tekniikka

Onko mahdollista siirtää maapallon kiertorataa? Ja mikä tärkeintä, miksi tämä tapahtuu?

Uudessa kiinalaisen tiede-elokuvassa"Wandering Earth", jota Netflix äskettäin julkaisi, ihmiskunta käyttää suuria moottoreita, jotka on asennettu ympäri maapalloa, yrittää muuttaa maapallon kiertorataa välttääkseen sen tuhoutumisen kuolevan ja laajenevan Sunin vaikutuksen alaisena sekä estää törmäyksen Jupiterin kanssa. Tällainen kosminen apokalipsi skenaario voi jonain päivänä todella tapahtua. Noin 5 miljardin vuoden kuluttua aurinkomme loppuu polttoainetta lämpöydinfuusioon, se laajenee ja todennäköisesti imee planeettamme. Tietenkin jo aikaisemmin me kaikki kuolemme maailmanlaajuisesta lämpötilan noususta, mutta maapallon kiertoradan muutos voi todellakin olla välttämätön ratkaisu katastrofin välttämiseksi, ainakin teoriassa.

Mutta miten ihmiskunta voi selviytyä tällaisestaerittäin haastava tekninen haaste? Space Systems Engineer Matteo Cheriotti Glasgow'n yliopistosta jakoi useita skenaarioita Conversetion-portaalin sivuilla.

Oletetaan, että tehtävämme onsiirrä maapallon kiertorata pois auringosta noin puolet etäisyydestä sen nykyisestä sijainnista, missä Mars on nyt. Johtavat avaruusjärjestöt ympäri maailmaa ovat jo pitkään harkinneet ja jopa laatineet ideoita pienten taivaankappaleiden (asteroidien) siirtymisestä kiertoradaltaan, mikä pitkällä aikavälillä auttaa suojelemaan maata ulkoisista vaikutuksista. Jotkut vaihtoehdot tarjoavat hyvin tuhoisan ratkaisun: ydinräjähdys lähellä asteroidia tai sen pinnalla; "kineettisen iskulaitteen" käyttö, jonka roolia esimerkiksi voi pelata avaruusalus, jonka tarkoituksena on törmätä suurella nopeudella olevaan kohteeseen, muuttamaan sen liikerataa. Mutta kuten maapallolla, nämä vaihtoehdot eivät tietenkään toimi, koska ne ovat tuhoisia.

Muiden lähestymistapojen puitteissa ehdotetaan siirtämistäasteroidit, joilla on vaarallinen reitti, jossa käytetään avaruusaluksia, jotka suorittavat hinaajien roolin tai käyttävät suurempia avaruusaluksia, jotka painonsa vuoksi siirtävät vaarallisen kohteen maasta. Maan kanssa taas tämä ei ole ratsastus, koska esineiden massa on täysin vertaansa vailla.

Sähkömoottorit

Luultavasti näet toisensa, mutta olemme siirtyneet pitkään.Maa sen kiertoradalta. Joka kerta, kun planeettamme jättää toisen koettimen tutkimaan muita aurinkokunnan maailmoja, sen kantoraketti luo pienen (tietysti planeetan mittakaavassa) impulssin ja toimii maapallolla, työntämällä sitä vastakkaiseen suuntaan. Esimerkkinä on ampuma-aseen laukaus ja sen tuloksena syntynyt palautus. Onneksi meille (mutta valitettavasti "suunnitelma siirtää maapallon kiertorata") tämä vaikutus planeetalle on lähes huomaamaton.

Tällä hetkellä tehokkainraketti maailmassa on American Falcon Heavy -yhtiö SpaceX: stä. Tarvitsemme kuitenkin noin 300 kvintillionia näiden lentoyhtiöiden käynnistämistä täyden kuorman avulla, jotta maapallon kiertorata Marsiin siirtyy edellä kuvatulla menetelmällä. Tässä tapauksessa kaikkien näiden rakettien luomiseksi tarvittavien materiaalien massa vastaa 85 prosenttia itse planeetan massasta.

Sähkömoottoreiden käyttö vuonnaErityisesti ioninen, vapautuva varautuneiden hiukkasten virtaus, jonka takia kiihtyvyys tapahtuu, tulee olemaan tehokkaampi tapa saada aikaan kiihtyvyys massalle. Ja jos asennat useita tällaisia ​​moottoreita planeetan toiselle puolelle, vanha maamme voi todella mennä auringon läpi.

Tässä tapauksessa moottoreita tarvitaan kuitenkin.todella valtavat koot. Ne on asennettava noin 1000 kilometrin korkeudelle merenpinnan yläpuolelle, maapallon ilmakehän ulkopuolella, mutta samalla kiinnitettävä turvallisesti planeetan pintaan niin, että se voi siirtää siihen työntävän voiman. Lisäksi jopa 40 kilometrin sekunnin nopeudella oikeassa suunnassa säteilevän ionisäteen ollessa kyseessä, meidän on kuitenkin heitettävä pois 13 prosentin osuus maan massasta ionisten hiukkasten muodossa, jotta jäljellä olevat 87 prosenttia planeetan massasta siirtyisi.

Kevyt purjehti

Koska valo kuljettaa vauhtia, mutta meillä ei ole massaa, meSe voi myös käyttää erittäin voimakasta, pitkäkestoista ja tarkennettua valonsädettä, kuten laseria, planeetan syrjäyttämiseksi. Tässä tapauksessa on mahdollista käyttää itse Aurinkoenergiaa, ei millään tavalla käyttämällä itse Maapallon massaa. Mutta vaikka uskomattoman tehokas 100 gigawattilaserijärjestelmä, jota aiotaan käyttää Breakthrough Starshot -hankkeessa, jossa tutkijat käyttävät lasersädettä lähettämään pienen avaruusanturin järjestelmään lähimpään tähteen, tarvitsemme kolmea tuhatta vuotta jatkuvaa laserimpulssia tavoitteenamme kiertoradan muuttamiseksi.

Auringonvalo voidaan heijastaa suoraanjättiläinen aurinkopurje, joka on avaruudessa, mutta kiinnitetty maapallolle. Osana aiempaa tutkimusta tutkijat ovat havainneet, että tämä vaatisi heijastavaa levyä, joka on 19 kertaa suurempi kuin planeettamme halkaisija. Mutta tässäkin tapauksessa, saavuttaaksemme tuloksen, meidän on odotettava miljardi vuotta.

Interplanetaarinen biljardi

Toinen mahdollinen vaihtoehto maapallon poistamiseksiNykyinen kiertorata voi olla tunnettu menetelmä pulssien vaihtamiseksi kahden pyörivän kappaleen välillä niiden kiihtyvyyden muuttamiseksi. Tätä menetelmää kutsutaan myös painovoimavälineeksi. Tätä menetelmää käytetään melko usein planeettojen välisessä tutkimusoperaatiossa. Esimerkiksi Rosettan avaruusalus, joka vieraili komeetassa 67P vuosina 2014–2016 osana kymmenen vuoden matkaa tutkimuskohteeseen, käytti gravitaatiotoimintoa ympäri maapalloa kahdesti, vuonna 2005 ja vuonna 2007.

Tämän seurauksena kunkin maan gravitaatiokenttävain antoi kasvun kiihtyvyyden "Rosette", joka olisi mahdotonta saavuttaa käyttämällä vain itse laitteen moottoreita. Näiden gravitaatiorajojen puitteissa maa sai myös vastakkaisen ja yhtäläisen kiihdytyksen, mutta tietenkin sillä ei ollut mitattavissa olevaa vaikutusta itse planeetan massan vuoksi.

Ja jos käytät samaa periaatetta, muttajotain avarampi kuin avaruusalus? Esimerkiksi samat asteroidit voivat varmasti muuttaa polkujaan maan painovoiman vaikutuksesta. Kyllä, kertaluonteinen keskinäinen vaikutus maapallon kiertoradalle on merkityksetön, mutta tämä toiminta voidaan toistaa monta kertaa, jotta muutamme planeettamme kiertoradan asemaa.
Jotkut aurinkokuntamme alueetmelko tiheästi ”henkilökunta”, jossa on paljon pieniä taivaankappaleita, kuten asteroideja ja komeettoja, joiden massa on tarpeeksi pieni vetämään ne lähemmäksi planeettaa käyttämällä asianmukaisia ​​ja melko realistisia teknologian kehityksen kannalta.

Hyvin huolellinen laskenta on melkoinenOn mahdollista käyttää niin sanottua "delta-v-syrjäytymismenetelmää", kun pieni keho voidaan siirtää kiertoradaltaan maapallon läheisen lähestymistavan seurauksena, mikä antaa paljon enemmän vauhtia planeetallemme. Kaikki tämä kuulostaa tietenkin hyvin viileältä, mutta aiemmin tehtiin tutkimuksia, jotka osoittivat, että tässä tapauksessa tarvitsisimme miljoonan tällaisen läheisen asteroidin, ja jokaisen niistä tulisi tapahtua useita tuhansia vuosia, muuten me myöhään siihen mennessä kun aurinko laajenee niin paljon, että maapallon elämä on mahdotonta.

tulokset

Kaikista tänään kuvatuista vaihtoehdoistaasteroidien joukot painovoiman liikkumiseen näyttävät realistisimmilta. Tulevaisuudessa valon käyttö voi kuitenkin tulla sopivampi vaihtoehto, tietenkin, jos opimme luomaan jättiläisiä kosmisia rakenteita tai supertehokkaita laserjärjestelmiä. Joka tapauksessa nämä teknologiat voivat olla hyödyllisiä myös tulevassa avaruusuustutkimuksessamme.

Ja silti teoreettisesta mahdollisuudesta jakäytännön toteutettavuuden todennäköisyys tulevaisuudessa, ehkä meille sopivin vaihtoehto pelastukselle on siirtyminen toiseen planeetaan, esimerkiksi samaan Marsiin, joka voi selviytyä auringon kuolemasta. Lopulta ihmiskunta on jo pitkään nähnyt sitä sivilisaatiomme potentiaalisena toisena kotona. Ja jos pidät myös sitä, kuinka vaikeaa on toteuttaa ajatus maapallon kiertoradan siirtämisestä, Marsin kolonisaatiosta ja mahdollisuudesta sen maaperän muotoiluun antaa planeetalle enemmän asumiskykyinen ulkonäkö, ei ehkä näytä niin vaikealta.

Voit keskustella artikkelista Telegram-keskustelussa.

Facebook -ilmoitus EU: lle! Sinun täytyy kirjautua sisään nähdäksesi ja julkaistaksesi FB -kommentteja!