Est-il possible de déplacer l'orbite de la Terre? Et surtout, pourquoi faire cela?

Dans le nouveau film de science-fiction chinois«Terre errante», récemment publiée par Netflix, l’humanité, utilisant d’énormes moteurs installés sur toute la planète, tente de modifier l’orbite de la Terre afin d’éviter sa destruction sous l’influence du Soleil mourant et en expansion et d’empêcher une collision avec Jupiter. Un tel scénario d'apocalypse cosmique pourrait un jour se produire. Après environ 5 milliards d'années, notre soleil manquera de carburant pour une réaction thermonucléaire, il se développera et absorbera probablement notre planète. Bien sûr, même avant, nous mourrons tous de la hausse des températures, mais une modification de l’orbite terrestre pourrait bien être une solution nécessaire pour éviter une catastrophe, du moins en théorie.

Mais comment l’humanité peut-elle faire face à une tellesuper défi d'ingénierie? L'ingénieur en systèmes spatiaux Matteo Cheriotti de l'Université de Glasgow a partagé plusieurs scénarios sur les pages du portail The Conversetion.

Supposons que notre tâche est deéloigner le Soleil de l'orbite terrestre d'environ la moitié de sa position actuelle, à peu près là où se trouve Mars. Les principales agences spatiales du monde envisagent depuis longtemps et développent même des idées sur le déplacement de petits corps célestes (astéroïdes) de leur orbite, ce qui contribuera à terme à protéger la Terre des impacts extérieurs. Certaines options offrent une solution très destructive: une explosion nucléaire près de l’astéroïde ou à sa surface; l'utilisation d'un «impacteur cinétique», dont le rôle, par exemple, peut être joué par un engin spatial visant à entrer en collision avec un objet à grande vitesse pour modifier sa trajectoire. Mais, comme pour la Terre, ces options ne fonctionneront évidemment pas à cause de leur nature destructrice.

Dans le cadre d’autres approches, il est proposé de détournerastéroïdes à trajectoire dangereuse utilisant un engin spatial jouant le rôle de remorqueur ou utilisant un engin spatial plus grand qui, en raison de leur gravité, détournera l'objet dangereux de la Terre. Encore une fois, avec la Terre, ce n’est pas un tour, car la masse des objets sera totalement incomparable.

Moteurs électriques

Vous vous verrez probablement, mais nous déménageons depuis longtemps.Terre depuis son orbite. Chaque fois que notre planète quitte une autre sonde pour explorer d'autres mondes du système solaire, sa fusée porteuse crée une impulsion minuscule (à l'échelle de la planète bien sûr) et agit sur la Terre, la poussant dans la direction opposée à celle de son mouvement. Un exemple est le tir d'une arme et le recul créé à la suite de celle-ci. Heureusement pour nous (mais malheureusement pour notre «plan de déplacement de l'orbite terrestre»), cet effet pour la planète est presque imperceptible.

Actuellement le plus performantLa fusée dans le monde est l’Américain Falcon Heavy de la société SpaceX. Mais nous aurons besoin d’environ 300 milliards de lancements de ces transporteurs avec une charge complète pour déplacer l’orbite de la Terre vers Mars en utilisant la méthode décrite ci-dessus. Dans ce cas, la masse de matériaux nécessaire à la création de toutes ces fusées équivaudra à 85% de la masse de la planète.

L’utilisation de moteurs électriques, enEn particulier, ionique, libérant un flux de particules chargées, en raison duquel une accélération se produit, il y aura un moyen plus efficace de communiquer une accélération à la masse. Et si vous installez plusieurs moteurs de ce type sur l'un des côtés de notre planète, notre ancienne Terre pourra réellement faire un voyage dans le système solaire.

Cependant, dans ce cas, des moteurs seront nécessaires.tailles vraiment gigantesques. Ils devront être installés à une altitude d’environ 1 000 kilomètres au-dessus du niveau de la mer, en dehors de l’atmosphère terrestre, tout en étant solidement fixés à la surface de la planète pour qu’elle puisse lui transmettre une force de poussée. De plus, même avec un faisceau d'ions émis à une vitesse de 40 km / s dans la bonne direction, il faut encore rejeter l'équivalent de 13% de la masse de la Terre sous forme de particules ioniques pour déplacer les 87% restants de la planète.

Voile légère

Puisque la lumière porte l’élan, mais n’a pas de masse, nousIl peut également utiliser un faisceau de lumière très puissant, de longue durée et concentré, tel qu'un laser, pour déplacer la planète. Dans ce cas, il sera possible d'utiliser l'énergie du Soleil lui-même, sans utiliser la masse de la Terre elle-même. Mais même avec un système laser incroyablement puissant de 100 gigawatts, qui devrait être utilisé dans le projet Breakthrough Starshot, dans lequel les scientifiques utilisent un faisceau laser pour envoyer une petite sonde spatiale à l'étoile la plus proche de notre système, nous aurons besoin de trois quintillions d'années d'impulsions laser continues pour atteindre notre objectif de changer l'orbite.

La lumière du soleil peut être réfléchie directement à partir devoile solaire géante, qui sera dans l'espace, mais fixe sur la Terre. Dans le cadre de recherches antérieures, des scientifiques ont découvert que cela nécessiterait un disque réfléchissant 19 fois plus grand que le diamètre de notre planète. Mais même dans ce cas, pour arriver au résultat, il faudra attendre environ un milliard d'années.

Billard Interplanétaire

Une autre option possible pour retirer la Terre de sesL'orbite actuelle peut être une méthode bien connue d'échange d'impulsions entre deux corps en rotation pour modifier leur accélération. Cette méthode est également connue sous le nom de manœuvre gravimétrique. Cette méthode est assez souvent utilisée dans les missions de recherche interplanétaires. Par exemple, la sonde Rosetta qui a visité la comète 67P en 2014-2016 dans le cadre de son voyage de dix ans vers l'objet d'étude a utilisé la manœuvre gravitationnelle autour de la Terre à deux reprises, en 2005 et 2007.

En conséquence, le champ gravitationnel de la Terre chaquevient de donner une accélération accrue "Rosette", ce qui serait impossible à atteindre en utilisant uniquement les moteurs de l'appareil lui-même. La Terre, dans le cadre de ces manœuvres gravitationnelles, a également reçu un élan d'accélération opposé et égal, mais, bien entendu, cela n'a eu aucun effet mesurable en raison de la masse de la planète elle-même.

Et si vous utilisiez le même principe, maisavec quelque chose de plus massif qu'un vaisseau spatial? Par exemple, les mêmes astéroïdes peuvent certainement changer de trajectoire sous l’influence de la gravité de la Terre. Oui, une influence mutuelle ponctuelle sur l’orbite terrestre sera insignifiante, mais cette action peut être répétée plusieurs fois pour éventuellement changer la position de l’orbite de notre planète.
Certaines zones de notre système solaireplutôt densément «occupé» avec une multitude de petits corps célestes, tels que des astéroïdes et des comètes, dont la masse est suffisamment petite pour les rapprocher de notre planète avec un développement technologique approprié et tout à fait réaliste.

Avec un calcul très minutieux de la trajectoire, c'est assezIl est possible d'utiliser la méthode dite du «déplacement delta-v», lorsqu'un petit corps peut être déplacé de son orbite du fait de sa proximité avec la Terre, ce qui donnera une impulsion beaucoup plus grande à notre planète. Bien entendu, tout cela semble très cool, mais des études antérieures ont montré que dans ce cas, nous aurions besoin d'un million d'astéroïdes aussi proches, et que chacun d'entre eux devrait se produire dans quelques milliers d'années, sinon nous serons en retard à ce moment-là. quand le soleil se dilate tellement que la vie sur Terre deviendra impossible.

Conclusions

Parmi toutes les options décrites aujourd'hui, utilisezensembles d'astéroïdes pour manoeuvre de gravité semble le plus réaliste. Cependant, à l'avenir, l'utilisation de la lumière peut constituer une alternative plus appropriée si nous apprenons à créer des structures spatiales géantes ou des systèmes laser à super puissance. Dans tous les cas, ces technologies peuvent également être utiles pour nos futures recherches spatiales.

Et pourtant, malgré la possibilité théorique etla probabilité de réalisation pratique à l'avenir, pour nous, peut-être l'option la plus appropriée pour le salut sera un déplacement sur une autre planète, par exemple, le même Mars, qui peut survivre à la mort de notre Soleil. En fin de compte, l’humanité y a longtemps été perçue comme une résidence secondaire potentielle pour notre civilisation. Et si vous considérez également à quel point il sera difficile de réaliser l'idée de déplacer l'orbite terrestre, la colonisation de Mars et la possibilité de sa terraformation pour donner à la planète une apparence plus habitable pourraient ne pas sembler aussi difficiles.

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