Velocidade de escape é a velocidade mínima que um objeto precisa ter para se afastar de um corpo celeste e nunca mais voltar, sem usar motor nenhum depois do arremesso. Na Terra, esse número é de 11,2 quilômetros por segundo — cerca de 40 mil km/h. Abaixo disso, a gravidade sempre traz o objeto de volta. Acima disso, ele vai embora para sempre.
Para ter noção: 40 mil km/h é dar a volta no mundo pela linha do Equador em uma hora. Um avião comercial faria essa volta em cerca de dois dias.
A ideia por trás do número
Chute uma bola de futebol para cima. Ela sobe, perde velocidade, para no alto e volta. Chute mais forte e ela sobe mais alto — mas volta. A pergunta natural é: existe um chute forte o bastante para ela não voltar?
Existe, e é exatamente isso que a velocidade de escape mede.
O que acontece é uma troca. A bola começa com energia de movimento e vai gastando essa energia para se afastar da Terra, porque subir contra a gravidade custa caro. Se a energia acabar antes, ela cai. A sacada é que a gravidade enfraquece com a distância: o dobro da distância do centro da Terra dá um quarto da força. Como a puxada vai ficando cada vez mais fraca, a conta total do "custo de subir para sempre" não é infinita. É um número finito — e quem tiver energia suficiente para pagar esse pedágio, escapa.
Por isso o valor não é um palpite. Ele sai diretamente da massa do planeta e do tamanho dele: quanto mais pesado e mais compacto o mundo, mais rápido você precisa ir.
O detalhe que quase todo mundo erra
A velocidade de escape não depende da massa do objeto que você joga.
Uma bolinha de gude, um caminhão e um elefante precisam da mesmíssima velocidade — 11,2 km/s — para escapar da Terra. Isso soa errado, porque na intuição tirar um caminhão do chão é bem mais difícil que tirar uma bolinha.
E é mesmo mais difícil, só que a dificuldade está na energia total, não na velocidade. O caminhão é mais pesado, então precisa de muito mais energia para chegar aos 11,2 km/s. Mas o número que ele precisa atingir é o mesmo. É a mesma lógica de uma pena e um martelo caindo juntos na Lua: a gravidade acelera tudo igual, independentemente do peso.
Outro detalhe: a direção também não importa (desde que não seja contra o chão). Reto para cima ou inclinado, se a velocidade for suficiente, o objeto escapa.
Órbita e escape são dois números diferentes
Aqui mora a confusão mais comum, e vale separar com cuidado.
- Velocidade orbital é o que você precisa para dar voltas em torno do planeta sem cair. Na altura da Estação Espacial, são cerca de 7,8 km/s, ou 28 mil km/h.
- Velocidade de escape é o que você precisa para ir embora de vez. São 11,2 km/s, ou 40 mil km/h.
Medidas na mesma altura, a de escape é sempre a orbital multiplicada pela raiz quadrada de dois — cerca de 41% maior. E isso explica muita coisa: ficar em órbita da Terra já é quase todo o trabalho; sair do sistema Terra–Lua custa só um pouco mais. Por isso as missões conseguem "estacionar" em órbita, checar tudo com calma e só depois dar um empurrão adicional para seguir viagem — foi assim que as Apollo foram para a Lua, como conta Quanto tempo leva para chegar à Lua?.
Um satélite a 28 mil km/h está permanentemente caindo, só que "errando" a Terra porque ela é redonda e a superfície foge por baixo dele. Um objeto a 40 mil km/h não erra a Terra: ele simplesmente não volta.
A velocidade de escape de cada mundo
Os valores abaixo são das fichas planetárias da NASA, com a conversão para km/h feita aqui.
| Mundo | Velocidade de escape | Em km/h | O que isso significa na prática |
|---|---|---|---|
| Plutão | 1,3 km/s | 4.700 | Um avião a jato já escaparia |
| Lua | 2,4 km/s | 8.600 | Por isso o módulo lunar era tão pequeno |
| Mercúrio | 4,3 km/s | 15.500 | Pequeno, mas denso |
| Marte | 5,0 km/s | 18.100 | Menos da metade da Terra |
| Vênus | 10,4 km/s | 37.400 | Quase igual à Terra |
| Terra | 11,2 km/s | 40.300 | A nossa referência |
| Urano | 21,3 km/s | 76.700 | |
| Netuno | 23,5 km/s | 84.600 | |
| Saturno | 35,5 km/s | 127.800 | Gigante, mas pouco denso |
| Júpiter | 59,5 km/s | 214.200 | Cinco vezes a Terra |
| Sol | 617,6 km/s | 2.223.000 |
Repare em Saturno e Júpiter. Saturno é quase do tamanho de Júpiter, mas a velocidade de escape dele é bem menor, porque ele é muito menos denso — tão pouco denso que flutuaria numa banheira grande o bastante. Não é só o tamanho que manda: é massa e o quanto ela está concentrada.
E repare na Lua: 8.600 km/h contra 40.300 km/h daqui. É por isso que o módulo que trouxe os astronautas de volta da superfície lunar era aquela coisinha frágil, enquanto para tirá-los da Terra foi preciso um foguete de 110 metros. A diferença toda está nessa linha da tabela.
Por que um foguete não precisa atingir essa velocidade na largada
Esta é a pergunta que derruba muita gente, e a resposta é bonita: um foguete que sai da Terra quase nunca chega a 11,2 km/s enquanto está subindo.
A velocidade de escape é calculada para um arremesso balístico — você dá um empurrão único e solta, como um tiro de canhão. Aí, sim, o tiro precisa sair a 40 mil km/h.
Um foguete não faz isso. Ele carrega o próprio motor e vai acelerando o tempo todo, durante minutos. Um objeto com motor ligado pode subir devagarinho e ainda assim ir embora, desde que tenha combustível para continuar empurrando. Em teoria, um elevador que subisse a 10 km/h sairia da Terra — bastaria ter energia infinita para manter a subida.
Na prática, o combustível é limitadíssimo, e é por isso que os foguetes seguem trajetórias que se parecem muito com o caso balístico: quanto mais rápido você atinge a velocidade necessária, menos tempo fica lutando contra a gravidade e menos combustível queima. Esse é um dos motivos de lançar qualquer coisa ao espaço ser tão caro: a maior parte do que decola é combustível para acelerar o próprio combustível.
O que esse número explica lá em cima
A velocidade de escape não é só assunto de foguete. Ela decide o destino de mundos inteiros.
Por que alguns planetas têm atmosfera e outros não. As moléculas de gás numa atmosfera estão sempre se agitando, e quanto mais quente, mais rápido elas vão. Se a velocidade típica das moléculas chega perto da velocidade de escape do planeta, as mais velozes fogem, uma a uma, ao longo de milhões de anos. A Lua, com 2,4 km/s, não segura nada. Marte, com 5,0 km/s, segura pouco — e isso é parte da história contada em Por que Marte perdeu a atmosfera (e a Terra não)?. A Terra, com 11,2 km/s, segura bem o nitrogênio e o oxigênio, mas deixa escapar hidrogênio e hélio, que são leves e rápidos. É por isso que o hélio de bexiga de festa se perde de vez.
O que é, afinal, um buraco negro. Se você continuar espremendo massa num espaço cada vez menor, a velocidade de escape sobe. Espreme o bastante e ela alcança 300 mil km/s, a velocidade da luz. A partir dali nem a luz consegue sair, e é exatamente essa a definição de buraco negro. A fronteira onde isso acontece tem nome, horizonte de eventos, e o assunto está em Um buraco negro pode engolir a Terra?. Espremida até virar um buraco negro, a Terra inteira teria o tamanho de uma bolinha de gude.
