A Netflix által kiadott, a Wandering Earth című kínai sci-fi filmben az emberiség, a hatalmas hajtóműveket használva, a Föld bolygójára telepített hatalmas motorok segítségével megváltoztatja a Föld pályáját, hogy elkerülje annak pusztulását a haldokló és táguló Nap által, valamint hogy megakadályozza a Jupiterrel való ütközést. … A kozmikus apokalipszis ilyen forgatókönyve egy nap valóban megtörténhet. Körülbelül 5 milliárd év alatt a Napunkon elfogy a tüzelőanyag hőtermelő nukleáris reakciókhoz, ez kibővül, és valószínűleg elárasztja bolygónkat. Természetesen még korábban is meghalunk a globális hőmérsékleti emelkedésből, de valójában a Föld pályájának megváltoztatása lehet a megfelelő megoldás a katasztrófa elkerülésére, legalábbis elméletileg.
De hogyan képes az emberiség megbirkózni egy ilyen rendkívül összetett mérnöki feladattal? Az űrrendszer mérnöke, Matteo Ceriotti a Glasgow-i Egyetemen számos lehetséges forgatókönyvet megosztott a The Conversetion oldalain.
Tegyük fel, hogy az a feladatunk, hogy elmozdítsuk a Föld körüli pályát, és távolítsuk el a Naptól a jelenlegi helyétől való távolság körülbelül felével, nagyjából ahhoz a helyhez, ahol a Mars jelenleg van. A világ vezető űrügynökségei már régóta fontolgatják, sőt azon is dolgoznak, hogy kicsi égitesteket (aszteroidákat) kikerüljenek pályájukról, ami a jövőben segít megvédeni a Földet a külső hatásoktól. Néhány lehetőség nagyon pusztító megoldást kínál: nukleáris robbanás az aszteroida közelében vagy annak felületén; egy "kinetikus ütközésmérő" használata, amelynek szerepét például egy űrhajó tudja betölteni, amelynek célja nagy sebességgel ütközni egy tárgyhoz, hogy megváltoztassa a pályáját. De ami a Földet illeti, ezek a lehetőségek pusztító jellegük miatt biztosan nem működnek.
Más megközelítések keretében javasoljuk, hogy vonják vissza az aszteroidákat egy veszélyes pályáról az űrhajó segítségével, amely vontatóként működik, vagy nagyobb űrhajók segítségével, amelyek súlyuk miatt veszélyes tárgyat vonnak ki a Földről. Ez ismét nem működik a Földdel, mivel a tárgyak tömege teljesen összehasonlíthatatlan.
Villamos motorok
Valószínűleg látni fogjátok egymást, de már régóta elmozdítottuk a Földet pályánkból. Minden alkalommal, amikor egy másik szonda elhagyja bolygónkat, hogy tanulmányozza a Naprendszer más világát, az azt hordozó hordozórakéta egy apró (természetesen bolygóméretű) impulzust generál, és a Földön hat, és a mozgásával ellentétes irányba tolja. Példa erre a lövés egy fegyverből és az ebből következő visszaugrás. Szerencsére számunkra (de sajnos a "Föld körüli pálya eltolására irányuló tervünk") ez a hatás szinte láthatatlan a bolygó számára.
Promóciós videó:
Jelenleg a világ legnagyobb teljesítményű rakéta az amerikai Spacecon Heavy. De ezeknek a hordozóknak kb. 300 kvintillionos indítására van szükség teljes terhelésnél, hogy a fent leírt módszerrel tudjuk a Föld pályáját a Marsba mozgatni. Ezenfelül az összes rakéta létrehozásához szükséges anyagtömeg megegyezik a bolygó tömegének 85 százalékával.
Az elektromos motorok, különösen az ionos motorok, amelyek töltött részecskék áramlását bocsátják ki, amelynek eredményeként gyorsulás történik, hatékonyabb módszer a gyorsulás tömeghez juttatására. És ha több ilyen motort telepítünk bolygónk egyik oldalára, akkor az öreg Föld asszonyunk valóban utazhat a Naprendszeren keresztül.
Igaz, hogy ebben az esetben valóban óriási méretű motorokra lesz szükség. Beépítésüket körülbelül 1000 kilométer tengerszint feletti magasságban, a Föld légkörén kívül kell elhelyezni, ugyanakkor biztonságosan rögzítve a bolygó felületéhez, hogy egy nyomóerő továbbadhasson rá. Ezen túlmenően, még akkor is, ha egy ionnyalábot másodpercenként 40 kilométeres sebességgel bocsátunk ki a kívánt irányba, akkor is ki kell ürítenünk a Föld tömegének 13% -át ekvivalens ionos részecskékkel, hogy a bolygó tömegének fennmaradó 87% -át elmozdítsuk.
Könnyű vitorla
Mivel a fény lendületet ad, de nincs tömege, akkor nagyon bonyolult, folyamatos és fókuszált fénynyalábot, például lézert is használhatunk a bolygó elmozdításához. Ebben az esetben magának a Napnak az energiája is felhasználható anélkül, hogy a Föld tömegét bármilyen módon felhasználnánk. De még egy hihetetlenül nagyteljesítményű, 100 gigawatt teljesítményű lézerrendszerrel is, amelyet a legteljesebb Starshot projektben terveznek felhasználni, amelyben a tudósok egy kis űrszondát akarnak a rendszerünkhöz legközelebbi csillaghoz lézernyaláb segítségével küldeni, három kvintilló éves folyamatos lézerimpulzusra van szükségünk. a pálya megváltoztatására vonatkozó célunk eléréséhez
A napfény közvetlenül visszatükröződik egy óriási napelemes vitorlán, amely az űrben lesz, de a földhöz rögzítve van. A múltbeli kutatások keretein belül a tudósok úgy találták, hogy ehhez fényvisszaverő korongra lenne szükség a bolygónk átmérőjének 19-szereseként. De ebben az esetben az eredmény eléréséhez kb. Egymilliárd évre kell várnia.
Bolygóközi biliárd
A Föld jelenlegi pályájáról való eltávolításának egy másik lehetséges módja a jól ismert módszer, amellyel két forgó test között lendületet cserélnek gyorsulásuk megváltoztatására. Ez a technika gravitációs segédként is ismert. Ezt a módszert gyakran használják bolygóközi kutatási missziókban. Például a Rosetta űrhajó, amely a 2014 és 2016 között a 67P üstökösre járt, a vizsgálati objektumhoz tartott tízéves utazásának részeként kétszer, a 2005-ben és a 2007-ben használt gravitációs segítőt a Föld körül.
Ennek eredményeként a Föld gravitációs tere minden alkalommal megnövekedett gyorsulást adott a Rosetta-nak, amelyet csak a készülék motorjainak felhasználásával lehetetlen volt elérni. A Föld ellentétes és egyenlő gyorsulási lendületet is kapott ezeknek a gravitációs manővereknek a keretében, természetesen ennek magának a bolygónak a tömege miatt nem volt mérhető hatása.
Mi lenne, ha ugyanazt az elvet használnád, de valami tömegebb mint egy űrhajó? Például ugyanazok az aszteroidák minden bizonnyal megváltoztathatják pályáját a Föld gravitációja hatására. Igen, a Föld körüli pályára való egyszeri kölcsönös befolyás jelentéktelen lesz, de ezt a műveletet többször megismételhetjük, hogy végül megváltoztassuk bolygónk pályájának helyzetét.
Naprendszerünk egyes területei meglehetősen sűrűen "fel vannak szerelve" sok kis égi testtel, például aszteroidákkal és üstökösökkel, amelyek tömege elég kicsi ahhoz, hogy a fejlődés szempontjából megfelelő és meglehetősen realisztikus technológiák segítségével közelebb húzzuk őket bolygónkhoz.
A pálya nagyon óvatos téves kiszámításával nagyon jól alkalmazható az úgynevezett „delta-v-eltolódás” módszer, amikor egy kis test elmozdulhat pályájáról a Földhez való szoros megközelítés eredményeként, ami sokkal nagyobb lendületet fog biztosítani bolygónk számára. Mindez természetesen nagyon hűvösnek tűnik, de korábban elvégezték azokat a tanulmányokat, amelyek megállapították, hogy ebben az esetben millió ilyen szoros aszteroida áthaladásra van szükségünk, és mindegyiknek több ezer éves időközönként meg kell történnie, különben késő leszünk erre az időre. amikor a Nap annyira kitágul, hogy a földi élet lehetetlenné válik.
következtetések
A mai napon leírt lehetőségek közül a legrealisztikusabbnak tűnik a több aszteroidának a gravitációs segédhez történő felhasználása. A jövőben azonban a fény használata megfelelőbb alternatívává válhat, ha megtanuljuk, hogyan lehet óriási kozmikus struktúrákat vagy szuperhatékony lézerrendszereket létrehozni. Mindenesetre ezek a technológiák hasznosak lehetnek a jövőbeli űrkutatásunkban is.
És mégis, a jövőbeli elméleti lehetőség és a gyakorlati megvalósíthatóság valószínűsége ellenére talán a megváltás legmegfelelőbb módja egy másik bolygóra való áttelepítés, például ugyanazon a Marsra, amely túléli Napunk halálát. Végül is az emberiség már régóta civilizációnk második potenciális otthonaként kezeli ezt. És ha figyelembe vesszük, milyen nehéz lesz megvalósítani a Föld körüli pálya elmozdulásának gondolatát, akkor a Mars feltelepítése és annak lehetősége, hogy a bolygó lakhatóbb megjelenésű legyen, így nem tűnik ilyen nehéz feladatnak.