В новия китайски научнофантастичен филм „Скитаща се земя“, наскоро издаден от Netflix, човечеството се опитва да промени орбитата на Земята, за да не бъде унищожено от умиращото и разширяващото се Слънце и да предотврати сблъсък. с Юпитер. Такъв сценарий на космически апокалипсис може един ден действително да се случи. След около 5 милиарда години нашето Слънце ще изтече гориво за термоядрена реакция, то ще се разшири и най-вероятно ще обхване нашата планета. Разбира се, дори по-рано всички ще умрем от глобално покачване на температурата, но промяната на земната орбита може наистина да е правилното решение, за да се избегне катастрофа, поне на теория.
Но как човечеството може да се справи с такава изключително сложна инженерна задача? Инженерът на космическите системи Матео Чериоти от университета в Глазгоу сподели няколко възможни сценария на страниците на The Conversetion.
Да предположим, че нашата задача е да изместим орбитата на Земята, като я отдалечим от Слънцето на около половината разстояние от сегашното си местоположение, приблизително до мястото, където сега е Марс. Водещите космически агенции по света отдавна обмислят и дори работят върху идеята за изместване на малките небесни тела (астероиди) от орбитите си, което в бъдеще ще помогне за защитата на Земята от външни въздействия. Някои опции предлагат много разрушително решение: ядрена експлозия в близост до астероида или на неговата повърхност; използването на „кинетичен удар“, ролята на който, например, може да се играе от космически кораб, насочен към сблъсък с обект с висока скорост, за да промени траекторията му. Но що се отнася до Земята, тези опции със сигурност няма да работят поради разрушителния им характер.
В рамките на други подходи се предлага да се изтеглят астероидите от опасна траектория с помощта на космически кораби, които ще действат като влекачи, или с помощта на по-големи космически кораби, които поради своята гравитация ще изтеглят опасен обект от Земята. Отново това няма да работи със Земята, тъй като масата на обектите ще бъде напълно несравнима.
Електродвигатели
Вероятно ще се видите, но ние отдалечаваме Земята от нашата орбита отдавна. Всеки път, когато друга сонда напусне нашата планета, за да изучава други светове на Слънчевата система, нейната ракета-носител създава мъничък (в планетарен мащаб, разбира се) импулс и действа върху Земята, избутвайки я в посока, обратна на нейното движение. Пример за това е изстрел от оръжие и полученият от него удар. За щастие за нас (но за съжаление за нашия „план за изместване на орбитата на Земята“) този ефект е почти невидим за планетата.
Промоционално видео:
В момента най-ефективната ракета в света е американският Falcon Heavy от SpaceX. Но ще ни трябват около 300 квинтилионни изстрелвания на тези носители с пълно натоварване, за да използваме описания по-горе метод за преместване на орбитата на Земята към Марс. Освен това масата на материалите, необходими за създаването на всички тези ракети, ще бъде равна на 85 процента от масата на самата планета.
Използването на електродвигатели, по-специално йонни, които отделят поток от заредени частици, поради което настъпва ускорение, ще бъде по-ефективен начин за предаване на ускорение на масата. И ако инсталираме няколко такива двигателя от едната страна на нашата планета, нашата стара жена Земя наистина може да тръгне на пътешествие през Слънчевата система.
Вярно е, че в този случай ще са необходими двигатели с наистина гигантски размери. Те ще трябва да бъдат инсталирани на височина около 1000 километра над морското равнище, извън земната атмосфера, но в същото време сигурно прикрепени към повърхността на планетата, така че изтласкващата сила да може да бъде предадена на нея. Освен това, дори при изхвърляне на йонна греда с 40 километра в секунда в желаната посока, все още трябва да изхвърлим еквивалента на 13 процента от масата на Земята като йонни частици, за да преместим останалите 87 процента от масата на планетата.
Леко платно
Тъй като светлината носи инерция, но няма маса, можем да използваме и много мощен непрекъснат и фокусиран лъч светлина, като например лазер, за да изместим планетата. В този случай ще бъде възможно да се използва енергията на самото Слънце, без да се използва масата на самата Земя по никакъв начин. Но дори и с невероятно мощна 100-гигаватна лазерна система, която се планира да бъде използвана в проекта Breakthrough Starshot, в който учените искат да изпратят малка космическа сонда до най-близката звезда до нашата система с помощта на лазерен лъч, ще ни трябват три квинтилионни години непрекъснат лазерен импулс, за да за да постигнем целта си за промяна на орбитата.
Слънчевата светлина може да се отразява директно от гигантско слънчево платно, което ще бъде в космоса, но закотвено на Земята. В рамките на минали изследвания учените са установили, че за това ще е необходим отразяващ диск, 19 пъти по-голям от диаметъра на нашата планета. Но в този случай, за да постигнете резултата, ще трябва да изчакате около един милиард години.
Междупланетен билярд
Друг възможен вариант за отстраняване на Земята от нейната текуща орбита е добре известният метод за обмен на инерция между две въртящи се тела, за да се промени тяхното ускорение. Тази техника е известна още като помощ на гравитацията. Този метод доста често се използва в междупланетни изследователски мисии. Например космическият апарат Rosetta, който посети комета 67P през 2014-2016 г., като част от десетгодишното си пътуване до обекта на изследване, използваше гравитационната помощ около Земята два пъти през 2005 г. и през 2007 г.
В резултат на това гравитационното поле на Земята всеки път придаваше увеличено ускорение на Rosetta, което би било невъзможно да се постигне с използването на двигателите на самия апарат. Земята също получи обратна и равна скорост на ускорение в рамките на тези гравитационни маневри, но, разбира се, това нямаше измерим ефект поради масата на самата планета.
Ами ако използваме същия принцип, но с нещо по-масивно от космически кораб? Например, същите астероиди със сигурност могат да променят своите траектории под влияние на земната гравитация. Да, еднократното взаимно влияние върху земната орбита ще бъде незначително, но това действие може да се повтори многократно, за да се промени в крайна сметка положението на орбитата на нашата планета.
Определени области на нашата Слънчева система са доста плътно „оборудвани“с много малки небесни тела, като астероиди и комети, масата на които е достатъчно малка, за да ги издърпа по-близо до нашата планета, използвайки подходящи и доста реалистични технологии по отношение на развитието.
При много внимателно грешно изчисляване на траекторията е напълно възможно да се използва така нареченият метод "делта-v-изместване", когато малко тяло може да бъде изместено от орбитата си в резултат на близък подход към Земята, което ще осигури много по-голям импулс на нашата планета. Всичко това, разбира се, звучи много готино, но бяха проведени по-ранни проучвания, които установиха, че в този случай ще се нуждаем от милион такива близки астероидни пасажи и всеки от тях трябва да се появи в интервала от няколко хиляди години, в противен случай ще закъснем до това време когато Слънцето се разшири толкова много, че животът на Земята ще стане невъзможен.
заключения
От всички опции, описани днес, използването на множество астероиди за помощ на гравитацията изглежда най-реалистично. В бъдеще обаче използването на светлина може да се превърне в по-подходяща алтернатива, разбира се, ако се научим как да създаваме гигантски космически структури или супер мощни лазерни системи. Във всеки случай тези технологии могат да бъдат полезни и за бъдещото ни космическо проучване.
И все пак, въпреки теоретичната възможност и вероятността за практическа осъществимост в бъдеще, за нас може би най-подходящият вариант за спасение ще бъде преселване на друга планета, например същия този Марс, който може да оцелее смъртта на нашето Слънце. В крайна сметка човечеството отдавна го разглежда като потенциален втори дом за нашата цивилизация. И ако също така помислите колко трудно ще бъде да се осъществи идеята за изместване на земната орбита, колонизиране на Марс и възможността той да се формира, за да придаде на планетата по-обитаем вид, може да не изглежда толкова трудна задача.
Николай Хижняк
