Ķīniešu zinātniskās fantastikas filmā Wandering Earth, kuru izlaidusi Netflix, cilvēce, izmantojot milzīgus dzinējus, kas uzstādīti pāri planētai, mēģina mainīt Zemes orbītu, lai izvairītos no tās iznīcināšanas mirstošās un izplešanās Saules ietekmē, kā arī lai novērstu sadursmi ar Jupiteru. … Šāds kosmiskās apokalipses scenārijs kādu dienu faktiski var notikt. Apmēram 5 miljardu gadu laikā mūsu Saulei izbeigsies degviela termobrandola reakcijai, tā paplašināsies un, visticamāk, apņems mūsu planētu. Protams, pat agrāk mēs visi mirsim no globālās temperatūras paaugstināšanās, taču Zemes orbītas maiņa patiešām var būt pareizais risinājums, lai vismaz katastrofiski izvairītos no katastrofas.
Bet kā cilvēce var tikt galā ar tik ārkārtīgi sarežģītu inženierijas uzdevumu? Kosmosa sistēmu inženieris Matteo Ceriotti no Glāzgovas universitātes The Conversetion lapās ir dalījies ar vairākiem iespējamiem scenārijiem.
Pieņemsim, ka mūsu uzdevums ir izspiest Zemes orbītu, pārvietojot to prom no Saules apmēram puse attālumā no tās pašreizējās atrašanās vietas, aptuveni līdz tai vietai, kur tagad atrodas Marss. Vadošās kosmosa aģentūras visā pasaulē jau ilgu laiku apsver un pat strādā pie idejas par mazu debess ķermeņu (asteroīdu) pārvietošanu no to orbītām, kas nākotnē palīdzēs aizsargāt Zemi no ārējās ietekmes. Dažas iespējas piedāvā ļoti destruktīvu risinājumu: kodola sprādziens netālu no asteroīda vai uz tā virsmas; "kinētiskā triecienelementa" izmantošana, kura lomu, piemēram, var spēlēt kosmosa kuģis, kura mērķis ir liela sadursme ar objektu, lai mainītu tā trajektoriju. Bet, ciktāl tas attiecas uz Zemi, šīs iespējas noteikti nedarbosies to destruktīvās rakstura dēļ.
Citu pieeju ietvaros tiek ierosināts izņemt asteroīdus no bīstamās trajektorijas, izmantojot kosmosa kuģi, kas darbosies kā velkonis, vai ar lielāku kosmosa kuģu palīdzību, kas sava smaguma dēļ izvilks bīstamo priekšmetu no Zemes. Atkal tas nedarbosies ar Zemi, jo objektu masa būs pilnīgi nesalīdzināma.
Elektromotori
Jūs, iespējams, redzēsit viens otru, bet mēs jau ilgu laiku pārvietojām Zemi no savas orbītas. Katru reizi, kad cita zonde atstāj mūsu planētu, lai izpētītu citas Saules sistēmas pasaules, tās nesējraķete rada nelielu (protams, planētu mērogā) impulsu un iedarbojas uz Zemi, virzot to virzienā, kas ir pretējs tās kustībai. Piemērs ir šāviens no ieroča un no tā izrietošā atkāpe. Mums par laimi (bet diemžēl mūsu "plānam mainīt Zemes orbītu") šis efekts planētai ir gandrīz nemanāms.
Reklāmas video:
Pašlaik visaugstākās veiktspējas raķete pasaulē ir amerikāņu Falcon Heavy no SpaceX. Bet, lai izmantotu iepriekš aprakstīto metodi, lai pārvietotu Zemes orbītu uz Marsu, mums būs vajadzīgi apmēram 300 šo nesēju palaišanas gadījumi ar pilnu slodzi. Turklāt visu šo raķešu izveidošanai nepieciešamā materiālu masa būs ekvivalenta 85 procentiem no pašas planētas masas.
Efektīvāks paātrinājuma masai piešķiršanas veids būs elektromotoru, jo īpaši jonu, kas atbrīvo lādētu daļiņu straumi, kā dēļ notiek paātrinājums, izmantošana. Un, ja vienā planētas pusē uzstādīsim vairākus šādus motorus, mūsu vecā Zemes sieviete patiešām varēs doties ceļojumā pa Saules sistēmu.
Tiesa, šajā gadījumā būs nepieciešami patiesi gigantisku izmēru motori. Tie būs jāuzstāda apmēram 1000 kilometru augstumā virs jūras līmeņa, ārpus zemes atmosfēras, bet tajā pašā laikā droši piestiprinātiem pie planētas virsmas, lai stumšanas spēku varētu pārnest uz to. Turklāt, pat ar jonu staru, kas izstarots ar ātrumu 40 kilometri sekundē vēlamajā virzienā, mums joprojām vajadzēs jonu daļiņām izstumt 13 procentus Zemes masas ekvivalentu, lai pārvietotu atlikušos 87 procentus no planētas masas.
Viegla bura
Tā kā gaisma rada impulsu, bet tai nav masas, planētas pārvietošanai mēs varam izmantot arī ļoti spēcīgu nepārtrauktu un fokusētu gaismas staru, piemēram, lāzeru. Šajā gadījumā būs iespējams izmantot pašas Saules enerģiju, nekādā veidā neizmantojot pašas Zemes masu. Bet pat ar neticami jaudīgu 100 gigavatu lāzera sistēmu, kuru plānots izmantot visaugstākajā Starshot projektā, kurā zinātnieki vēlas nosūtīt nelielu kosmosa zondi uz mūsu sistēmu tuvākajai zvaigznei, izmantojot lāzera staru, mums būs nepieciešami trīs kvintillionu gadi nepārtraukta lāzera impulsa, lai lai sasniegtu mūsu orbītas maiņas mērķi.
Saules gaismu var atspoguļot tieši pie milzu saules buras, kas atradīsies kosmosā, bet būs noenkurota uz Zemes. Iepriekšējo pētījumu ietvaros zinātnieki ir secinājuši, ka tam būtu vajadzīgs atstarojošs disks, kas ir 19 reizes lielāks par mūsu planētas diametru. Bet šajā gadījumā, lai sasniegtu rezultātu, jums būs jāgaida apmēram miljards gadu.
Starpplanētu biljards
Vēl viena iespējama Zemes noņemšana no tās pašreizējās orbītas ir labi zināmā metode, kā apmainīties ar impulsu starp diviem rotējošiem ķermeņiem, lai mainītu to paātrinājumu. Šo paņēmienu sauc arī par gravitācijas palīdzību. Šo metodi diezgan bieži izmanto starpplanētu izpētes misijās. Piemēram, kosmosa kuģis “Rosetta”, kas 2014. – 2016. Gadā apmeklēja komētu 67P, desmit gadu ceļojuma laikā uz izpētes objektu izmantoja gravitācijas palīdzību apkārt Zemei divreiz - 2005. un 2007. gadā.
Tā rezultātā Zemes gravitācijas lauks katru reizi Rosetta palielināja paātrinājumu, ko nebūtu iespējams sasniegt, izmantojot paša aparāta motorus. Zeme arī saņēma pretēju un vienādu paātrinājuma impulsu šo gravitācijas manevru ietvaros, tomēr, protams, tas neradīja izmērāmu efektu pašas planētas masas dēļ.
Ko darīt, ja mēs izmantojam to pašu principu, bet ar kaut ko masīvāku nekā kosmosa kuģis? Piemēram, tie paši asteroīdi noteikti var mainīt savas trajektorijas Zemes gravitācijas ietekmē. Jā, vienreizēja savstarpēja ietekme uz Zemes orbītu būs nenozīmīga, taču šo darbību var atkārtot daudzas reizes, lai galu galā mainītu mūsu planētas orbītas stāvokli.
Daži mūsu Saules sistēmas reģioni ir diezgan blīvi "aprīkoti" ar daudziem maziem debess ķermeņiem, piemēram, asteroīdiem un komētām, kuru masa ir pietiekami maza, lai tos tuvinātu mūsu planētai, izmantojot atbilstošas un diezgan reālistiskas tehnoloģijas attīstības ziņā.
Ar ļoti rūpīgu trajektorijas kļūdainu aprēķinu ir pilnīgi iespējams izmantot tā dēvēto "delta-v-pārvietošanas" metodi, kad tuvu ķermenim tuvojoties, neliels ķermenis var tikt novirzīts no savas orbītas, kas mūsu planētai nodrošinās daudz lielāku impulsu. Tas viss, protams, izklausās ļoti forši, taču tika veikti iepriekšējie pētījumi, kas noskaidroja, ka šajā gadījumā mums būs vajadzīgs miljons tik tuvu asteroīdu eju, un katram no tiem jānotiek vairāku tūkstošu gadu intervālā, pretējā gadījumā mēs nokavēsimies līdz tam laikam kad Saule izplešas tik daudz, ka dzīve uz Zemes kļūs neiespējama.
secinājumi
No visām šodien aprakstītajām iespējām visreālāk šķiet izmantot vairākus asteroīdus gravitācijas palīdzībai. Tomēr nākotnē gaismas izmantošana, protams, var kļūt par piemērotāku alternatīvu, ja mēs iemācīsimies izveidot milzu kosmiskās struktūras vai superjaudīgas lāzera sistēmas. Jebkurā gadījumā šīs tehnoloģijas var būt noderīgas arī mūsu turpmākajai kosmosa izpētei.
Un tomēr, neskatoties uz teorētisko iespēju un praktiskas iespējamības iespējamību nākotnē, mums, vispiemērotākais glābiņa variants būs pārvietošanās uz citu planētu, piemēram, uz to pašu Marsu, kurš var izdzīvot mūsu Saules nāvē. Galu galā cilvēce jau sen to aplūko kā mūsu civilizācijas potenciālās otrās mājas. Un, ja jūs arī apsveriet, cik grūti būs īstenot Zemes orbītas pārvietošanas ideju, Marsa kolonizācija un iespēja to pārveidot, lai planētai nodrošinātu apdzīvojamu izskatu, var nešķist tik grūts uzdevums.