Balões de hélio são uma visão comum e muitas vezes uma fonte de fascínio devido à sua capacidade de flutuar no ar. Essa flutuação é resultado do princípio da flutuabilidade, que é uma força ascendente exercida por um fluido, como o ar, em objetos imersos nele. A magnitude dessa força depende da pressão dentro do fluido, que é maior em profundidades menores. Portanto, se um objeto dentro de um fluido experimenta uma força de flutuação maior que o seu próprio peso, ele flutuará.
Hélio, um gás mais leve que os outros elementos em nossa atmosfera, exemplifica esse princípio. Sua baixa densidade em comparação com o ar ao redor resulta em balões de hélio subindo. Esse conceito é semelhante ao funcionamento dos balões de ar quente; aquecer o ar dentro do balão diminui sua densidade, fazendo com que o balão suba à medida que o ar dentro dele se torna menos denso que o ar externo.
Um vácuo, por definição, é um espaço desprovido de matéria. Consequentemente, um vácuo não tem densidade, tornando-o mais leve que qualquer gás, incluindo o hélio. Teoricamente, se um balão pudesse ser preenchido com um vácuo – ou, mais precisamente, se o balão pudesse manter sua forma enquanto todo o ar fosse removido de dentro dele para criar um vácuo – ele exibiria flutuabilidade. Na verdade, tal balão não só flutuaria, mas potencialmente flutuaria de maneira mais eficaz que um balão de hélio, já que seria mais leve que qualquer gás em nossa atmosfera.
O conceito de usar vácuos para elevação no transporte não é novo. Em 1690, Francesco Lana-Terzi, um padre e matemático, após a invenção da bomba de vácuo, concebeu uma aeronave a vácuo. Esse projeto envolvia um navio de madeira convencional sustentado por vários balões a vácuo. No entanto, criar um vácuo grande, vazio e suficientemente rígido para decolagem estava além das capacidades da época. Os mesmos desafios persistem hoje.
O principal obstáculo na realização de um balão ou aeronave a vácuo reside na natureza inerente do vácuo. A pressão externa exercida sobre um objeto que contém um vácuo é significativamente maior que a pressão interna, devido à ausência de ar dentro. Esse desequilíbrio pode levar à falha do material, pois a pressão externa pode se tornar grande demais para o material do balão ou recipiente suportar, resultando em uma implosão violenta. Essa implosão iguala a pressão dentro e fora do recipiente.
Embora a ideia de aeronaves ou outros veículos flutuando pelo ar por meio de vácuos seja intrigante, os desafios da ciência dos materiais envolvidos ainda não foram superados. O desenvolvimento de materiais capazes de suportar a pressão externa enquanto mantêm um vácuo poderia potencialmente tornar dispositivos flutuantes baseados em vácuo viáveis. No entanto, até o momento, tais materiais não foram desenvolvidos, e o transporte flutuante baseado em vácuo permanece um conceito em vez de uma realidade.
