У кинеском научнофантастичном филму '' Вандеринг Еартх '' који је недавно објављен на Нетфлику, човечанство покушава променити Земљину орбиту користећи огромне потиснике да би избегло сунце које се шири - и спречило судар са Јупитером.
Сценариј се једног дана може остварити. За пет милијарди година, сунцу ће понестати горива и проширити се, највероватније захвативши Земљу. Непосреднија претња је апокалипса глобалног загревања. Прелазак Земље на ширу орбиту могло би бити решење - и то је могуће у теорији.
Али како бисмо могли да решимо то и који су инжењерски изазови? Ради аргументације, претпоставимо да имамо за циљ да померимо Земљу из њене тренутне орбите 50% даље од Сунца, слично Марсу.
Дуги низ година смишљамо технике померања малих тела - астероида - из њихове орбите, углавном да бисмо заштитили нашу планету од утицаја. Неке се заснивају на импулсивној и често деструктивној акцији: нуклеарној експлозији близу или на површини астероида или "кинетичком ударцу", на пример свемирском броду који се судара с астероидом великом брзином. Оне очигледно нису применљиве на Земљу због њихове деструктивне природе.
Уместо тога, друге технике укључују врло нежно, непрекидно померање током дужег времена, обезбеђеног тегљачем који је усидрен на површини астероида или свемирским бродом који лебди у близини (гурање путем гравитације или другим методама). Али то би било немогуће за Земљу, јер је њена маса огромна у поређењу са чак и највећим астероидима.
Електрични потисници
Заправо смо већ померали Земљу из њене орбите. Сваки пут када сонда напусти Земљу за другу планету, она даје мали импулс Земљи у супротном смеру, слично као пуцање пиштоља. Срећом за нас - али нажалост у сврху померања Земље - овај ефекат је невероватно мали.
Фалцон Хеави СпацеКс-а данас је најспособније лансирно возило. Требало би нам 300 милијарди милијарди лансирања у пуном капацитету да бисмо постигли промену орбите према Марсу. Материјал који чине све ове ракете би био еквивалентан 85% Земље, а само 15% Земље би оставило у Марбиној орбити.
Електрични потисник је много ефикаснији начин да се убрза маса - нарочито јонски погони, који делују тако што испуштају млаз наелектрисаних честица које покрећу брод напред. Могли смо усмјерити и запалити електрични потисник у задњем смјеру Земљине орбите.
Предимензионирани потисник требао би бити на 1000 километара надморске висине, изван Земљине атмосфере, али још увек чврсто причвршћен на Земљу чврстим снопом, како би се преносила потисна сила. Са ионском снопом испаљеном брзином од 40 километара у секунди у правом смеру, и даље бисмо морали да избацимо еквивалент од 13% масе Земље у јонима да бисмо пременили преосталих 87%.
Једрење лагано
Како светлост носи замах, али нема масе, такође ћемо моћи да континуирано напајамо фокусирани светлосни сноп, као што је ласер. Потребна снага прикупљала би се од сунца и не би се трошила никаква земаљска маса. Чак и употребом огромне ласерске електране од 100 ГВ предвиђене пројектом Бреактхроугх Старсхот, чији је циљ истјерати свемирске летјелице из Сунчевог система за истраживање сусједних звијезда, ипак ће требати три милијарде година континуираног кориштења да се постигну промјене орбитале.
Али светлост се такође може одбијати директно од сунца до Земље користећи соларно једро стационирано поред Земље. Истраживачи су показали да ће јој бити потребан рефлектирајући диск 19 пута већи од пречника Земље да би се постигла промена орбита у временском размаку од милијарду година.
Међпланетарни билијар
Добро позната техника за два орбита која излазе у орбиту како би размењивала замах и мењала своју брзину је са блиским пролазом или гравитационим репом. Ову врсту маневара интензивно користе интерпланетарне сонде. На пример, свемирска летелица Росетта која је посетила комету 67П током 2014-2016. Током свог десетогодишњег путовања кометом два пута је прошла у близини Земље, 2005. и 2007. године.
Као резултат тога, гравитационо поље Земље дало је Росетти значајно убрзање, што би било немогуће остварити само помоћу потисника. Самим тим, Земља је добила супротан и једнак импулс - мада то није имало мерљивог ефекта због Земљине масе.
Али шта ако бисмо могли извести праћку користећи нешто много масивније од свемирске летелице? Астероиде може сигурно преусмјерити Земља, и док ће међусобни утицај на Земљину орбиту бити мален, ова акција може се поновити више пута да би се на крају постигла значајна промјена земљине орбите.
Неки региони Сунчевог система су густи с малим телима попут астероида и комета, чија је маса многа довољно мала да се креће реалистичном технологијом, али ипак на веће величине него што се може реално лансирати са Земље.
Прецизним дизајном путање могуће је искористити такозвано "Δв леверагинг" - мало тело може бити избачено из своје орбите и као резултат тога проћи поред Земље, пружајући много већи импулс нашој планети. То може изгледати узбудљиво, али процењено је да ће нам требати милион таквих пролаза за астероид, сваки размакњен по неколико хиљада година, да бисмо били у току са сунчевим ширењем.
Пресуда
Од свих расположивих опција, чини се да је употреба вишеструких карата за астероид тренутно тренутно најприступачнија. Али у будућности би експлоатација светлости могла бити кључна - ако научимо како правити џиновске свемирске структуре или супер-моћне ласерске низове. Они би се могли користити и за истраживање свемира.
Али иако је то теоретски могуће, а једног дана може бити и технички изводљиво, можда би било лакше преместити нашу врсту до нашег планетарног суседа, Марса, који може преживети сунчево уништавање. На крају крајева, већ смо слетели и вртили површину неколико пута.
Након разматрања колико би било тешко померати Земљу, колонизовати Марс, учинити га усељивим и преселити Земљино становништво тамо током времена, можда ипак не би звучало тако тешко.
Маттео Цериотти, предавач у инжењерству свемирских система, Универзитет у Глазгову
