Блуждающая Земля: Ученый объясняет, как мы можем переместить нашу планету

perezemor Ученый объясняет, как мы можем переместить нашу планету

В китайском научно-фантастическом фильме «Блуждающая Земля», недавно выпущенном на Netflix, человечество пытается изменить орбиту Земли с помощью огромных двигателей, чтобы избежать расширения Солнца - и предотвратить столкновение с Юпитером. Сценарий может когда-нибудь сбыться. Через пять миллиардов лет у Солнца кончится топливо и оно расширится, скорее всего, поглотив Землю. Более непосредственной угрозой является апокалипсис глобального потепления. Решение проблемы могло бы заключаться в перемещении Земли на другую орбиту, и это возможно в теории.

Но как мы можем это сделать и каковы инженерные проблемы? В качестве аргумента, давайте предположим, что мы намерены переместить Землю с ее текущей орбиты на орбиту на 50% дальше от Солнца, подобно Марсу. В течение многих лет мы разрабатывали методы перемещения небольших тел - астероидов - с их орбиты, главным образом для защиты нашей планеты от ударов. Некоторые из них основаны на импульсном и зачастую разрушительном действии: ядерном взрыве вблизи или на поверхности астероида или «кинетическом ударном элементе», например, при столкновении космического аппарата с астероидом на большой скорости. Очевидно, что они неприменимы к Земле в силу своей разрушительной природы.

Другие методы включают в себя очень щадящее и продолжительное действие на поверхность астероида буксиром, пристыкованным к нему, или космическим кораблем, парящим рядом с ним (гравитация или другие методы). Но это было бы невозможно для Земли, так как ее масса огромна по сравнению даже с самыми крупными астероидами. Вообще-то, мы уже перемещаем Землю с орбиты. Каждый раз, когда ракета покидает Землю, она посылает Земле небольшой импульс в обратном направлении, подобно отдаче пистолета. К сожалению, с целью перемещения Земли - этот эффект невероятно мал.

На сегодняшний день ракета-носитель SpaceX Falcon Heavy - самая мощная. Нам понадобится 300 миллиардов пусков на полную мощность, чтобы добиться изменения орбиты на Марс. Материал, из которого изготовлены все эти ракеты, будет эквивалентен 85% Земли, а на орбите Марса останется только 15% Земли. Электрическое подруливающее устройство является гораздо более эффективным способом ускорения массы, в частности, ионные приводы, которые работают, выстреливая поток заряженных частиц, которые толкают судно вперед. Мы могли бы направить и запустить электрическое подруливающее устройство в направлении следования по орбите Земли. Крупногабаритное подруливающее устройство должно находиться на высоте 1000 километров над уровнем моря, за пределами земной атмосферы, но по-прежнему прочно прикреплено к Земле с помощью жесткого троса, чтобы передавать толкающее усилие. Если бы ионный луч выстреливал со скоростью 40 км/с в правильном направлении, нам все равно пришлось бы выбрасывать 13% массы Земли в ионы, чтобы переместить остальные 87%.

читайте также

Поскольку свет несет импульс, но не массу, мы также можем непрерывно подавать фокусированный луч света, такой как лазер. Необходимая энергия будет собираться с Солнца, и никакая масса Земли не будет потребляться. Даже с использованием огромной лазерной установки мощностью 100 ГВт, предусмотренной проектом Breakthrough Starshot, целью которого является вытеснение космических аппаратов из Солнечной системы для исследования соседних звезд, потребуется три миллиарда лет непрерывного использования для достижения орбитальных изменений. Однако свет может также отражаться непосредственно от Солнца к Земле с помощью солнечного паруса, расположенного рядом с Землей. Исследователи показали, что для достижения орбитального изменения за один миллиард лет потребуется отражающий диск, в 19 раз превышающий диаметр Земли.

Хорошо известная техника для двух вращающихся тел для обмена импульсом и изменения их скорости - с помощью близкого прохода или гравитационной рогатки. Этот тип маневра широко использовался межпланетными зондами. Так, космический аппарат «Розетта», посетивший комету 67Р в 2014-2016 годах во время десятилетнего полета на Землю, дважды - в 2005 и 2007 годах - проходил в окрестностях Земли. В результате гравитационное поле Земли придало Розетте существенное ускорение, что было бы невозможно сделать только с помощью подруливающих устройств. Следовательно, Земля получила противоположный и равный импульс, хотя это не оказало никакого измеримого эффекта из-за массы Земли.

Но что если мы сможем сделать такую рогатку, используя что-то гораздо более массивное, чем космический корабль? Астероиды, безусловно, могут быть перенаправлены Землей, и хотя взаимное воздействие на орбиту Земли будет незначительным, это действие может повторяться много раз для достижения в конечном итоге значительного изменения земной орбиты. Некоторые области Солнечной системы плотны небольшими телами, такими как астероиды и кометы, масса многих из которых достаточно мала, чтобы их можно было перемещать с помощью реалистичных технологий, но все же на несколько порядков больше, чем те, которые могут быть реально запущены с Земли.

Из всех имеющихся вариантов, использование нескольких астероидов в настоящее время представляется наиболее достижимым. Но в будущем использование света может стать ключевым моментом, если мы научимся строить гигантские космические структуры или сверхмощные лазерные массивы. Они могут также использоваться для исследования космического пространства.

Но хотя теоретически это возможно и возможно когда-нибудь будет технически осуществимо, на самом деле, возможно, будет проще переместить наш вид на соседний Марс, который может пережить разрушение Солнца. После рассмотрения вопроса о том, насколько сложно будет перемещать Землю, колонизация Марса, сделав его пригодным для проживания и перемещения населения Земли с течением времени, может показаться не столь сложной задачей.

User Rating: 0 / 5

Ваша оценка:
Спасибо за оценку.


Основная миссия издания сообщать о последних новостях экологии, окружающей среде и важности науки для нашей жизни. Никто не управляет нашим мнением, это означает объективное и честное освещение событий. Публикации не всегда отражают позицию нашей редакции.