeroespaciais com motores de Dobra Espacial. Com sofisticado grau de cooperação e comunicação entre os habitantes para a utilização e gerenciamento de recursos nessa magnitude, esta civilização não apenas teria a capacidade de prever e evitar catástrofes naturais e o controle climático do planeta, como a maior parte de seus conflitos religiosos, raciais e preconceituoso inexistiriam. Tal civilização seria considerada uma Civilização Planetária.
Na ficção científica da cultura Pop podemos citar Coruscant, da série Guerra nas Estrelas de George Lucas, como uma Civilização de Nível 1.
Este nível caracteriza civilizações capazes de dominar toda a energia de sua estrela, ou estrelas, dependendo de seu sistema estelar, obtendo uma proporção energética de aproximadamente 4×10^26W. Estas civilizações contariam com tecnologia de anti-matéria e sistemas aeroespaciais quânticos, sendo capazes de viajar e colonizar planetas ao redor do seu, explorando a galáxia através de tecnologia autônoma que fosse capaz de se replicar produzindo vida e inteligencia artificial além de nanotecnologia.
Na ficção científica da cultura Pop podemos citar a Federação dos Planetas Unidos, da série Jornada nas Estrelas de Gene Roddenberry, como uma Civilização de Nível 2.
Este nível caracteriza civilizações capazes de dominar a energia disponível de sua respectiva galáxia com a captação energética de todo o conjunto de estrelas dela, obtendo uma proporção energética de aproximadamente 4×10^36W. Estas civilizações contariam com tecnologia Plank e teriam explorado e colonizado todos os lugares de sua galáxia dominando a tecnologia de Terraformação, incluindo a possibilidade de criar novos mundos, eliminando qualquer possibilidade de extinção. Tal civilização seria considerada uma Civilização Galáctica.
Na ficção científica da cultura Pop podemos citar o Império Galáctico, da série Guerra nas Estrelas de George Lucas, como uma Civilização de Nível 3.
Este nível caracteriza civilizações capazes de manipular a própria estrutura do universo, obtendo uma proporção energética de aproximadamente 10^45W. Estas civilizações contariam com sistemas de tecnologia interdimensional e pontes de Einstein-Rosen, podendo viajar de uma galáxia a outra, em questão de segundos ou horas, e até mesmo entre múltiplos universo e realidades. Esta civilização não seria detectada pelas civilizações anteriores, pois sua tecnologia seria confundida com eventos naturais. Tal civilização seria considerada como uma Civilização Ecumênica.
Na ficção científica da cultura Pop podemos citar o Q Continuum, da série Jornada nas Estrelas de Gene Roddenberry, como uma Civilização de Nível 4.
O planeta Terra tem um potencial energético de aproximadamente 1.74×10^17W. No entanto, devido a métodos primitivos de obtenção e aproveitamento energético, a civilização usufrui de apenas 1.69^16W, conforme o The World Factbook.
Segundo a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE), o consumo energético mundial está dividido nas seguintes proporções:
Estas proporções não consideram o desperdício energético por falta de um sistema de aproveitamento energético eficiente, com eficácia. E todos são potencialmente agressivos para o meio ambiente.
Durante o Congresso Brasileiro de Oceanografia, ocorrido em 2012, no Rio de Janeiro, o professor de Estruturas Oceânicas da Coppe/UFRJ, Segen Estefen, declarou que somente na costa brasileira, usufruindo da força mecânica das marés, ha um potencial energético de aproximadamente 1^11W (o equivalente a 13,5Megawatts/km, considerando que o Brasil possui 7.408Km de costa oceânica), com aproveitamento eficaz de 25% com nossa tecnologia, ou seja 2,5^7W. Isso equivaleria a produção energética de duas vezes a capacidade máxima da Itaipu (uma das maiores hidrelétricas do mundo, localizada na fronteira entre Brasil e Paraguai). Levando em consideração os dados da The World Factbook, da CIA, o mundo possui aproximadamente 785.002Km de área costeira. Isso propiciaria um potencial energético de aproximadamente 1,06^13W.
A utilização da força mecânica das marés para gerar energia não é a única maneira de aproveitar o potencial energético dos oceanos. A comunidade científica defende a utilização das profundezas frias dos oceanos como forma de resfriamento natural dos Data Centers mundiais, por exemplo.
Recentemente a empresa norte-americana Microsoft colocou em pratica o projeto Natick, o qual pretende colonizar as profundezas dos oceanos com uma vasta estrutura de Data Centers conectados por fibra óptica. As profundezas frias dos oceanos não apenas resfriaria os Data Centers, economizando uma quantia exponencial de energia em refrigeração, como poderia gerar a própria energia por intermédio de Placas de Peltier conectadas nos próprios Data Centers ou em fissuras vulcânicas submersas nos oceanos, ou por intermédio de usinas termodinâmicas que aproveitariam estas mesmas fissuras vulcânicas. Este projeto, em seu estado mais avançado, propiciara a criação de colônias de trabalhadores em cidadelas autossustentáveis nas profundezas oceânicas.
Máquinas de dessalinização poderia não apenas gerar água potável para as cidadelas submersas, como também poderiam gerar oxigênio, hidrogênio, sais minerais e eletricidade num processo de eletrólise durante a dessalinização.
Também haveria a possibilidade de utilização das correntes oceânicas para a produção de energia, por intermédio de turbinas hidroelétricas, e o cultivo de plantas aquáticas para a alimentação e para o desenvolvimento de células fotovoltaicas utilizadas em baterias autossuficiente.
Atualmente inúmeros países já usufruem dos benefícios da Energia Geotérmica, especialmente países em regiões com atividades vulcânicas como Islândia, Nova Zelândia, Itália ou Filipinas. Segundo o relatório da Associação de Energia Geotérmica, os Estados Unidos são os maiores produtores mundiais, com capacidade instalada de 3.19Megawatts, quase 30% da capacidade global Geotérmica.
Considerada um processo limpo, pois gera menos poluentes do que a tradicional queima de combustíveis fósseis, a energia Geotérmica pode ser adquirida a uma profundidade de 64 quilômetros da superfície terrestre, em uma camada de rochas chamada magma, que chega a atingir até 6.000°C.
O processo atual de aproveitamento Geotérmico utiliza a vaporização d'água para a movimentação de turbinas termoelétricas.
Mesmo parecendo simples, o processo de aproveitamento Geotérmico perde uma quantia considerável de energia térmica, a qual superaquece o ambiente das instalações sem ser aproveitado, por não utilizar um sistema eficiente de isolamento térmico.
Outro desperdício energético esta relacionado ao não aproveitamento do Ácido Sulfúrico (HS) e demais gases e componentes químicos, prejudiciais a saúde, que emergem do magma junto com o vapor d'água e servem como matéria prima para fertilizantes, produtos não agressivos de limpeza e até mesmo para a produção de novas fontes de energia térmica e/ou baterias químicas reutilizáveis.
A energia térmica obtida pela fissão de átomos de Urânio enriquecido, utilizada até períodos recentes, sempre foi polêmica por resultarem em Lixo Radioativo altamente agressivo ao meio ambiente e prejudicial a vida como um todo, além dos altos riscos de vazamento e explosão por superaquecimento. No entanto este processo esta prestes a ser aposentado.
A poucos dias, em Fevereiro de 2016, um grupo de cientistas chineses testaram um novo processo de fusão atômica utilizando átomos de Hidrogênio para gerar um Sol artificial com uma temperatura interna de aproximadamente 50 milhões de graus célcios. O processo foi efetuado no Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), o qual possibilita a colisão de partículas atômicas para a fusão espontânea de seus respectivos núcleos gerando o mesmo efeito identificado nas estrelas como o Sol, o qual possui a fusão espontânea, perpétua, de partículas de Hélio produzindo grandes quantidades de energia eletromagnética, gravitacional e térmica.
Conforme Ricardo Magnus Osório Galvão, do departamento de Física Aplicada da Universidade de São Paulo (USP) e diretor do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), ao contrário do processo de fissão, empregado nas usinas nucleares atuais, a fusão nuclear não utiliza o Urânio enriquecido como combustível. A fonte de energia dos reatores são os elementos químicos deutério, encontrado na água do mar, e lítio, abundante na crosta terrestre. "Caso os reatores e a fusão se mostrem técnica e economicamente viáveis, a disponibilidade de combustível garantiria a energia necessária para o mundo por pelo menos mil anos". Além disso, segundo Galvão, não há emissão de gases causadores do efeito estufa nem a produção de Lixo Radioativo de longa duração. Enquanto os rejeitos das centrais nucleares atuais têm que ser guardados de forma segura por pelo menos cerca de mil anos, antes que a radioatividade decaia a níveis aceitáveis. Sem contar que o processo de fusão de átomos testado no EAST não possui risco de explosão ou vazamento porque o plasma do Sol artificial se mantêm quente enquanto estiver confinado e/ou sendo alimentado com deutério e lítio. No caso de haver quebra do confinamento o reator é desligado e o processo de fusão é automaticamente interrompido. E "não há qualquer possibilidade de utilização do reator para produção de artefatos bélicos", enfatiza o diretor do CBPF.
Comunidades entusiastas de todo o mundo têm se empenhado em “pesquisas” voltadas para a produção e aproveitamento da energia gerada a partir de reatores de fusão a frio. Hipoteticamente, essa tecnologia poderia manter o material interno em reação contínua, em temperatura amena, sem o núcleo plasmático, de maneira praticamente ilimitada gerando um grande potencial energético sem detritos nem poluentes ou a necessidade de uma estrutura especial para contenção de grandes temperaturas, sendo possível a instalação e utilização em espaços reduzidos e/ou móveis.
Atualmente o projeto com maior popularidade é o reator de fusão a frio Energy Catalizer (E-Cat), desenvolvido pelo engenheiro italiano Andrea Rossi. Segundo Andrea Rossi, o E-Cat vem sendo testado exaustivamente em uma instalação secreta, com resultados promissores, e, conforme o próprio Andrea Rossi, em março de 2016 será apresentado o modelo final com a possibilidade de venda direta como fonte de energia industria.
A comunidade científica não apoia o projeto do E-Cat por considerá-lo uma Obra Maluca de Inventor de Garagem, pois sua funcionalidade contraria as leis da física.
A tecnologia fotônica vem sendo amplamente utilizada nos meios de Tecnologia da Informação e Comunicação a várias décadas, indo de análises espectrais de elementos químicos a transmissão de dados por fibra óptica e Li-Fi. Mas foi no final de 2015 que a tecnologia fotônica foi finalmente empregada diretamente no processamento de dados por intermédio da computação óptica com a possibilidade de utilização em computadores quânticos.
Uma parceria entre a empresa norte-americana Google e a NASA possibilitou o desenvolvimento dos computadores quânticos da série D-WAVE. Atualmente os computadores quânticos D-WAVE estão na versão 2.x e apresentam resultados nunca antes obtidos na área computacional. No entanto o processador quântico necessita de um sofisticado sistema de resfriamento para mantê-lo em temperatura de -273°C. Com a utilização de tecnologia fotônica nos computadores quânticos a redução no aquecimento será obtida com a substituição dos pulsos elétricos pro frequências luminosas, eliminando o aquecimento dos barramentos.
A grande problemática é reduzir o custo de produção dos processadores ópticos e possibilitar a integração dos componentes na produção dos barramentos do processador com tecnologia fotônica. Para isso o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) vem trabalhando em um projeto de barramentos feitos em Germânio, substituindo o Silício e possibilitando a condução fotônica no processamento dos dados de forma direta, sem a necessidade de conversão para o modo binário, e sem o aquecimento característico da condução de pulsos elétricos.
Quem é fã de filmes de ficção científica com certeza já deve imaginar no que implica um motor para Dobra Espacial: com ele, seria possível viajar pelo espaço em velocidades muito maiores que a da luz. Isso se colocarmos tudo em termos bem simples, já que quem realmente seria acelerado é o próprio espaço e não o equipamento que realizaria a viagem. Complexo? Bastante, mas completamente possível, segundo o físico Harold White.
White apresentou um modelo teórico para um motor de dobra espacial possível e viável para ser construído e operado pelo homem. Na verdade, ele realizou diversos cálculos para resolver problemas da sua teoria anterior, que também trabalhava na ordem da aceleração do espaço, mas requeria quantidades realmente astronômicas de energia e massa. Estamos falando do equivalente a massa de Júpiter para criar o motor de dobra! Agora, com a teoria atualizada, o valor foi reduzido para menos de 800 kg.
De acordo com White, para criar um motor de dobra seria necessário posicionar um objeto esferoide no meio da nave espacial e fazer um anel se movimentar em volta dele de determinada maneira que pudesse contrair e expandir o espaço à sua volta, gerando uma bolha de dobra ao redor da espaçonave. O conceito é praticamente o mesmo — se visto de forma bem simples — que o presente em uma diversidade de obras de ficção científica da cultura Pop.
Essa bolha de dobra seria capaz de movimentar o espaço em volta da nave, como se ela estivesse passando através de algo muito apertado. Assim, o movimento de expansão do espaço atrás da bolha seria o responsável por movimentar a nave a velocidades incríveis.
Fora isso, como a bolha de dobra posicionaria a nave em alguma situação “nas entranhas do espaço”, as leis da relatividade de Einstein não se aplicariam diretamente. Isso porque, diretamente, nada pode superar a velocidade da luz, mas o espaço pode se comprimir e expandir a qualquer velocidade, tornando a prática da dobra praticamente ilimitada sem contrariar as leis da física.
White explica ainda as limitações práticas do seu modelo anterior, comentando sobre a rigidez do espaço. “O espaço-tempo é bem rígido/firme, então para criar o efeito de expansão e contração de forma útil a fim de conseguirmos atingir destinos interestelares em uma quantidade de tempo razoável, seria necessário uma grande quantidade de energia”.
Para criar a solução para esse problema, White tentou realizar uma alteração no modelo de motor de Alcubierre, no qual tinha baseado sua primeira ideia. Em volta do objeto esferoide, seria necessário que um anel permanecesse girando. Alcubierre, entretanto, imaginou esse elemento como um cinto, um anel chato. Então, White teve a ideia de melhorar a forma desse elemento, tornando-o mais grosso, quase como uma rosquinha.
Foi com isso que os cálculos da quantidade de energia e massa do motor pularam do tamanho de Júpiter para 800 kg, o equivalente à sonda Voyager 1, que explorou o Sistema Solar nos últimos anos.
Todo esse trabalho feito por White baseado nas ideias de Alcubierre resultaria em velocidades incríveis de dobra. Nada comparado ao que víamos em Star Trek, em que a tripulação da USS Enterprise chegava a seus destinos em questão de segundos. Mas os resultados são bastante aceitáveis, já que poderíamos alcançar a estrela mais próxima do Sol em questão de semanas. Com isso, ir para Marte poderia ser como atravessar a rua em uma nave com um motor baseado nas ideias de White.
Além do mais, a viagem com o motor de White seria bastante precisa. Os ocupantes de uma espaçonave equipada com ele experimentariam uma sensação de movimento, mas a nave na verdade não estaria se movendo. Por conta disso, é possível parar esse efeito e recomeçá-lo com bastante precisão. Ou seja, calculando rotas com exatidão, você poderia alcançar qualquer planeta do nosso Sistema Solar sem acabar sendo sugado pela gravidade, podendo se posicionar em locais estratégicos apropriados.
Depois de apresentar seu novo modelo de dobra espacial, White agora se ocupa em recriar miniaturas do seu motor a fim de comprovar sua teoria. Para isso, lasers estão sendo utilizados para recriar condições do espaço a fim de testar a capacidade dos protótipos.
White explica ainda que está realizando testes com um anel de capacitores de cerâmica, a fim de simular o efeito do anel em volta do esferoide original. Caso tudo corra bem, a NASA poderá recriar o equipamento em tamanho real em alguns anos.
Um motor espacial capaz de impulsionar uma nave sem consumir combustível, tirando sua energia diretamente do vácuo quântico.
Essa é a proposta do Propulsor de Plasma do Vácuo Quântico, ou Motor Quântico. A ideia sempre pareceu utópica demais para atrair a atenção da comunidade acadêmica classificando-o como "invenção maluca". Mas entusiastas do mundo todo afirmam que o assunto começou a ganhar ares de seriedade, mesmo contrariando as leis da física.
Tudo começa com o cientista britânico Roger Shawyer, que vem tentando há vários anos chamar a atenção da comunidade científica e das agências espaciais para o seu EmDrive, um motor eletromagnético, que provê empuxo sem disparar massa para o lado oposto.
O conceito é revolucionário, já que transformar diretamente eletricidade em empuxo significando que as naves não precisarão mais levar combustível. O problema é que isso rompe com a lei clássica da conservação de energia, o que tem feito a comunidade científica torcer o nariz para a ideia.
Em 2011, uma equipe da Universidade Politécnica do Noroeste da China testou o conceito, e afirmaram obter resultados espantosos. Eles construíram seu próprio motor sem combustível, o qual, segundo eles, alcançou um empuxo de 720 micronewtons, mais do que suficiente para equipar um satélite de verdade.
De acordo com o History Channel, em 2014 os pesquisadores da NASA testaram um outro dispositivo, chamado de QDrive, criado por um cientista norte-americano chamado Guido Fetta, que aparentemente teve mais sucesso em convencer a agência espacial em dar crédito à sua invenção. Nos testes, o motor quântico gerou entre 30 e 50 micronewtons de força em um equipamento com sensibilidade de 10 micronewtons, ou seja, bem acima da margem de erro. O propulsor consiste em uma cavidade ressonante, no interior da qual micro-ondas ficam refletindo de um lado para o outro, eventualmente capturando a energia do vácuo. Segundo a History, Shawyer afirmou que o dispositivo de Fetta que foi testado não é tão eficiente quanto o seu, o que eventualmente poderia explicar porque a equipe chinesa, usando um desenho similar ao seu EmDrive, aferiu um empuxo dezenas de vezes maior.
No site da NASA, a única menção encontrada, referente ao Qdrive, refere-se a um sistema de refrigeração criogênica.
A NASA não se manifestou sobre o assunto.
Em 2016 a History Channel divulgou informações de que o "respeitado" cientista russo Vladímir Leónov realizou um teste de "sucesso" com um novo motor quântico experimental, cujas características técnicas são muito superiores aos atuais propulsores de foguetes, segundo Leónov. Autor da teoria da superunificação, o cientista revelou seu propulsor quântico inovador de decolagem vertical, de apenas 54 kg de peso, que, supostamente, alcançou um impulso de 500 a 700 quilogramas-força, utilizando 1 kW de potência.
"…é capaz de propulsionar uma nave espacial a 1000 km/s, contra os 18 km/s dos foguetes atuais". -Vladímir Leónov
“O veículo decola verticalmente através de barras-guias, com uma aceleração de 10 a 12G. Esses testes são uma prova convincente de que a gravidade foi conquistada de forma experimental, provando a teoria da superunificação”, afirmou o especialista russo. Trata-se de uma façanha, se considerarmos que os propulsores modernos de foguetes chegam a um impulso de somente 0,1 quilogramas-força, usando uma potência de 1 kW. Isso significa que são 5 mil vezes inferiores ao motor quântico experimental, que é capaz de propulsionar uma nave espacial a 1000 km/s, contra os 18 km/s dos foguetes atuais.
“Um veículo dotado de um propulsor quântico poderia levar 42 horas para chegar a Marte e apenas 3,6 horas para alcançar a Lua”, ressaltou o cientista. Vladímir Leónov é conhecido por refutar a existência do bóson de Higgs, mesmo diante das comprovações científica, e introduzir a noção de quantum do espaço-tempo baseado em uma teoria própria.
Se o Motor Quântico realmente for uma realidade, mesmo contrariando as leis da física, isso demonstraria que a criatividade humana se limita apenas a seu próprio ceticismo.
E quanto as leis da física: Bom, nem meso Einstein obteve êxito em todas as suas teorias. Mas com a devida comprovação, e possibilidade de recriação dos resultados, mesmo as leis da física estão sujeitas a uma revisão.
Mesmo com a Evolução Energética enunciando a transição do Nível 0, da escala Kardashev, para o Nível 1, ainda precisamos resolver problemas primitivos relacionados ao racismo, preconceito e intolerância, os quais continuam deliberando conflitos armados sem sentido, ou causaremos nossa propria destruição antes mesmo de atingirmos o próximo nível; Precisamos dessegmentar nossas estruturas culturais, religiosas e políticas para mantermos o grau de cooperação e comunicação necessários para o gerenciamento dos recursos energéticos na magnitude do Nível 1; E, acima de tudo, precisamos aprender a respeitar uns aos outros e às demais formas de vidas, sejam desse planeta ou além dele.