Što će biti sa Zemljom nakon pomaka orbite? Pogled inženjera

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

U kineskom znanstveno-fantastičnom filmu Lutajuća zemlja, koji je objavio Netflix, čovječanstvo, koristeći ogromne motore instalirane oko planeta, pokušava promijeniti Zemljinu orbitu kako bi izbjeglo njezino uništenje od umirućeg i širećeg Sunca, kao i kako bi spriječio sudar s Jupiterom… Takav scenarij kozmičke apokalipse jednoga bi se dana doista mogao dogoditi. Za otprilike 5 milijardi godina našem će suncu ponestati goriva za termonuklearnu reakciju, proširit će se i, najvjerojatnije, progutati naš planet. Naravno, i ranije ćemo svi umrijeti od globalnog porasta temperature, ali promjena Zemljine orbite doista može biti nužno rješenje da se izbjegne katastrofa, barem u teoriji.

Ali kako se čovječanstvo može nositi s tako iznimno složenim inženjerskim zadatkom? Inženjer svemirskih sustava Matteo Ceriotti sa Sveučilišta u Glasgowu podijelio je nekoliko mogućih scenarija na stranicama The Conversetion.

Pretpostavimo da je naš zadatak pomaknuti Zemljinu orbitu, udaljavajući je od Sunca otprilike pola udaljenosti od njezine trenutne lokacije, otprilike do mjesta gdje se sada nalazi Mars. Vodeće svemirske agencije diljem svijeta već dugo razmatraju i čak rade na ideji istiskivanja malih nebeskih tijela (asteroida) 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 letjelica usmjerena na sudar s objektom velikom brzinom kako bi promijenila svoju putanju. No, što se Zemlje tiče, ove opcije sigurno neće raditi zbog svoje destruktivne prirode.

U okviru drugih pristupa, predlaže se povlačenje asteroida s 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 neusporediva.

Elektromotori

Vjerojatno ćete se vidjeti, ali Zemlju već dugo istiskujemo iz naše orbite. Svaki put kada druga sonda napusti naš planet kako bi proučavala druge svjetove Sunčevog sustava, raketa-nosač koja je nosi stvori maleni (na planetarnoj razini, naravno) impuls i djeluje na Zemlju, gurajući je u smjeru suprotnom od njezina kretanja. Primjer je pucanj iz oružja i rezultirajući trzaj. Na našu sreću (ali na našu nesreću za naš "plan za pomicanje Zemljine orbite"), ovaj je učinak planetu gotovo nevidljiv.

Trenutno je raketa s najjačim performansama na svijetu američka Falcon Heavy iz tvrtke SpaceX. No trebat će nam oko 300 kvintiliona lansiranja ovih nosača pri punom opterećenju kako bismo koristili gore opisanu metodu za premještanje Zemljine orbite na Mars. Štoviše, masa materijala potrebnih za stvaranje svih ovih raketa bit će ekvivalentna 85 posto mase samog planeta.

Korištenje elektromotora, posebice ionskih, koji oslobađaju struju nabijenih čestica, zbog čega dolazi do ubrzanja, bit će učinkovitiji način davanja ubrzanja masi. A ako na jednu stranu našeg planeta ugradimo nekoliko takvih motora, naša stara Zemljanka zaista može krenuti na putovanje Sunčevim sustavom.

Istina, u ovom slučaju bit će potrebni motori uistinu gigantskih dimenzija. Trebat će biti postavljeni na visini od oko 1000 kilometara iznad razine mora, izvan zemljine atmosfere, ali istovremeno sigurno pričvršćeni za površinu planeta kako bi se na nju mogla prenijeti sila guranja. Osim toga, čak i s ionskom zrakom izbačenom brzinom od 40 kilometara u sekundi u željenom smjeru, još uvijek moramo izbaciti ekvivalent od 13 posto Zemljine mase kao ionske čestice kako bismo pomaknuli preostalih 87 posto mase planeta.

Lagano jedro

Budući da svjetlost nosi zamah, ali nema masu, također možemo koristiti vrlo moćnu kontinuiranu i fokusiranu zraku svjetlosti, kao što je laser, da pomaknemo planet. U tom slučaju bit će moguće koristiti energiju samog Sunca, a da se ni na koji način ne koristi masa same Zemlje. Ali čak i s nevjerojatno moćnim laserskim sustavom od 100 gigavata, koji se planira koristiti u vrhunskom projektu Starshot, u kojem znanstvenici žele poslati malu svemirsku sondu do zvijezde najbliže našem sustavu pomoću laserske zrake, trebat će nam tri kvintilijun godina kontinuiranog laserskog impulsa kako bismo ispunili naš cilj preokreta orbite.

Sunčeva svjetlost može se reflektirati izravno od divovskog solarnog jedra koje će biti u svemiru, ali usidreno za Zemlju. Kao dio prošlih istraživanja, znanstvenici su otkrili da bi za to bio potreban reflektirajući disk 19 puta veći od promjera našeg planeta. Ali u ovom slučaju, da biste postigli rezultat, morat ćete pričekati oko milijardu godina.

Međuplanetarni bilijar

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

Kao rezultat toga, Zemljino gravitacijsko polje je svaki put davalo povećano ubrzanje Rosetti, što bi bilo nemoguće postići upotrebom samo motora samog aparata. Zemlja je također dobila suprotan i jednak zamah ubrzanja u okviru ovih gravitacijskih manevara, ali to, naravno, nije imalo mjerljiv učinak zbog mase samog planeta.

Ali što ako koristite isti princip, ali s nečim masivnijim od svemirske letjelice? Primjerice, isti asteroidi zasigurno mogu promijeniti svoje putanje pod utjecajem Zemljine gravitacije. Da, jednokratni međusobni utjecaj na Zemljinu orbitu bit će beznačajan, ali se ova radnja može ponoviti više puta kako bi se u konačnici promijenio položaj orbite našeg planeta.

Pojedine regije našeg Sunčevog sustava prilično su gusto "opremljene" s mnoštvom malih nebeskih tijela, poput asteroida i kometa, čija je masa dovoljno mala da ih približe našem planetu koristeći prikladne i sasvim realne tehnologije u smislu razvoja.

Uz vrlo pažljiv proračun putanje, sasvim je moguće koristiti metodu tzv. "delta-v-displacement", kada se malo tijelo može pomaknuti iz svoje orbite kao rezultat bliskog približavanja Zemlji, što pružit će mnogo veći zamah našem planetu. Sve ovo, naravno, zvuči jako cool, ali ranije su provedene studije koje su utvrdile da bi nam u ovom slučaju trebalo milijun tako bliskih asteroidnih prolaza, a svaki od njih se mora dogoditi u intervalu od nekoliko tisuća godina, inače ćemo biti kasno u to vrijeme kada se Sunce toliko širi da život na Zemlji postaje nemoguć.

zaključke

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

Pa ipak, unatoč teorijskoj mogućnosti i vjerojatnosti praktične izvedivosti u budućnosti, za nas bi možda najprikladnija opcija za spas bila preseljenje na drugi planet, na primjer, isti Mars, koji može preživjeti smrt našeg Sunca. Uostalom, čovječanstvo ga već dugo gleda kao potencijalni drugi dom naše civilizacije. A ako uzmete u obzir i koliko će biti teško provesti ideju pomaka Zemljine orbite, kolonizacija Marsa i mogućnost teraformiranja kako bi se planetu dao izgled pogodniji za život možda se neće činiti tako teškim zadatkom.