Що стане з Землею після зміщення орбіти?

Що стане з Землею після зміщення орбіти?

У китайському науково-фантастичному фільмі "" Блукаюча Земля "", випущеному компанією Netflix, людство, використовуючи величезні двигуни, встановлені по всій планеті, робить спробу змінити орбіту Землі. Щоб уникнути її знищення під впливом Сонця, а також для запобігання зіткнення з Юпітером. Такий сценарій космічного апокаліпсису одного разу може насправді трапитися. Приблизно через 5 мільярдів років у нашого Сонця закінчиться паливо для термоядерної реакції, воно розшириться і, найімовірніше, поглине нашу планету. Звичайно, ще раніше ми всі загинемо від глобального підвищення температури, проте зміна орбіти Землі дійсно може бути потрібним рішенням уникнути катастрофи, принаймні в теорії. Але як людство зможе впоратися з таким надскладним інженерним завданням? Інженер космічних систем Маттео Черіотті з Університету Глазго поділився на сторінках порталу The Conversetion кількома варіантами можливих сценаріїв. Припустимо, що наше завдання полягає в тому, щоб змістити орбіту Землі, віддаливши її від Сонця приблизно на половину відстані від її поточного розташування, приблизно туди, де зараз знаходиться Марс. Провідні космічні агентства по всьому світу вже давно розглядають і навіть опрацьовують ідеї зміщення малих небесних тіл (астероїдів) з їх орбіт, що в перспективі дозволить захистити Землю від зовнішніх ударів. Деякі варіанти пропонують досить деструктивне рішення: ядерний вибух поруч з астероїдом або на його поверхні; використання "кінетичного імпактора", роль якого, наприклад, може зіграти космічний апарат, спрямований на зіткнення з об 'єктом на високій швидкості для зміни його траєкторії. Але, що стосується Землі, ці варіанти, звичайно ж не підійдуть через свою руйнівну природу. У рамах інших підходів пропонується відвести астероїди з небезпечної траєкторії за допомогою космічних апаратів, які будуть виконувати роль буксирів, або ж за допомогою більш великих космічних кораблів, які за рахунок своєї гравітації будуть відводити небезпечний об 'єкт від Землі. З Землею, знову ж таки, таке не прокотить, оскільки маса об 'єктів буде абсолютно непорівнянна. Електричні двигуни Ви напевно побачитеся, але ми вже давно зміщуємо Землю зі своєї орбіти. Кожен раз, коли нашу планету залишає черговий зонд для вивчення інших світів Сонячної системи, несуча його ракета-носій створює крихітний (в масштабах планети звичайно) імпульс і впливає їм на Землю, штовхаючи її в протилежний її руху напрямок. Як приклад можна навести постріл зі зброї і віддачу, що створюється в результаті неї. На щастя для нас (але на жаль для нашого "плану зі зміщення орбіти Землі") цей ефект для планети практично непомітний. Зараз найбільш високопродуктивною ракетою в світі є американська Falcon Heavy від компанії SpaceX. Але нам потрібно близько 300 квінтильйонів запусків цих носіїв з повним навантаженням, щоб за допомогою вище описаного методу відсунути орбіту Землі до Марса. При цьому маса матеріалів, необхідних для створення всіх цих ракет буде еквівалентна 85 відсоткам маси самої планети. Використання електричних двигунів, зокрема іонних, що випускають потік заряджених частинок, за рахунок чого відбувається прискорення, буде більш ефективним спосіб надання прискорення масі. І якщо встановити кілька таких двигунів з одного боку нашої планети, наша старенька-Земля дійсно може відправитися в подорож по Сонячній системі. Правда, в цьому випадку будуть потрібні двигуни по-справжньому виконинських розмірів. Їх потрібно буде встановити на висоті близько 1000 кілометрів над рівнем моря, за межами земної атмосфери, але при цьому надійно закріпити до поверхні планети, щоб можна було передавати їй штовхаюче зусилля. Крім того, навіть з іонним променем, що викидається зі швидкості 40 кілометрів на секунду в потрібному напрямку, нам все ще потрібно буде викинути еквівалент 13 відсотків маси Землі у вигляді іонних частинок, щоб зрушити решту 87 відсотків маси планети. Світловий вітрил Оскільки світло несе імпульс, але не має маси, ми також можемо використовувати для зміщення планети дуже потужний тривалий і сфокусований промінь світла, наприклад, лазера. У цьому випадку можна буде використовувати енергію самого Сонця, ніяким чином не використовуючи масу самої Землі. Але навіть при наявності неймовірно потужної 100-гігаватної лазерної установки, яку планується задіяти в проекті peakthrough Starshot, в рамках якого за допомогою лазерного променя вчені хочуть відправити маленький космічний зонд до найближчої до нашої системи зірки, нам буде потрібно три квінтильйони років тривалого лазерного імпульсу для того, Сонячне світло можна відбивати безпосередньо від гігантського сонячного вітрила, який буде знаходитися в космосі, але закріплено на Землі. У рамках минулих досліджень вчені з 'ясували, що для цього потрібно відбиваючий диск розміром у 19 разів більше діаметра нашої планети. Але і в цьому випадку для досягнення результату доведеться чекати близько одного мільярда років. Міжпланетний більярд Іншим можливим варіантом відведення Землі з її поточної орбіти може стати добре відомий метод обміну імпульсами між двома обертовими тілами для зміни їх прискорення. Цей метод також відомий як гравітаційний маневр. Цей метод досить часто застосовується в рамках міжпланетних дослідницьких місій. Наприклад, космічний апарат "Розетта", який відвідав комету 67P в 2014-2016 роках в рамках своєї десятирічної подорожі до об 'єкта дослідження використовував гравітаційний маневр навколо Землі двічі, в 2005 і в 2007 роках. Як результат, гравітаційне поле Землі щоразу надавало підвищеного прискорення "Розетті", що було б неможливо досягти з використанням одних лише двигунів самого апарату. Земля в рамках цих гравітаційних маневрів теж отримувала протилежний і рівний імпульс прискорення, однак, звичайно ж, це не мало ніякого вимірюваного ефекту через масу самої планети. А що якщо використовувати той же самий принцип, але з чимось більш масивним, ніж космічний апарат? Наприклад, ті ж астероїди безумовно можуть змінювати свої траєкторії під дією гравітації Землі. Так, разовий взаємний вплив на орбіту Землі буде незначним, але ж цю дію можна повторювати безліч разів, щоб в кінцевому підсумку змінити положення орбіти нашої планети. Деякі області нашої Сонячної системи досить щільно "укомплектовані" безліччю малих небесних тіл, таких як астероїди і комети, маса яких досить мала для того, щоб притягнути їх ближче до нашої планети за допомогою відповідних і цілком реалістичних в плані розробки технологій. При дуже ретельному прорахунку траєкторії цілком можливо використовувати так званий метод "дельта-v-зміщення", коли невелике тіло може бути зміщене зі своєї орбіти в результаті сильного зближення з Землею, що забезпечить набагато більший імпульс нашій планеті. Все це, звичайно, звучить дуже круто, але раніше проводилися дослідження, які встановили, що в цьому випадку нам буде потрібно мільйон таких близьких прольотів астероїдів, при цьому кожен з них повинен відбуватися в проміжку декількох тисяч років, в іншому випадку ми запізнимося до того моменту, коли Сонце розшириться настільки, що життя на Землі стане вже неможливим. Висновки З усіх описаних сьогодні варіантів використання безлічі астероїдів для гравітаційного маневру здається найбільш реалістичним. Однак у майбутньому використання світла може стати більш підходящою альтернативою, звичайно, якщо ми навчимося створювати гігантські космічні структури або надпотужні лазерні системи. У будь-якому випадку ці технології також можуть стати в нагоді і для наших майбутніх космічних досліджень. І все ж, незважаючи на теоретичну можливість і ймовірність практичної реалізованості в майбутньому, для нас, можливо, найбільш підходящим варіантом порятунку стане переселення на іншу планету, наприклад, той же Марс, який може пережити загибель нашого Сонця. Зрештою людство вже давно на нього задивляється в якості потенційного другого будинку для нашої цивілізації. А якщо ще й врахувати, наскільки складно буде реалізувати ідею зміщення орбіти Землі, колонізація Марса і можливість його тераформування для надання планеті більш населеного зовнішнього вигляду може виглядати не таким вже й складним завданням.