Çfarë do të bëhet me Tokën pas zhvendosjes së orbitës? Pikëpamja e inxhinierit

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Në filmin fantastiko-shkencor kinez Wandering Earth, lëshuar nga Netflix, njerëzimi, duke përdorur motorë të mëdhenj të instaluar rreth planetit, përpiqet të ndryshojë orbitën e Tokës për të shmangur shkatërrimin e saj nga Dielli që vdes dhe zgjerohet, si dhe për të parandaluar një përplasje me Jupiterin… Një skenar i tillë i një apokalipsi kozmik mund të ndodhë një ditë. Në rreth 5 miliardë vjet, dielli ynë do të mbarojë karburantin për një reaksion termonuklear, ai do të zgjerohet dhe, me shumë mundësi, do të gëlltisë planetin tonë. Sigurisht, edhe më herët ne të gjithë do të vdesim nga një rritje globale e temperaturës, por ndryshimi i orbitës së Tokës mund të jetë vërtet një zgjidhje e nevojshme për të shmangur një katastrofë, të paktën në teori.

Por si mund ta përballojë njerëzimi një detyrë kaq komplekse inxhinierike? Inxhinieri i sistemeve hapësinore Matteo Ceriotti nga Universiteti i Glasgow ndau disa skenarë të mundshëm në faqet e The Conversetion.

Supozoni se detyra jonë është të zhvendosim orbitën e Tokës, duke e larguar atë nga Dielli rreth gjysmës së distancës nga vendndodhja e tij aktuale, afërsisht aty ku është Marsi tani. Agjencitë kryesore hapësinore në mbarë botën kanë kohë që po shqyrtojnë dhe madje punojnë në idenë e zhvendosjes së trupave të vegjël qiellorë (asteroide) nga orbitat e tyre, të cilat në të ardhmen do të ndihmojnë në mbrojtjen e Tokës nga ndikimet e jashtme. Disa opsione ofrojnë një zgjidhje shumë shkatërruese: një shpërthim bërthamor pranë ose në asteroid; përdorimi i një "ndikuesi kinetik", roli i të cilit, për shembull, mund të luhet nga një anije kozmike që synon të përplaset me një objekt me shpejtësi të lartë për të ndryshuar trajektoren e tij. Por për sa i përket Tokës, këto opsione me siguri nuk do të funksionojnë për shkak të natyrës së tyre shkatërruese.

Në kuadër të qasjeve të tjera, propozohet tërheqja e asteroideve nga një trajektore e rrezikshme duke përdorur një anije kozmike, e cila do të veprojë si tërheqje, ose me ndihmën e anijeve kozmike më të mëdha, të cilat për shkak të gravitetit të tyre do të tërheqin objektin e rrezikshëm nga Toka. Përsëri, kjo nuk do të funksionojë me Tokën, pasi masa e objekteve do të jetë plotësisht e pakrahasueshme.

Motorët elektrikë

Ju ndoshta do të shihni njëri-tjetrin, por ne kemi zhvendosur Tokën nga orbita jonë për një kohë të gjatë. Sa herë që një sondë tjetër largohet nga planeti ynë për të studiuar botë të tjera të sistemit diellor, raketa bartëse që e mban atë krijon një impuls të vogël (në shkallë planetare, natyrisht) dhe vepron në Tokë, duke e shtyrë atë në drejtim të kundërt me lëvizjen e saj. Një shembull është një goditje nga një armë dhe zmbrapsja që rezulton. Për fat të mirë për ne (por për fat të keq për "planin tonë për të zhvendosur orbitën e Tokës"), ky efekt është pothuajse i padukshëm për planetin.

Për momentin, raketa me performancë më të lartë në botë është ajo amerikane Falcon Heavy nga SpaceX. Por do të na duhen rreth 300 kuintilionë lëshime të këtyre transportuesve me ngarkesë të plotë në mënyrë që të përdorim metodën e përshkruar më sipër për të lëvizur orbitën e Tokës në Mars. Për më tepër, masa e materialeve të nevojshme për të krijuar të gjitha këto raketa do të jetë e barabartë me 85 për qind të masës së vetë planetit.

Përdorimi i motorëve elektrikë, veçanërisht atyre jonikë, të cilët lëshojnë një rrymë grimcash të ngarkuara, për shkak të të cilave ndodh nxitimi, do të jetë një mënyrë më efektive për t'i dhënë nxitim masës. Dhe nëse instalojmë disa motorë të tillë në njërën anë të planetit tonë, gruaja jonë e vjetër e Tokës mund të shkojë vërtet në një udhëtim nëpër sistemin diellor.

Vërtetë, në këtë rast, do të kërkohen motorë me dimensione vërtet gjigante. Ata do të duhet të instalohen në një lartësi prej rreth 1000 kilometrash mbi nivelin e detit, jashtë atmosferës së tokës, por në të njëjtën kohë të fiksohen në mënyrë të sigurt në sipërfaqen e planetit, në mënyrë që një forcë shtytëse të mund të transmetohet tek ai. Përveç kësaj, edhe me një rreze jonike të hedhur me shpejtësi 40 kilometra në sekondë në drejtimin e dëshiruar, ne ende duhet të nxjerrim ekuivalentin e 13 për qind të masës së Tokës si grimca jonike për të lëvizur 87 për qind të mbetur të masës së planetit.

Vela e lehtë

Meqenëse drita mbart vrull, por nuk ka masë, ne mund të përdorim gjithashtu një rreze drite shumë të fuqishme të vazhdueshme dhe të fokusuar, siç është një lazer, për të zhvendosur planetin. Në këtë rast, do të jetë e mundur të përdoret energjia e vetë Diellit, pa përdorur në asnjë mënyrë masën e vetë Tokës. Por edhe me një sistem lazer tepër të fuqishëm 100 gigavat, i cili është planifikuar të përdoret në projektin më të lartë Starshot, në të cilin shkencëtarët duan të dërgojnë një sondë të vogël hapësinore në yllin më të afërt me sistemin tonë duke përdorur një rreze lazer, do të na duhen tre Kuintilionë vite puls të vazhdueshëm lazer për të përmbushur objektivin tonë të kthimit të orbitës.

Drita e diellit mund të reflektohet drejtpërdrejt nga një vela gjigante diellore që do të jetë në hapësirë, por e ankoruar në Tokë. Si pjesë e hulumtimit të kaluar, shkencëtarët kanë zbuluar se kjo do të kërkonte një disk reflektues 19 herë më të madh se diametri i planetit tonë. Por në këtë rast, për të arritur rezultatin, do të duhet të prisni rreth një miliard vjet.

Bilardo ndërplanetare

Një tjetër mundësi e mundshme për largimin e Tokës nga orbita e saj aktuale është metoda e njohur e shkëmbimit të momentit midis dy trupave rrotullues për të ndryshuar nxitimin e tyre. Kjo teknikë njihet edhe si asistenca e gravitetit. Kjo metodë përdoret shpesh në misionet kërkimore ndërplanetare. Për shembull, anija kozmike Rosetta që vizitoi kometën 67P në 2014-2016, si pjesë e udhëtimit të saj dhjetëvjeçar drejt objektit të studimit, përdori ndihmën e gravitetit rreth Tokës dy herë, në 2005 dhe në 2007.

Si rezultat, fusha gravitacionale e Tokës çdo herë i jepte Rozetës një përshpejtim të shtuar, gjë që do të ishte e pamundur të arrihej vetëm me përdorimin e motorëve të vetë aparatit. Toka gjithashtu mori një vrull nxitimi të kundërt dhe të barabartë në kuadrin e këtyre manovrave gravitacionale, por, natyrisht, kjo nuk pati asnjë efekt të matshëm për shkak të masës së vetë planetit.

Por, çka nëse përdorni të njëjtin parim, por me diçka më masive se një anije kozmike? Për shembull, të njëjtët asteroidë me siguri mund të ndryshojnë trajektoret e tyre nën ndikimin e gravitetit të Tokës. Po, një ndikim i ndërsjellë një herë në orbitën e Tokës do të jetë i parëndësishëm, por ky veprim mund të përsëritet shumë herë për të ndryshuar përfundimisht pozicionin e orbitës së planetit tonë.

Rajone të caktuara të sistemit tonë diellor janë mjaft të "pajisura" me shumë trupa të vegjël qiellorë, si asteroidë dhe kometa, masa e të cilave është mjaft e vogël për t'i afruar planetit tonë duke përdorur teknologji të përshtatshme dhe mjaft realiste në aspektin e zhvillimit.

Me një llogaritje shumë të kujdesshme të trajektores, është mjaft e mundur të përdoret metoda e ashtuquajtur "delta-v-zhvendosje", kur një trup i vogël mund të zhvendoset nga orbita e tij si rezultat i një afrimi të afërt me Tokën, i cili. do të sigurojë një vrull shumë më të madh për planetin tonë. E gjithë kjo, natyrisht, tingëllon shumë e lezetshme, por u kryen studime të mëparshme që vërtetuan se në këtë rast do të na duheshin një milion kalime të tilla të afërta asteroidi, dhe secila prej tyre duhet të ndodhë në intervalin prej disa mijëra vjetësh, përndryshe do të jemi vonë në atë kohë kur Dielli zgjerohet aq shumë sa jeta në Tokë bëhet e pamundur.

konkluzionet

Nga të gjitha opsionet e përshkruara sot, përdorimi i asteroidëve të shumtë për ndihmën e gravitetit duket të jetë më realisti. Megjithatë, në të ardhmen, përdorimi i dritës mund të bëhet një alternativë më e përshtatshme, natyrisht, nëse mësojmë se si të krijojmë struktura gjigante kozmike ose sisteme lazer super të fuqishme. Në çdo rast, këto teknologji mund të jenë gjithashtu të dobishme për eksplorimin tonë të ardhshëm të hapësirës.

E megjithatë, pavarësisht nga mundësia teorike dhe mundësia e realizueshmërisë praktike në të ardhmen, për ne, ndoshta alternativa më e përshtatshme për shpëtim do të ishte zhvendosja në një planet tjetër, për shembull, i njëjti Mars, i cili mund t'i mbijetojë vdekjes së Diellit tonë. Në fund të fundit, njerëzimi prej kohësh e shikon atë si një shtëpi të dytë të mundshme për qytetërimin tonë. Dhe nëse merrni parasysh sa e vështirë do të jetë të zbatoni idenë e një zhvendosjeje të orbitës së Tokës, kolonizimi i Marsit dhe mundësia e teraformimit të tij për t'i dhënë planetit një pamje më të banueshme mund të mos duket si një detyrë kaq e vështirë.