Kinijos mokslinės fantastikos filme „Klajojanti žemė“, neseniai išleistame „Netflix“, žmonija bando pakeisti Žemės orbitą, naudodama milžiniškus stūmoklius, kad galėtų pabėgti iš besiskleidžiančios saulės - ir užkirsti kelią susidūrimui su Jupiteriu.
Scenarijus vieną dieną gali išsipildyti. Per penkis milijardus metų saulė sunaudos degalus ir išsiplės, greičiausiai apimdama Žemę. Greitesnė grėsmė yra visuotinio atšilimo apokalipsė. Žemės perkėlimas į platesnę orbitą galėtų būti sprendimas - ir tai teoriškai įmanoma.
Bet kaip mes galime tai išspręsti ir kokie yra inžineriniai iššūkiai? Argumentuokime, tarkime, kad mes siekiame Žemę perkelti iš dabartinės jos orbitos į orbitą 50% toliau nuo saulės, panašiai kaip Marsas “.
Daugybę metų mes kūrėme būdus, kaip mažus kūnus - asteroidus - pajudinti iš jų orbitos, daugiausia siekiant apsaugoti mūsų planetą nuo smūgių. Kai kurie jų grindžiami impulsyviu ir dažnai destruktyviu veiksmu: branduolinis sprogimas šalia asteroido paviršiaus arba jo paviršiuje arba „kinetinis smogtuvas“, pavyzdžiui, erdvėlaivis, dideliu greičiu susidūręs su asteroidu. Jie akivaizdžiai netaikomi Žemei dėl jų destruktyvaus pobūdžio.
Vietoj kitų metodų reikia labai švelnaus, nenutrūkstamo ilgo laiko stūmimo, kurį suteikia vilkikas, pritvirtintas prie asteroido paviršiaus, arba šalia jo kabantis erdvėlaivis (stumiamas per sunkumą ar kitais būdais). Bet tai būtų neįmanoma Žemei, nes jos masė yra didžiulė, palyginti su net didžiausiais asteroidais.
Elektriniai stūmokliai
Mes iš tikrųjų jau judėjome Žemę iš jos orbitos. Kiekvieną kartą, kai zondas palieka Žemę kitai planetai, jis į Žemę nukreipia nedidelį impulsą priešinga kryptimi, panašų į ginklo atkūrimą. Mūsų laimei, bet, deja, siekiant perkelti Žemę, šis poveikis yra neįtikėtinai mažas.
„SpaceX“ „Falcon Heavy“ yra šiuo metu pajėgiausia paleidimo priemonė. Mums reikės 300 milijardų milijardų paleidimų visu pajėgumu, kad orbita pasikeistų į Marsą. Medžiaga, sudaranti visas šias raketas, būtų lygi 85% Žemės, o Marso orbitoje liktų tik 15% Žemės.
Elektrinis stūmoklis yra daug efektyvesnis būdas pagreitinti masę - ypač jonų pavaros, kurios veikia išleidžiant įkrautų dalelių srautą, stumiantį indą į priekį. Galėtume nukreipti elektrinį variklį ir nukreipti jį žaibiška Žemės orbitos kryptimi.
Negabaritinis variklis turėtų būti 1 000 kilometrų virš jūros lygio, anapus Žemės atmosferos, tačiau vis tiek tvirtai pritvirtintas prie Žemės standžia sija, kad galėtų perduoti stūmimo jėgą. Kai jonų pluoštas kūrenamas 40 kilometrų per sekundę teisinga kryptimi, mums vis tiek reikės išstumti 13% Žemės masės ekvivalento jonuose, kad judėtume likusiais 87%.
Plaukiojimas lengvu
Kadangi šviesa įgauna pagreitį, bet neturi masės, mes taip pat galime nuolat maitinti fokusuotą šviesos pluoštą, pavyzdžiui, lazerį. Reikiama energija būtų surenkama iš saulės, o žemės masė nebūtų sunaudojama. Net naudojant milžinišką 100 GW lazerio gamyklą, kurią numatė projektas „Breakthrough Starshot“, kurio tikslas - išstumti erdvėlaivius iš Saulės sistemos ir tyrinėti kaimynines žvaigždes, vis tiek prireiks trijų milijardų milijardų metų nuolatinio naudojimo, norint pasiekti orbitos pokyčius.
Šviesą taip pat galima atspindėti tiesiai iš saulės į Žemę, naudojant šalia Žemės esančią saulės burę. Tyrėjai įrodė, kad norint pasiekti orbitos pokyčius per milijardą metų, prireiks 19 kartų didesnio nei Žemės skersmuo atspindžiojo disko.
Tarpplanetinis biliardas
Gerai žinoma technika, leidžianti dviem orbita besikeičiančiais organais keistis pagreičiu ir keisti jų greitį yra artima eisena arba gravitacinis karabinas. Šio tipo manevrus plačiai naudoja tarpplanetiniai zondai. Pavyzdžiui, kosminis laivas „Rosetta“, kuris 2014–2016 m. Aplankė kometą 67P, per savo dešimties metų kelionę į kometą du kartus, 2005 ir 2007 m., Praleido netoli Žemės.
Dėl to Žemės gravitacijos laukas suteikė žymų pagreitį „Rosetta“, kuris būtų buvęs neįmanomas vien naudojant variklius. Todėl Žemė gavo priešingą ir vienodą impulsą - nors dėl Žemės masės tai neturėjo jokio išmatuojamo poveikio.
O kas, jei mes galėtume atlikti šūvį, naudodami ką nors daug masyvesnio nei erdvėlaivis? Asteroidus tikrai gali nukreipti Žemė, ir nors abipusis poveikis Žemės orbitai bus mažas, šis veiksmas gali būti pakartotas daugybę kartų, kad galų gale būtų pasiektas didelis Žemės orbitos pokytis.
Kai kurie Saulės sistemos regionai yra tankūs su mažais kūnais, tokiais kaip asteroidai ir kometos, kurių daugelio masė yra pakankamai maža, kad būtų galima perkelti pasitelkiant realistiškas technologijas, tačiau vis tiek yra didesnio masto, nei galima realiai paleisti iš Žemės.
Tikslia trajektorijos konstrukcija įmanoma išnaudoti vadinamąjį „Δv svertą“ - mažas kūnas gali būti išstumtas iš savo orbitos ir dėl to pasislinkti pro Žemę, suteikdamas daug didesnį impulsą mūsų planetai. Tai gali atrodyti įdomu, tačiau apskaičiuota, kad mums reikės milijono tokių asteroidų artimųjų perėjimų, kurių kiekvienas būtų maždaug kelių tūkstančių metų atstumu, kad neatsiliktume nuo saulės plėtimosi.
Verdiktas
Iš visų galimų variantų šiuo metu atrodo lengviausia pasiekti kelis asteroidų šūvius. Bet ateityje šviesos panaudojimas gali būti svarbiausias dalykas - jei išmoksime sukurti milžiniškas kosmoso struktūras ar ypač galingas lazerių matricas. Jie taip pat galėtų būti naudojami tyrinėti kosmosą.
Nors teoriškai tai įmanoma ir vieną dieną gali būti techniškai įmanoma, iš tikrųjų gali būti lengviau perkelti mūsų rūšis į kaimyninį planetos kaimyną Marsą, kuris gali išgyventi saulės sunaikinimą. Galų gale mes jau kelis kartus nusileidome ant žemės ir apvažiavome jos paviršių.
Pagalvojus, kaip sudėtinga būtų perkelti Žemę, kolonizuoti Marsą, padaryti jį tinkamu gyventi ir per tam tikrą laiką perkelti Žemės gyventojus, gali pasirodyti, kad tai nėra taip sunku.
Matteo Ceriotti, kosminių sistemų inžinerijos dėstytojas, Glazgo universitetas
