Šta će biti sa Zemljom nakon orbitalnog pomaka? Inženjerski pogled

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

U kineskom naučnofantastičnom filmu Lutajuća zemlja, koji je objavio Netflix, čovječanstvo, koristeći ogromne motore instalirane oko planete, pokušava promijeniti Zemljinu orbitu kako bi izbjeglo njeno uništenje od umirućeg i širećeg Sunca, kao i da spriječi sudar sa Jupiterom… Takav scenario kosmičke apokalipse jednog dana bi se zaista mogao dogoditi. Za otprilike 5 milijardi godina, našem Suncu će ponestati goriva za termonuklearnu reakciju, proširiće se i, najvjerovatnije, progutati našu planetu. Naravno, i ranije ćemo svi umrijeti od globalnog porasta temperature, ali promjena Zemljine orbite može zaista biti neophodno rješenje da se izbjegne katastrofa, barem u teoriji.

Ali kako se čovječanstvo može nositi s tako izuzetno složenim inženjerskim zadatkom? Inženjer svemirskih sistema Matteo Ceriotti sa Univerziteta u Glazgovu podijelio je nekoliko mogućih scenarija na stranicama The Conversetion.

Pretpostavimo da je naš zadatak da pomaknemo Zemljinu orbitu, udaljavajući je od Sunca otprilike pola udaljenosti od njene trenutne lokacije, otprilike do mjesta gdje se sada nalazi Mars. Vodeće svemirske agencije širom svijeta već dugo razmatraju, pa čak i rade na ideji da pomjere mala nebeska tijela (asteroide) iz svojih orbita, što će u budućnosti pomoći zaštiti Zemlje od vanjskih utjecaja. Neke opcije nude vrlo destruktivno rješenje: nuklearna eksplozija u blizini ili na asteroidu; korištenje "kinetičkog udarca", čiju ulogu, na primjer, može imati svemirska letjelica koja ima za cilj da se sudari s objektom velikom brzinom kako bi promijenila svoju putanju. Ali što se Zemlje tiče, ove opcije sigurno neće raditi zbog njihove destruktivne prirode.

U okviru drugih pristupa, predlaže se povlačenje asteroida sa opasne putanje pomoću letjelica, koje će djelovati kao tegljači, ili uz pomoć većih svemirskih brodova, koji će zbog svoje gravitacije povući opasni objekt sa Zemlje. Opet, ovo neće funkcionirati sa Zemljom, jer će masa objekata biti potpuno neuporediva.

Električni motori

Vjerovatno ćete se vidjeti, ali mi Zemlju izmještamo iz naše orbite već duže vrijeme. Svaki put kada druga sonda napusti našu planetu radi proučavanja drugih svjetova Sunčevog sistema, raketa-nosač koja je nosi stvara mali (na planetarnoj skali, naravno) impuls i djeluje na Zemlju, gurajući je u smjeru suprotnom od njenog kretanja. Primjer je pucanj iz oružja i rezultirajući trzaj. Na našu sreću (ali na nesreću zbog našeg "plana da pomjerimo Zemljinu orbitu"), ovaj efekat je planeti gotovo nevidljiv.

U ovom trenutku, raketa s najjačim performansama na svijetu je američka Falcon Heavy iz kompanije SpaceX. Ali trebat će nam oko 300 kvintiliona lansiranja ovih nosača pri punom opterećenju kako bismo koristili metodu opisanu gore za pomicanje Zemljine orbite na Mars. Štaviše, masa materijala potrebnih za stvaranje svih ovih raketa bit će ekvivalentna 85 posto mase same planete.

Upotreba elektromotora, posebno ionskih, koji oslobađaju struju nabijenih čestica, zbog čega dolazi do ubrzanja, bit će učinkovitiji način davanja ubrzanja masi. A ako instaliramo nekoliko takvih motora na jednoj strani naše planete, naša stara Zemljanka zaista može krenuti na putovanje kroz Sunčev sistem.

Istina, u ovom slučaju bit će potrebni motori zaista gigantskih dimenzija. Morat će biti postavljeni na nadmorskoj visini od oko 1000 kilometara, izvan zemljine atmosfere, ali istovremeno sigurno pričvršćeni za površinu planete kako bi se sila guranja mogla prenijeti na nju. Osim toga, čak i sa snopom jona koji je izbačen brzinom od 40 kilometara u sekundi u željenom smjeru, i dalje moramo izbaciti ekvivalent od 13 posto Zemljine mase kao jonske čestice da bismo pomaknuli preostalih 87 posto mase planete.

Lako jedro

Budući da svjetlost nosi zamah, ali nema masu, također možemo koristiti vrlo moćan kontinuirani i fokusiran snop svjetlosti, kao što je laser, da pomjerimo planetu. U ovom slučaju biće moguće koristiti energiju samog Sunca, a da se ni na koji način ne koristi masa same Zemlje. Ali čak i sa nevjerovatno moćnim laserskim sistemom od 100 gigavata, koji se planira koristiti u vrhunskom projektu Starshot, u kojem naučnici žele da pošalju malu svemirsku sondu do zvijezde najbliže našem sistemu pomoću laserskog zraka, trebat će nam tri kvintilion godina neprekidnog laserskog impulsa kako bismo ispunili naš cilj preokreta orbite.

Sunčeva svjetlost se može reflektirati direktno od džinovskog solarnog jedra koje će biti u svemiru, ali usidreno za Zemlju. Kao dio prošlih istraživanja, naučnici su otkrili da bi za to bio potreban reflektirajući disk 19 puta veći od prečnika naše planete. Ali u ovom slučaju, da biste postigli rezultat, morat ćete čekati oko milijardu godina.

Interplanetarni bilijar

Druga moguća opcija za uklanjanje Zemlje iz njene trenutne orbite je dobro poznata metoda razmjene momenta između dva rotirajuća tijela kako bi se promijenilo njihovo ubrzanje. Ova tehnika je poznata i kao pomoć pri gravitaciji. Ova metoda se često koristi u međuplanetarnim istraživačkim misijama. Na primjer, svemirska letjelica Rosetta koja je posjetila kometu 67P 2014-2016, u sklopu svog desetogodišnjeg putovanja do objekta proučavanja, koristila je pomoć gravitacije oko Zemlje dva puta, 2005. i 2007. godine.

Kao rezultat toga, Zemljino gravitaciono polje je svaki put davalo povećano ubrzanje Rozeti, što bi bilo nemoguće postići upotrebom samo motora samog aparata. Zemlja je takođe dobila suprotan i jednak zamah ubrzanja u okviru ovih gravitacionih manevara, ali to, naravno, nije imalo mjerljiv učinak zbog mase same planete.

Ali šta ako koristite isti princip, ali s nečim masivnijim od svemirske letjelice? Na primjer, isti asteroidi sigurno mogu promijeniti svoje putanje pod utjecajem Zemljine gravitacije. Da, jednokratni međusobni uticaj na Zemljinu orbitu biće beznačajan, ali se ova radnja može ponoviti mnogo puta kako bi se na kraju promenila pozicija orbite naše planete.

Pojedini regioni našeg Sunčevog sistema su prilično gusto „opremljeni“mnogim malim nebeskim tijelima, poput asteroida i kometa, čija je masa dovoljno mala da ih približe našoj planeti koristeći odgovarajuće i sasvim realne tehnologije u smislu razvoja.

Uz vrlo pažljiv proračun putanje, sasvim je moguće koristiti takozvanu metodu "delta-v-displacement", kada se malo tijelo može pomjeriti iz svoje orbite kao rezultat bliskog približavanja Zemlji, što pružiće mnogo veći zamah našoj planeti. Sve ovo, naravno, zvuči jako cool, ali ranije su sprovedene studije koje su utvrdile da bi nam u ovom slučaju bilo potrebno milion takvih bliskih prolaza asteroida, a svaki od njih mora se dogoditi u intervalu od nekoliko hiljada godina, inače ćemo biti kasno u to vreme kada se Sunce toliko širi da život na Zemlji postaje nemoguć.

zaključci

Od svih danas opisanih opcija, korištenje više asteroida za pomoć gravitaciji čini se najrealnijim. Međutim, u budućnosti bi upotreba svjetlosti mogla postati prikladnija alternativa, naravno, ako naučimo kako stvoriti gigantske kosmičke strukture ili super-moćne laserske sisteme. U svakom slučaju, ove tehnologije mogu biti korisne i za naše buduće istraživanje svemira.

Pa ipak, unatoč teorijskoj mogućnosti i vjerojatnosti praktične izvodljivosti u budućnosti, za nas bi možda najprikladnija opcija za spas bilo preseljenje na drugu planetu, na primjer, isti Mars, koji može preživjeti smrt našeg Sunca. Na kraju krajeva, čovječanstvo ga već dugo gleda kao potencijalnu drugu kuću za našu civilizaciju. A ako uzmete u obzir i koliko će biti teško implementirati ideju o pomjeranju Zemljine orbite, kolonizacija Marsa i mogućnost njegovog terraformiranja kako bi se planetu dao izgled pogodniji za život možda neće izgledati tako težak zadatak.