Teknologi

Er det muligt at skifte jordens kredsløb? Og vigtigst af alt, hvorfor gør det?

I den nye kinesiske science fiction film"Wandering Earth", der for nylig blev udgivet af Netflix, forsøger menneskeheden at bruge store motorer installeret over hele verden, forsøger at ændre jordens kredsløb for at undgå ødelæggelsen under påvirkning af den døende og ekspanderende Sol, og også for at forhindre en kollision med Jupiter. Et sådant kosmisk apokalypscenario kan en dag faktisk ske. Efter ca. 5 milliarder år vil vores Sun løbe tør for brændstof til en termonuklear reaktion, den vil udvide og sandsynligvis absorbere vores planet. Selvfølgelig, selv tidligere vil vi alle dø af en global temperaturstigning, men en ændring i Jordens kredsløb kan faktisk være en nødvendig løsning for at undgå en katastrofe, i hvert fald i teorien.

Men hvordan kan menneskeheden klare sådansuper udfordrende tekniske udfordring? Space Systems Engineer Matteo Cheriotti fra University of Glasgow delte flere scenarier på siderne i The Conversetion portal.

Antag, at vores opgave er atflyt jordens kredsløb væk fra solen omkring halvdelen af ​​afstanden fra dens nuværende placering, om hvor Mars er nu. Ledende rumbureauer rundt om i verden har længe overvejet og udarbejder endda ideer til forskydning af små himmellegemer (asteroider) fra deres baner, som på længere sigt vil bidrage til at beskytte Jorden mod eksterne virkninger. Nogle muligheder giver en meget destruktiv løsning: en atomeksplosion nær asteroiden eller på overfladen; brugen af ​​et "kinetisk slagsmål", hvis rolle for eksempel kan spilles af et rumfartøj, der har til formål at kollidere med et objekt med høj hastighed for at ændre sin bane. Men som for Jorden, vil disse muligheder naturligvis ikke fungere på grund af deres destruktive karakter.

I forbindelse med andre tilgange foreslås det at omdirigereasteroider med en farlig bane ved hjælp af rumfartøjer, der vil udføre rollen som bugser eller bruge større rumfartøjer, som på grund af deres tyngdekraft vil aflede det farlige objekt fra jorden. Med Jorden er det igen ikke en tur, fordi massen af ​​objekter vil være fuldstændig uforlignelig.

Elektriske motorer

Du vil nok se hinanden, men vi har flyttet i lang tid.Jorden fra sin bane. Hver gang, når vores planet efterlader en anden sonde til at udforske andre verdener af solsystemet, skaber dets bæreoperatør en lille (på planets skala selvfølgelig) impuls og handlinger på Jorden og skubber den i modsat retning af dens bevægelse. Et eksempel er et skud fra et våben, og rekylen er skabt som følge af det. Heldigvis for os (men desværre for vores "plan for at skifte jordens kredsløb"), er denne effekt for planeten næsten umærkelig.

I øjeblikket den mest højtydenderaket i verden er den amerikanske Falcon Heavy fra firmaet SpaceX. Men vi skal bruge omkring 300 quintillion lanceringer af disse bærere med en fuld belastning for at flytte jordens kredsløb til Mars ved hjælp af den ovenfor beskrevne metode. I dette tilfælde vil massen af ​​materialer, der er nødvendige for at oprette alle disse raketter, svare til 85 procent af selve planetens masse.

Anvendelsen af ​​elmotorer, inIsær frigivelse af en strøm af ladede partikler, som følge af hvilken acceleration opstår, vil der være en mere effektiv måde at give acceleration til massen. Og hvis du installerer flere sådanne motorer på den ene side af vores planet, kan vores gamle jord virkelig gå på en rejse gennem solsystemet.

I dette tilfælde vil motorer imidlertid være påkrævet.virkelig gigantiske størrelser. De skal installeres i en højde på ca. 1000 km over havets overflade, uden for jordens atmosfære, men samtidig fastgjort til overfladen af ​​planeten, så den kan overføre en skubbekraft til den. Hertil kommer, at selv med en ionstråle udsendt fra en hastighed på 40 km i sekundet i den rigtige retning, skal vi stadig kaste ud svarende til 13 procent af Jordens masse i form af ioniske partikler for at skifte de resterende 87 procent af planetens masse.

Let sejl

Da lys bærer fart, men har ingen masse, viDet kan også bruge en meget kraftfuld, langvarig og fokuseret lysstråle, som en laser, til at fortrænge planeten. I dette tilfælde vil det være muligt at bruge solenergiens energi selv, på ingen måde at bruge jordens masse selv. Men selv med et utrolig kraftigt 100 gigawatt lasersystem, som er planlagt til at blive brugt i Breakthrough Starshot-projektet, hvor forskere bruger en laserstråle til at sende en lille rumprobe til stjernen tættest på vores system, skal vi have brug for tre quintillion års kontinuerlig laserpuls for for at opnå vores mål om at ændre banen.

Sollys kan reflekteres direkte frakæmpe solsegl, som vil være i rummet, men fast på jorden. Som en del af tidligere forskning har forskere fundet, at dette ville kræve en reflekterende disk 19 gange større end diameteren på vores planet. Men selv i dette tilfælde, for at opnå resultatet, bliver vi nødt til at vente på størrelsen på en milliard år.

Interplanetariske Billard

En anden mulig mulighed for at fjerne Jorden fra densDen aktuelle kredsløb kan være en velkendt metode til udveksling af impulser mellem to roterende legemer for at ændre deres acceleration. Denne metode er også kendt som gravitation maneuver. Denne metode bruges ganske ofte i interplanetære forskningsopgaver. Rosetta rumfartøjet, der besøgte kometen 67P i 2014-2016 som en del af sin tiårige rejse til studieobjektet, brugte eksempelvis gravitationsmanøvren rundt om jorden to gange, i 2005 og i 2007.

Som et resultat, Jordens gravitationsfelt hvernetop gav øget acceleration "Rosette", hvilket ville være umuligt at opnå ved kun at bruge motorerne på selve enheden. Jorden, inden for rammerne af disse gravitationsmanøvrer, modtog også et modsat og lige fremskridt i accelerationen, men det havde selvfølgelig ingen målbar effekt på grund af selve planetens masse.

Og hvad hvis du bruger det samme princip, menmed noget mere massivt end et rumfartøj? For eksempel kan de samme asteroider helt sikkert ændre deres baner under indflydelse af Jordens tyngdekraft. Ja, en engangs gensidig indflydelse på Jordens kredsløb vil være ubetydelig, men denne handling kan gentages mange gange for at ændre positionen af ​​kredsløbet på vores planet.
Nogle områder af vores solsystemtemmelig tæt "bemandet" med et væld af små himmellegemer, såsom asteroider og kometer, hvis masse er lille nok til at trække dem tættere på vores planet ved hjælp af passende og ret realistiske hvad angår teknologiudvikling.

Med en meget omhyggelig beregning af bane er retDet er muligt at anvende den såkaldte "delta-v-forskydning" -metode, når en lille krop kan forskydes fra sin bane som følge af en tæt tilgang til jorden, hvilket vil give en meget større impuls til vores planet. Alt dette lyder selvfølgelig meget cool, men tidligere undersøgelser blev udført, hvilket fastslog, at vi i dette tilfælde ville have brug for en million af sådanne tætte asteroider, og hver af dem skulle forekomme i løbet af flere tusinde år, ellers vil vi være sent på det tidspunkt når solen udvider så meget, at livet på jorden bliver umuligt.

fund

Af alle de muligheder, der beskrives i dag, brugessæt af asteroider til tyngdekraft manøvre synes det mest realistiske. Men i fremtiden kan brug af lys blive et mere egnet alternativ, selvfølgelig, hvis vi lærer at skabe kæmpe kosmiske strukturer eller super-magtlasersystemer. Under alle omstændigheder kan disse teknologier også være nyttige til vores fremtidige rumforskning.

Og alligevel trods den teoretiske mulighed ogsandsynligheden for praktisk realiserbarhed i fremtiden, for os er det måske den mest hensigtsmæssige valg til frelse, der vil blive en flytning til en anden planet, for eksempel den samme Mars, som kan overleve solens død. I sidste ende har menneskeheden længe været set derpå som et potentielt andet hjem for vores civilisation. Og hvis du også overvejer, hvor svært det vil være at indse ideen om at skifte jordens kredsløb, er koloniseringen af ​​Mars og muligheden for dens terraforming at give planeten et mere beboeligt udseende måske ikke så svært.

Du kan diskutere artiklen i vores telegram-chat.