Τι θα γίνει με τη Γη μετά την τροχιακή μετατόπιση; Άποψη μηχανικού

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Στην κινεζική ταινία επιστημονικής φαντασίας Wandering Earth, που κυκλοφόρησε από το Netflix, η ανθρωπότητα, χρησιμοποιώντας τεράστιες μηχανές εγκατεστημένες σε όλο τον πλανήτη, προσπαθεί να αλλάξει την τροχιά της Γης για να αποφύγει την καταστροφή της από τον ετοιμοθάνατο και διαστελλόμενο Ήλιο, καθώς και να αποτρέψει μια σύγκρουση με τον Δία… Ένα τέτοιο σενάριο κοσμικής αποκάλυψης μπορεί μια μέρα να συμβεί στην πραγματικότητα. Σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο ήλιος μας θα ξεμείνει από καύσιμα για μια θερμοπυρηνική αντίδραση, θα διασταλεί και, πιθανότατα, θα καταπιεί τον πλανήτη μας. Φυσικά, ακόμη και νωρίτερα όλοι θα πεθάνουμε από μια παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά η αλλαγή της τροχιάς της Γης μπορεί πράγματι να είναι μια απαραίτητη λύση για να αποφευχθεί μια καταστροφή, τουλάχιστον θεωρητικά.

Πώς μπορεί όμως η ανθρωπότητα να αντιμετωπίσει ένα τόσο πολύπλοκο έργο μηχανικής; Ο μηχανικός διαστημικών συστημάτων Matteo Ceriotti από το Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης μοιράστηκε πολλά πιθανά σενάρια στις σελίδες του The Conversetion.

Ας υποθέσουμε ότι το καθήκον μας είναι να μετατοπίσουμε την τροχιά της Γης, απομακρύνοντάς την από τον Ήλιο περίπου τη μισή απόσταση από την τρέχουσα θέση της, περίπου στο σημείο που βρίσκεται τώρα ο Άρης. Οι κορυφαίοι διαστημικοί φορείς σε όλο τον κόσμο σκέφτονται και εργάζονται επί μακρόν την ιδέα της εκτόπισης μικρών ουράνιων σωμάτων (αστεροειδών) από τις τροχιές τους, κάτι που στο μέλλον θα βοηθήσει στην προστασία της Γης από εξωτερικές κρούσεις. Ορισμένες επιλογές προσφέρουν μια εξαιρετικά καταστροφική λύση: μια πυρηνική έκρηξη κοντά ή πάνω στον αστεροειδή. τη χρήση ενός «κινητικού κρουστικού εκκρεμούς», τον ρόλο του οποίου, για παράδειγμα, μπορεί να παίξει ένα διαστημόπλοιο που στοχεύει στη σύγκρουση με ένα αντικείμενο με μεγάλη ταχύτητα για να αλλάξει την τροχιά του. Όμως, όσον αφορά τη Γη, αυτές οι επιλογές σίγουρα δεν θα λειτουργήσουν λόγω της καταστροφικής φύσης τους.

Στο πλαίσιο άλλων προσεγγίσεων, προτείνεται η απόσυρση αστεροειδών από μια επικίνδυνη τροχιά χρησιμοποιώντας διαστημόπλοια, τα οποία θα λειτουργούν ως ρυμουλκά ή με τη βοήθεια μεγαλύτερων διαστημοπλοίων, τα οποία λόγω της βαρύτητάς τους θα αποσύρουν το επικίνδυνο αντικείμενο από τη Γη. Και πάλι, αυτό δεν θα λειτουργήσει με τη Γη, αφού η μάζα των αντικειμένων θα είναι εντελώς ασύγκριτη.

Ηλεκτροκινητήρες

Μάλλον θα δείτε ο ένας τον άλλον, αλλά έχουμε εκτοπίσει τη Γη από την τροχιά μας εδώ και πολύ καιρό. Κάθε φορά που ένας άλλος ανιχνευτής φεύγει από τον πλανήτη μας για να μελετήσει άλλους κόσμους του ηλιακού συστήματος, ο πύραυλος-φορέας που το μεταφέρει δημιουργεί μια μικροσκοπική (σε πλανητική κλίμακα, φυσικά) ώθηση και δρα στη Γη, ωθώντας την προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνησή της. Ένα παράδειγμα είναι μια βολή από ένα όπλο και η ανάκρουση που προκύπτει. Ευτυχώς για εμάς (αλλά δυστυχώς για το «σχέδιο μετατόπισης της τροχιάς της Γης»), αυτό το φαινόμενο είναι σχεδόν αόρατο στον πλανήτη.

Αυτή τη στιγμή, ο πύραυλος με τις πιο υψηλές επιδόσεις στον κόσμο είναι ο αμερικανικός Falcon Heavy της SpaceX. Αλλά θα χρειαστούμε περίπου 300 εκατομμύριο εκτοξεύσεις αυτών των πλοίων με πλήρες φορτίο προκειμένου να χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο που περιγράφηκε παραπάνω για να μετακινήσουμε την τροχιά της Γης στον Άρη. Επιπλέον, η μάζα των υλικών που απαιτούνται για τη δημιουργία όλων αυτών των πυραύλων θα είναι ισοδύναμη με το 85 τοις εκατό της μάζας του ίδιου του πλανήτη.

Η χρήση ηλεκτρικών κινητήρων, ιδιαίτερα ιοντικών, που απελευθερώνουν ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων, λόγω των οποίων συμβαίνει επιτάχυνση, θα είναι ένας πιο αποτελεσματικός τρόπος μετάδοσης επιτάχυνσης στη μάζα. Και αν εγκαταστήσουμε πολλούς τέτοιους κινητήρες σε μια πλευρά του πλανήτη μας, η γριά μας από τη Γη μπορεί πραγματικά να ταξιδέψει στο ηλιακό σύστημα.

Είναι αλήθεια ότι σε αυτή την περίπτωση, θα απαιτηθούν κινητήρες πραγματικά γιγαντιαίων διαστάσεων. Θα χρειαστεί να εγκατασταθούν σε υψόμετρο περίπου 1000 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, έξω από την ατμόσφαιρα της γης, αλλά ταυτόχρονα να στερεωθούν με ασφάλεια στην επιφάνεια του πλανήτη, ώστε να μπορεί να μεταδοθεί μια δύναμη ώθησης σε αυτόν. Επιπλέον, ακόμη και με μια δέσμη ιόντων που εκτοξεύεται με ταχύτητα 40 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο προς την επιθυμητή κατεύθυνση, πρέπει να εκτοξεύουμε το ισοδύναμο του 13 τοις εκατό της μάζας της Γης ως σωματίδια ιόντων για να μετακινήσουμε το υπόλοιπο 87 τοις εκατό της μάζας του πλανήτη.

Ελαφρύ πανί

Δεδομένου ότι το φως φέρει ορμή αλλά δεν έχει μάζα, μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε μια πολύ ισχυρή συνεχή και εστιασμένη δέσμη φωτός, όπως ένα λέιζερ, για να εκτοπίσουμε τον πλανήτη. Σε αυτή την περίπτωση, θα είναι δυνατή η χρήση της ενέργειας του ίδιου του Ήλιου, χωρίς σε καμία περίπτωση να χρησιμοποιηθεί η μάζα της ίδιας της Γης. Αλλά ακόμη και με ένα απίστευτα ισχυρό σύστημα λέιζερ 100 gigawatt, το οποίο σχεδιάζεται να χρησιμοποιηθεί στο έργο αιχμής Starshot, στο οποίο οι επιστήμονες θέλουν να στείλουν έναν μικρό διαστημικό ανιχνευτή στο πλησιέστερο αστέρι στο σύστημά μας χρησιμοποιώντας μια δέσμη λέιζερ, θα χρειαστούμε τρία εκατομμυρίων ετών συνεχούς παλμού λέιζερ για να επιτύχουμε τον στόχο αντιστροφής της τροχιάς μας.

Το φως του ήλιου μπορεί να αντανακλάται απευθείας από ένα γιγάντιο ηλιακό πανί που θα βρίσκεται στο διάστημα αλλά θα είναι αγκυροβολημένο στη Γη. Ως μέρος παλαιότερης έρευνας, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτό θα απαιτούσε έναν ανακλαστικό δίσκο 19 φορές τη διάμετρο του πλανήτη μας. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, για να επιτύχετε το αποτέλεσμα, θα πρέπει να περιμένετε περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια.

Διαπλανητικό μπιλιάρδο

Μια άλλη πιθανή επιλογή για την απομάκρυνση της Γης από την τρέχουσα τροχιά της είναι η γνωστή μέθοδος ανταλλαγής ορμής μεταξύ δύο περιστρεφόμενων σωμάτων για αλλαγή της επιτάχυνσής τους. Αυτή η τεχνική είναι επίσης γνωστή ως υποβοήθηση βαρύτητας. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά σε διαπλανητικές ερευνητικές αποστολές. Για παράδειγμα, το διαστημόπλοιο Rosetta που επισκέφτηκε τον κομήτη 67P το 2014-2016, στο πλαίσιο του δεκαετούς ταξιδιού του προς το αντικείμενο μελέτης, χρησιμοποίησε τη βοήθεια βαρύτητας γύρω από τη Γη δύο φορές, το 2005 και το 2007.

Ως αποτέλεσμα, το βαρυτικό πεδίο της Γης κάθε φορά προσέδιδε μια αυξημένη επιτάχυνση στη Ροζέτα, η οποία θα ήταν αδύνατο να επιτευχθεί με τη χρήση μόνο των κινητήρων της ίδιας της συσκευής. Η Γη έλαβε επίσης αντίθετη και ίση ορμή επιτάχυνσης στο πλαίσιο αυτών των βαρυτικών ελιγμών, ωστόσο, φυσικά, αυτό δεν είχε μετρήσιμο αποτέλεσμα λόγω της μάζας του ίδιου του πλανήτη.

Τι γίνεται όμως αν χρησιμοποιείτε την ίδια αρχή, αλλά με κάτι πιο ογκώδες από ένα διαστημόπλοιο; Για παράδειγμα, οι ίδιοι αστεροειδείς μπορούν σίγουρα να αλλάξουν τις τροχιές τους υπό την επίδραση της βαρύτητας της Γης. Ναι, μια εφάπαξ αμοιβαία επιρροή στην τροχιά της Γης θα είναι ασήμαντη, αλλά αυτή η ενέργεια μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές για να αλλάξει τελικά η θέση της τροχιάς του πλανήτη μας.

Ορισμένες περιοχές του ηλιακού μας συστήματος είναι αρκετά πυκνά «εξοπλισμένες» με πολλά μικρά ουράνια σώματα, όπως αστεροειδείς και κομήτες, η μάζα των οποίων είναι αρκετά μικρή ώστε να τα φέρει πιο κοντά στον πλανήτη μας χρησιμοποιώντας κατάλληλες και αρκετά ρεαλιστικές τεχνολογίες από άποψη ανάπτυξης.

Με έναν πολύ προσεκτικό υπολογισμό της τροχιάς, είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιηθεί η λεγόμενη μέθοδος "δέλτα-β-μετατόπισης", όταν ένα μικρό σώμα μπορεί να εκτοπιστεί από την τροχιά του ως αποτέλεσμα μιας κοντινής προσέγγισης στη Γη, η οποία θα δώσει πολύ μεγαλύτερη ώθηση στον πλανήτη μας. Όλα αυτά, φυσικά, ακούγονται πολύ ωραία, αλλά πραγματοποιήθηκαν προηγούμενες μελέτες που έδειξαν ότι σε αυτήν την περίπτωση θα χρειαζόμασταν ένα εκατομμύριο τέτοιες κοντινές διόδους αστεροειδών και καθένα από αυτά πρέπει να συμβεί σε διάστημα αρκετών χιλιάδων ετών, διαφορετικά θα αργά εκείνη τη στιγμή που ο Ήλιος διαστέλλεται τόσο πολύ που η ζωή στη Γη γίνεται αδύνατη.

συμπεράσματα

Από όλες τις επιλογές που περιγράφονται σήμερα, η χρήση πολλαπλών αστεροειδών για υποβοήθηση της βαρύτητας φαίνεται να είναι η πιο ρεαλιστική. Ωστόσο, στο μέλλον, η χρήση του φωτός μπορεί να γίνει μια πιο κατάλληλη εναλλακτική, φυσικά, εάν μάθουμε πώς να δημιουργούμε γιγάντιες κοσμικές δομές ή υπερισχυρά συστήματα λέιζερ. Σε κάθε περίπτωση, αυτές οι τεχνολογίες μπορεί επίσης να είναι χρήσιμες για τη μελλοντική μας διαστημική εξερεύνηση.

Και όμως, παρά τη θεωρητική πιθανότητα και την πιθανότητα πρακτικής σκοπιμότητας στο μέλλον, για εμάς, ίσως η καταλληλότερη επιλογή σωτηρίας θα ήταν η επανεγκατάσταση σε έναν άλλο πλανήτη, για παράδειγμα, τον ίδιο Άρη, που μπορεί να επιβιώσει από τον θάνατο του Ήλιου μας. Εξάλλου, η ανθρωπότητα εδώ και πολύ καιρό το βλέπει ως ένα πιθανό δεύτερο σπίτι για τον πολιτισμό μας. Και αν σκεφτείτε επίσης πόσο δύσκολο θα είναι να εφαρμόσετε την ιδέα της μετατόπισης της τροχιάς της Γης, ο αποικισμός του Άρη και η πιθανότητα γήινης διαμόρφωσης του για να δώσει στον πλανήτη μια πιο κατοικήσιμη εμφάνιση μπορεί να μην φαίνεται τόσο δύσκολο έργο.