Hiina uues ulmefilmis Wandering Earth, mille hiljuti avaldas Netflix, üritab inimkond Maa orbiiti muuta, et vältida hävitava ja paisuva Päikese hävitamist ning vältida kokkupõrkeid. koos Jupiteriga. Selline kosmilise apokalüpsise stsenaarium võib ühel päeval tegelikult juhtuda. Umbes 5 miljardi aasta pärast on meie Päikesel termotuumareaktsiooni jaoks kütus otsa saanud, see laieneb ja tõenäoliselt neelab meie planeedi. Muidugi, isegi varem sureme kõik temperatuuri globaalse tõusu tõttu, kuid Maa orbiidi muutmine võib tõesti olla katastroofi vältimiseks õige lahendus, vähemalt teoorias.
Kuid kuidas saab inimkond hakkama sellise äärmiselt keeruka inseneritööga? Glasgowi ülikooli kosmosesüsteemide insener Matteo Ceriotti on The Conversetioni lehtedel jaganud mitmeid võimalikke stsenaariume.
Oletame, et meie ülesanne on nihutada Maa orbiit, liigutades seda Päikesest umbes poole kaugusest tema praegusest asukohast umbes sinna, kus Marss praegu on. Maailma juhtivad kosmoseagentuurid on juba pikka aega kaalunud ja isegi töötanud idee kallal viia välja väikesed taevakehad (asteroidid) nende orbiitidelt, mis tulevikus aitab kaitsta Maad väliste mõjude eest. Mõned võimalused pakuvad väga hävitavat lahendust: tuumaplahvatus asteroidi lähedal või selle pinnal; "kineetilise löökkatsekeha" kasutamine, mille rolli võib näiteks mängida kosmoselaev, mille eesmärk on põrkuda objektiga suurel kiirusel, et muuta selle trajektoori. Kuid mis puutub Maale, siis need võimalused hävitava iseloomu tõttu kindlasti ei toimi.
Muude lähenemisviiside raames tehakse ettepanek asteroidid ohtlikust trajektoorist välja viia kosmoselaevade abil, mis toimivad puksiiridena, või suuremate kosmoselaevade abil, mis oma raskuse tõttu eemaldavad ohtliku objekti Maalt. Jällegi, see ei toimi Maaga, kuna objektide mass on täiesti võrreldamatu.
Elektrimootorid
Tõenäoliselt näete üksteist, kuid me tõrjusime Maad oma orbiidilt juba pikka aega. Iga kord, kui mõni teine sond lahkub meie planeedilt, et uurida teisi Päikesesüsteemi maailmu, loob seda kandev rakett raketi, mis on planeedilises mõõtkavas muidugi väike, ja toimib Maa peal, surudes seda oma liikumisega vastupidises suunas. Näide on lask relvast ja sellest tulenev tagasilöök. Meie õnneks (aga kahjuks meie "Maa orbiidi nihutamise plaani" jaoks) on see mõju planeedile peaaegu nähtamatu.
Reklaamvideo:
Praegu on maailma kõige suure jõudlusega rakett SpaceXi pärit Ameerika Falcon Heavy. Kuid selleks, et kasutada ülalkirjeldatud meetodit Maa orbiidi liikumiseks Marsile, on meil vaja nende kandejõudude täislaadimisel umbes 300 kvintilli kanderaketti. Pealegi võrdub kõigi nende rakettide loomiseks vajalik materjalide mass 85 protsenti planeedi enda massist.
Elektrimootorite kasutamine, eriti ioonsete mootorite kasutamine, mis vabastavad laetud osakeste voo, mille tõttu kiirendus toimub, on tõhusam viis kiirenduse andmiseks massile. Ja kui paigaldame planeedi ühele küljele mitu sellist mootorit, võib meie vana Maa naine tõesti minna Päikesesüsteemi rännakule.
Tõsi, sel juhul on vaja tõeliselt hiiglaslike mõõtmetega mootoreid. Need tuleb paigaldada umbes 1000 kilomeetri kõrgusel merepinnast, väljaspool Maa atmosfääri, kuid samal ajal kindlalt planeedi pinna külge kinnitamaks, et tõukejõud saaks sinna kanduda. Lisaks peaks ioonkiire abil, mis väljutatakse soovitud suunas kiirusega 40 kilomeetrit sekundis, ikkagi ioonosakestena välja andma ekvivalendi 13 protsenti Maa massist, et ülejäänud 87 protsenti planeedi massist liikuda.
Kerge puri
Kuna valgus kannab hoogu, kuid sellel puudub mass, võime planeedi nihutamiseks kasutada ka väga võimsat pidevat ja fokuseeritud valguskiirt, näiteks laserit. Sel juhul on võimalik kasutada Päikese enda energiat, ilma et Maa mass oleks mingil moel kasutatav. Kuid isegi uskumatult võimsa 100-gigavatise võimsusega lasersüsteemiga, mida plaanitakse kasutada projektis Breakthrough Starshot, kus teadlased soovivad saata laserkiire abil meie süsteemi lähima tähe väikese kosmosesondiga, vajame kolme kvintillioni aastat pidevat laserimpulssi, et orbiidi muutmise eesmärgi saavutamiseks.
Päikesevalgust saab peegeldada otse hiiglaslikust päikesepurjest, mis asub kosmoses, kuid on Maa külge ankurdatud. Varasemate uuringute raames on teadlased leidnud, et selleks oleks vaja peegeldavat ketast, mis on meie planeedi läbimõõdust 19 korda suurem. Kuid sel juhul peate tulemuse saavutamiseks ootama umbes miljard aastat.
Planeedidevaheline piljard
Teine võimalik võimalus Maa praegusest orbiidilt eemaldamiseks on üldtuntud meetod kahe pöörleva keha vahelise impulsi vahetamiseks, et muuta nende kiirendust. Seda tehnikat tuntakse ka raskusjõu abistajana. Seda meetodit kasutatakse üsna sageli planeetidevahelistes uurimismissioonides. Näiteks kasutas aastatel 2014-2016 komeeti 67P külastanud kosmoselaev Rosetta oma kümneaastase teekonna jooksul uurimisobjektini Maa ümber kahel korral, 2005. ja 2007. aastal.
Selle tulemusel andis Maa gravitatsiooniväli Rosettale iga kord suurenenud kiirenduse, mida oleks olnud võimatu saavutada ainult aparaadi enda mootorite kasutamisel. Nende gravitatsiooniliste manöövrite raames sai Maa ka vastupidise ja võrdse kiirendusmomendi, kuid loomulikult ei andnud see planeedi enda massi tõttu mingit mõõdetavat mõju.
Mis siis, kui me kasutame sama põhimõtet, kuid millegi massiivsemaga kui kosmoselaev? Näiteks võivad samad asteroidid Maa gravitatsiooni mõjul kindlasti oma trajektoore muuta. Jah, ühekordne vastastikune mõju Maa orbiidile on ebaoluline, kuid seda toimingut võib mitu korda korrata, et lõplikult muuta meie planeedi orbiidi positsiooni.
Meie päikesesüsteemi teatud piirkonnad on üsna tihedalt "varustatud" paljude väikeste taevakehadega, näiteks asteroidide ja komeetidega, mille mass on piisavalt väike, et neid meie planeedile lähemale tõmmata, kasutades sobivaid ja üsna realistlikke tehnoloogiaid.
Trajektoori väga hoolika arvutamisega on täiesti võimalik kasutada niinimetatud "delta-v-nihke" meetodit, kui väike keha saab Maa läheduse tõttu oma orbiidilt välja nihkuda, mis annab meie planeedile palju suurema impulsi. See kõik kõlab muidugi väga lahedalt, kuid viidi läbi varasemad uuringud, mis tõestasid, et sel juhul vajame miljonit sellist lähedast asteroidi käiku ja igaüks neist peab aset leidma mitme tuhande aasta pikkuse intervalliga, vastasel juhul jääme selleks ajaks hiljaks. kui Päike laieneb nii palju, et elu Maal muutub võimatuks.
järeldused
Kõigist täna kirjeldatud võimalustest näib kõige realistlikum olla mitme asteroidi kasutamine raskusjõu abistamiseks. Tulevikus võib aga valguse kasutamine muutuda sobivamaks alternatiiviks, muidugi juhul, kui õpime looma hiiglaslikke kosmilisi struktuure või ülivõimsaid lasersüsteeme. Igal juhul võivad need tehnoloogiad olla kasulikud ka meie tulevastes kosmoseuuringutes.
Ja hoolimata teoreetilisest võimalusest ja praktilise teostatavuse tõenäosusest tulevikus on meie jaoks siiski kõige sobivam päästevõimalus ümberasumine teisele planeedile, näiteks samale Marsile, mis suudab üle elada meie Päikese surma. Lõppude lõpuks on inimkond juba pikka aega vaadanud seda kui meie tsivilisatsiooni potentsiaalset teist kodu. Ja kui arvestada ka seda, kui keeruline on Maa orbiidi nihkumise idee ellu viia, ei pruugi Marsi koloniseerimine ja selle terraseerimise võimalus planeedile elamisväärsema väljanägemise saamiseks nii keeruline ülesanne tunduda.
Nikolai Khizhnyak
