Од почетка свемирског доба људи су се ослањали на хемијске ракете да би ушли у свемир. Иако је ова метода свакако ефикасна, веома је скупа и захтева знатна средства. Док гледамо на ефикаснија средства за излазак у свемир, треба се запитати да ли би се слично напредне врсте на другим планетима (где би услови били другачији) ослањали на сличне методе.
Професори са Харварда Абрахам Лоеб и Мицхаел Хиппке, независни истраживачи повезани са Опсерваторијом Соннеберг, обојица су се бавила овим питањем у два недавно објављена рада. Док професор Лоеб гледа на изазове са којима ће се ванземаљци суочити како би лансирали ракете из Прокиме б, Хиппке разматра да ли би ванземаљци који живе на Супер-Земљи могли ући у свемир.
Радови, поплочени "Безобразење бијега из Прокиме б је једва могуће хемијским ракетама" и "Свемирски лет са супер-Земље је тешко", недавно су се појавили на мрежи, а аутор су проф. Лоеб и Хиппке. Док се Лоеб бави изазовима хемијских ракета које беже из Прокиме б, Хиппке разматра да ли би исте ракете уопште могле постићи брзину бекства или не.
За време своје студије, Лоеб је размотрио како ми људи имамо срећу да живимо на планети која је добро прилагођена за лансирање у свемир. У суштини, ако ракета треба да побегне са Земљине површине и досегне свемир, она треба да постигне брзину бекства од 11.186 км / с (40.270 км / х; 25.020 мпх). Слично томе, брзина бекства потребна за излазак са места Земље око Сунца је око 42 км / с (151,200 км / х; 93,951 мпх).
Како је проф. Лоеб рекао за Спаце Магазине путем е-маила:
„За хемијско покретање потребна је маса горива која расте експоненцијално са крајњом брзином. По сретној случајности, брзина бекства са Земљине орбите око Сунца је на граници достигнуте брзине хемијским ракетама. Али зона становања око слабијих звезда је ближа, што хемијским ракетама чини много изазовнијим да побегну из дубље гравитационе јаме тамо. "
Као што Лоеб у свом есеју назначује, брзина бекства се повећава као квадратни корен звјездане масе на удаљености од звијезде, што имплицира да брзина бијега из насељене зоне скаче обрнуто са звјезданом масом до снаге једне четвртине. За планете попут Земље, које се крећу у орбиту унутар насељене зоне звезде Г-типа (жути патуљак) попут нашег Сунца, ово делује доста дуго.
Нажалост, ово не делује добро за земаљске планете које орбитирају звездама М-типа (црвени патуљак) мање масе. Ове звезде су најчешћи тип у Универзуму, а чине 75% звезда само у Галаксији Млечног Пута. Поред тога, недавна истраживања егзопланета открила су мноштво стеновитих планета у орбити око система црвених патуљака, а неки научници смишљају да су они највероватније место за проналазак потенцијално насељених стеновитих планета.
Користећи своју пример најближе звезде (Прокима Центаури), Лоеб објашњава како би ракета која користи хемијско гориво имала много теже време за постизање брзине бекства са планете која се налази унутар зоне за њу.
"Најближа звезда Сунцу, Прокима Центаури, је пример слабе звезде са само 12% масе Сунца", рекао је он. „Пре пар година откривено је да ова звезда има планету величине Земље, Прокима б, у својој насељеној зони, која је 20 пута ближа од одвајања Земље од Сунца. На тој локацији брзина бијега је 50% већа него са Земљине орбите око Сунца. Цивилизацији на Прокими б биће тешко да побегне са своје локације у међузвездани простор хемијским ракетама. "
С друге стране, Хиппке-ов папир почиње тако што сматра да Земља у ствари није најпожељнији тип планете у нашем Универзуму. На пример, планете које су масивније од Земље имале би већу површинску гравитацију, што значи да би се могле задржати на дебљој атмосфери, што би обезбедило већу заштиту од штетних космичких зрака и сунчевог зрачења.
Поред тога, планета веће гравитације имала би плоснатију топографију, што би резултирало архипелазима уместо континената и плитким океанима - што је идеална ситуација за биодиверзитет. Међутим, када је ријеч о лансирању ракета, повећана гравитација површине значила би и већу брзину бијега. Као што је Хиппке назначио у својој студији:
"Ракете пате од Цијолковске (1903) једнаџбе: ако ракета носи сопствено гориво, однос укупне ракетне масе у односу на крајњу брзину је експоненцијална функција, што велике брзине (или велике корисне носивости) чини скупљим."
За поређење, Хиппке користи Кеплер-20 б, Супер-Земљу која се налази на 950 светлосних година, што је 1,6 пута више од Земљиног радијуса и 9,7 пута веће од масе. Док је брзина бекства са Земље приближно 11 км / с, ракета која покушава да напусти Супер-Земљу сличну Кеплер-20 б требало би да постигне брзину бекства од ~ 27,1 км / с. Као резултат тога, једностепена ракета на Кеплер-20 б морала би да сагоре 104 пута више горива од ракете на Земљи да би ушла у орбиту.
Да би то ставио у перспективу, Хиппке сматра да се одређени корисни терети лансирају са Земље. „Да бисте подигли кориснији терет од 6,2 тона колико је потребно за свемирски телескоп Јамес Вебб на Кеплер-20 б, маса горива повећала би се на 55 000 т, што представља масу највећих океанских бродова“, пише он. „За класичну мисију Аполона на месецу (45 т), ракета би требало да буде знатно већа, ~ 400 000 т.“
Иако анализа Хиппкеа закључује да ће хемијске ракете и даље дозволити брзине излаза на Супер-Земљи до 10 масе Земље, потребна количина погонског средства чини ову методу непрактичном. Као што је Хиппке истакао, то би могло имати озбиљан утицај на развој ванземаљске цивилизације.
„Изненађен сам када видим колико смо људи као људи близу планете која је још увек лагана за извођење свемирских летова“, рекао је. „Друге цивилизације, ако постоје, можда не би имале среће. На масивнијим планетама свемирски лет био би експоненцијално скупљи. Такве цивилизације не би имале сателитску телевизију, месечеву мисију или свемирски телескоп Хуббле. То би требало измијенити њихов начин развоја на одређене начине које сада можемо детаљније анализирати. "
Оба ова рада представљају неке јасне импликације када је у питању потрага за ванземаљском обавештавањем (СЕТИ). За почетак, то значи да ће цивилизације на планетама које орбитирају црвене патуљасте звезде или Супер-Земље имати мање вероватноће да ће бити далека свемиру, што би их отежало откривање. Такође указује да смо, када је у питању врста погона које је човечанство упознато, можда у мањини.
"Наведени резултати подразумијевају да хемијски погон има ограничену корисност, тако да би имало смисла тражити сигнале повезане са свјетлосним јелима или нуклеарним моторима, посебно у близини патуљастих звијезда", рекао је Лоеб. „Али постоје и занимљиве импликације на будућност наше сопствене цивилизације.“
„Једна од последица папира је колонизација свемира и СЕТИ“, додао је Хиппке. „Градјеви са Супер-Земље имају много мање вероватноће да истражују звезде. Уместо тога, били би (у одређеној мери) "ухапшени" на њиховој матичној планети, и нпр. боље користити ласере или радио-телескопе за међузвездану комуникацију уместо слања сонди или свемирских бродова. "
Међутим, и Лоеб и Хиппке примећују да би ванземаљске цивилизације могле да одговоре на ове изазове усвајањем других метода пропулзије. На крају, хемијско покретање може бити нешто што би мало технолошки напредне врсте усвојиле јер за њих једноставно није практично. Као што је Лоеб објаснио:
„Напредна изванземаљска цивилизација могла би користити и друге погонске методе, као што су нуклеарни мотори или светлосна једра која нису ограничена истим ограничењима као хемијско покретање и могу достићи брзину већу од десетине брзине светлости. Наша цивилизација тренутно развија ове алтернативне погонске технологије, али ти су напори и даље у фази рањавања. “
Један такав пример је Бреактхроугх Старсхот, који тренутно развија Фондација Бреактхроугх Призе (од којих је Лоеб председник Саветодавног одбора). Ова иницијатива има за циљ коришћење ласерског ветра покретаног ласерским мотором за убрзавање нано летјелица до 20% брзине светлости, што ће му омогућити путовање до Прокиме Центаури за само 20 година.
Хиппке слично сматра нуклеарне ракете одрживом могућношћу, јер би повећана гравитација површине такође значила да би свемирске дизале биле непрактичне. Лоеб је такође наговестио да ограничења која су планете наметнуле око звезда са малом масом могу имати последице када људи покушавају да колонизују познати свемир:
„Када се сунце довољно загреје да скуха сву воду са лица Земље, до тада бисмо могли да се преселимо у нови дом. Неке од најпожељнијих дестинација били би системи више планета око звезда ниске масе, попут оближње патуљасте звезде ТРАППИСТ-1 која тежи 9% сунчеве масе и налази седам планета величине Земље. Једном када стигнемо до насељене зоне ТРАППИСТ-1, ипак не би било журбе да побегнемо. Такве звезде сагоревају водоник толико споро да би нас могле угријати десет билиона година, што је око хиљаду пута дуже од сунчевог века. "
У међувремену, можемо се лако одморити у сазнању да живимо на животној планети око жуте патуљасте звезде, која нам пружа не само живот, већ и могућност изласка у свемир и истраживање. Као и увек, кад је реч о тражењу знакова ванземаљског живота у нашем Универзуму, ми људи смо приморани да применимо „плод са малим висећим плодом“.
У основи, једина планета коју знамо за живот подржава Земља, а једина средства свемирског истраживања за која знамо како да тражимо су она која смо и сами пробали и тестирали. Као резултат тога, помало смо ограничени када је у питању потрага за биосигнатурама (тј. Планетама са течном водом, кисеоником и атмосфером азота итд.) Или техноносигтурама (тј. Радио преносима, хемијским ракетама итд.).
Како наше разумевање у каквим се условима живот може појавити под повећањем и напредак наше технологије, мораћемо бити у току. И надамо се, упркос додатним изазовима са којима се може суочити, ванземаљски живот ће нас потражити!
Есеј професора Лоба такође је недавно објављен у часопису Сциентифиц Америцан.
