În filmul chinezesc de ficțiune științifică Wandering Earth, lansat de Netflix, umanitatea, folosind motoare uriașe instalate pe întreaga planetă, încearcă să schimbe orbita Pământului pentru a evita distrugerea sa prin moartea și extinderea Soarelui, precum și pentru a preveni coliziunea cu Jupiter … Un astfel de scenariu al unei apocalipse cosmice se poate întâmpla într-o zi. În aproximativ 5 miliarde de ani, Soarele nostru va rămâne fără combustibil pentru o reacție termonucleară, se va extinde și va înghiți cel mai probabil planeta noastră. Desigur, chiar mai devreme vom muri cu toții dintr-o creștere globală a temperaturii, dar schimbarea orbitei Pământului poate fi într-adevăr soluția potrivită pentru a evita o catastrofă, cel puțin în teorie.
Dar cum poate umanitatea să facă față unei sarcini inginerești atât de complexe? Inginerul de sisteme spațiale, Matteo Ceriotti, de la Universitatea din Glasgow, a împărtășit mai multe scenarii posibile pe paginile The Conversetion.
Să presupunem că sarcina noastră este să deplasăm orbita Pământului, îndepărtându-l de Soare la aproximativ jumătate din distanța față de locația sa actuală, aproximativ până unde se află acum Marte. Agențiile spațiale fruntașe din întreaga lume au avut în vedere și chiar au lucrat la ideea de a deplasa mici corpuri cerești (asteroizi) de pe orbitele lor, care în viitor vor ajuta la protejarea Pământului de impacturile externe. Unele opțiuni oferă o soluție foarte distructivă: o explozie nucleară în apropierea asteroidului sau pe suprafața sa; utilizarea unui „dispozitiv de influență cinetic”, al cărui rol, de exemplu, poate fi jucat de o navă spațială care vizează coliziunea cu un obiect cu viteză mare pentru a-și schimba traiectoria. În ceea ce privește Pământul, aceste opțiuni nu vor funcționa cu siguranță datorită naturii lor distructive.
În cadrul altor abordări, se propune retragerea asteroizilor dintr-o traiectorie periculoasă folosind nave spațiale, care vor acționa ca remorchere sau cu ajutorul navelor spațiale mai mari, care, datorită gravitației lor, vor retrage obiectul periculos de pe Pământ. Din nou, acest lucru nu va funcționa cu Pământul, deoarece masa obiectelor va fi complet incomparabilă.
Motoare electrice
Probabil că vă veți vedea, dar ne deplasăm Pământul de pe orbita noastră de multă vreme. De fiecare dată când o altă sondă părăsește planeta noastră pentru a studia alte lumi ale sistemului solar, racheta sa purtătoare creează un impuls mic (la scară planetară, desigur) și acționează pe Pământ, împingându-l în direcția opusă mișcării sale. Un exemplu este împușcarea dintr-o armă și reculul rezultat. Din fericire pentru noi (dar, din păcate, pentru „planul nostru de a schimba orbita Pământului”), acest efect este aproape invizibil pentru planetă.
Video promotional:
În momentul de față, cea mai performantă rachetă din lume este falcul american Heavy de la SpaceX. Dar vom avea nevoie de aproximativ 300 de lansări de chintilioniști ai acestor purtători la încărcătură completă pentru a folosi metoda descrisă mai sus pentru a muta orbita Pământului pe Marte. Mai mult, masa materialelor necesare pentru a crea toate aceste rachete va fi echivalentă cu 85 la sută din masa planetei.
Utilizarea motoarelor electrice, în special a celor ionice, care eliberează un flux de particule încărcate, datorită cărora se produce accelerația, va fi un mod mai eficient de a transmite accelerația în masă. Și dacă instalăm mai multe astfel de motoare pe o parte a planetei noastre, bătrâna noastră terestră poate merge cu adevărat într-o călătorie prin sistemul solar.
Este adevărat, în acest caz, vor fi necesare motoare cu dimensiuni cu adevărat gigantice. Acestea vor trebui instalate la o altitudine de aproximativ 1000 de kilometri deasupra nivelului mării, în afara atmosferei terestre, dar în același timp, fixate în siguranță de suprafața planetei, astfel încât forța de împingere să poată fi transmisă acesteia. În plus, chiar și cu un fascicul ionic evacuat la 40 de kilometri pe secundă în direcția dorită, va trebui totuși să ejectăm echivalentul a 13 la sută din masa Pământului ca particule ionice pentru a muta restul de 87 la sută din masa planetei.
Navigare ușoară
Deoarece lumina poartă un impuls, dar nu are nicio masă, putem folosi, de asemenea, un fascicul de lumină continuu și focalizat foarte puternic, precum un laser, pentru a deplasa planeta. În acest caz, va fi posibilă utilizarea energiei Soarelui însuși, fără a folosi masa Pământului în sine. Dar chiar și cu o instalație laser incredibil de puternică, de 100 de gigawatt, care este planificată să fie utilizată în proiectul Starshot de vârf, în care oamenii de știință doresc să trimită o sondă spațială mică către steaua cea mai apropiată sistemului nostru, folosind un fascicul laser, vom avea nevoie de trei chintilioni de an de impuls continuu cu laser pentru a ne atinge obiectivul de schimbare a orbitei.
Lumina soarelui poate fi reflectată direct în largul unei vele solare uriașe care va fi în spațiu, dar ancorată pe Pământ. În cadrul cercetărilor din trecut, oamenii de știință au descoperit că acest lucru ar necesita un disc reflectorizant de 19 ori mai mare decât diametrul planetei noastre. Dar, în acest caz, pentru a obține rezultatul, va trebui să așteptați aproximativ un miliard de ani.
Biliard interplanetar
O altă opțiune posibilă pentru îndepărtarea Pământului de pe orbita sa actuală este metoda binecunoscută de schimb de impuls între două corpuri rotative pentru a-și schimba accelerația. Această tehnică este cunoscută și sub numele de asistență gravitațională. Această metodă este destul de des utilizată în misiunile de cercetare interplanetară. De exemplu, nava spațială Rosetta care a vizitat cometa 67P în 2014-2016, ca parte a călătoriei sale de zece ani către obiectul de studiu, a folosit asistența gravitațională în jurul Pământului de două ori, în 2005 și în 2007.
Ca urmare, câmpul gravitațional al Pământului a dat de fiecare dată o accelerație crescută Rosetta, ceea ce ar fi fost imposibil de realizat cu utilizarea motoarelor aparatului în sine. Pământul a primit, de asemenea, un impuls de accelerare opus și egal în cadrul acestor manevre gravitaționale, cu toate acestea, desigur, acest lucru nu a avut un efect măsurabil din cauza masei planetei în sine.
Ce se întâmplă dacă folosim același principiu, dar cu ceva mai masiv decât o navă spațială? De exemplu, aceiași asteroizi își pot schimba cu siguranță traiectoriile sub influența gravitației Pământului. Da, o singură dată influența reciprocă asupra orbitei Pământului va fi nesemnificativă, dar această acțiune poate fi repetată de mai multe ori pentru a schimba în cele din urmă poziția orbitei planetei noastre.
Anumite regiuni ale sistemului nostru solar sunt destul de dens „echipate” cu multe corpuri cerești mici, precum asteroizi și comete, a căror masă este suficient de mică pentru a le apropia de planeta noastră folosind tehnologii adecvate și destul de realiste în ceea ce privește dezvoltarea.
Cu o greșeală foarte atentă a traiectoriei, este destul de posibil să folosiți așa-numita metodă „delta-v-displacement”, când un corp mic poate fi deplasat de pe orbita sa ca urmare a unei apropieri apropiate de Pământ, ceea ce va oferi un impuls mult mai mare planetei noastre. Toate acestea, desigur, sună foarte mișto, dar s-au efectuat studii anterioare care au stabilit că, în acest caz, vom avea nevoie de un milion de pasaje atât de apropiate de asteroizi, iar fiecare dintre ele trebuie să apară pe intervalul de câteva mii de ani, altfel vom ajunge târziu până la acel moment. când Soarele se extinde atât de mult, încât viața pe Pământ va deveni imposibilă.
concluziile
Dintre toate opțiunile descrise astăzi, utilizarea mai multor asteroizi pentru asistență gravitațională pare a fi cea mai realistă. Cu toate acestea, în viitor, utilizarea luminii poate deveni o alternativă mai potrivită, desigur, dacă învățăm cum să creăm structuri cosmice gigantice sau sisteme laser super-puternice. În orice caz, aceste tehnologii pot fi utile și pentru viitoarea noastră explorare spațială.
Și totuși, în ciuda posibilității teoretice și a probabilității de fezabilitate practică în viitor, pentru noi, poate cea mai potrivită opțiune pentru mântuire va fi relocarea pe o altă planetă, de exemplu, aceeași Marte, care poate supraviețui morții Soarelui nostru. La urma urmei, umanitatea a privit-o de mult timp ca o a doua casa potențială pentru civilizația noastră. Și, de asemenea, dacă luați în considerare cât de dificilă va fi să implementați ideea unei deplasări a orbitei Pământului, colonizarea lui Marte și posibilitatea deformare a acesteia pentru a da planetei un aspect mai locuibil poate să nu pară o sarcină atât de dificilă.
