Čo sa stane so Zemou po posune obežnej dráhy? Pohľad inžiniera

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

V čínskom sci-fi filme Wandering Earth, ktorý vydal Netflix, sa ľudstvo pomocou obrovských motorov inštalovaných okolo planéty pokúša zmeniť obežnú dráhu Zeme, aby sa vyhlo jej zničeniu umierajúcim a rozširujúcim sa Slnkom, ako aj zabrániť zrážke s Jupiterom… K takémuto scenáru kozmickej apokalypsy môže jedného dňa skutočne dôjsť. Asi o 5 miliárd rokov nášmu slnku dôjde palivo na termonukleárnu reakciu, rozšíri sa a s najväčšou pravdepodobnosťou pohltí našu planétu. Samozrejme, ešte skôr všetci zomrieme na globálne zvýšenie teploty, ale zmena obežnej dráhy Zeme môže byť skutočne nevyhnutným riešením, ako sa vyhnúť katastrofe, aspoň teoreticky.

Ako sa však ľudstvo dokáže vyrovnať s takou mimoriadne zložitou inžinierskou úlohou? Inžinier vesmírnych systémov Matteo Ceriotti z University of Glasgow sa na stránkach The Conversetion podelil o niekoľko možných scenárov.

Predpokladajme, že našou úlohou je posunúť obežnú dráhu Zeme tak, že ju posunieme od Slnka asi o polovicu vzdialenosti od jej súčasnej polohy približne tam, kde je teraz Mars. Popredné vesmírne agentúry na celom svete už dlho zvažujú a dokonca pracujú na myšlienke vytesnenia malých nebeských telies (asteroidov) z ich obežných dráh, čo v budúcnosti pomôže chrániť Zem pred vonkajšími vplyvmi. Niektoré možnosti ponúkajú vysoko deštruktívne riešenie: jadrový výbuch v blízkosti alebo na asteroide; použitie „kinetického impaktora“, ktorého úlohu môže zohrávať napríklad kozmická loď zameraná na zrážku s objektom pri vysokej rýchlosti, aby zmenila jeho trajektóriu. Ale čo sa týka Zeme, tieto možnosti určite nebudú fungovať pre ich deštruktívny charakter.

V rámci iných prístupov sa navrhuje stiahnuť asteroidy z nebezpečnej trajektórie pomocou kozmických lodí, ktoré budú pôsobiť ako remorkéry, alebo pomocou väčších kozmických lodí, ktoré svojou gravitáciou stiahnu nebezpečný objekt zo Zeme. Opäť to nebude fungovať so Zemou, pretože hmotnosť objektov bude úplne neporovnateľná.

Elektromotory

Pravdepodobne sa uvidíte, ale Zem z našej obežnej dráhy vytláčame už dlho. Zakaždým, keď ďalšia sonda opustí našu planétu, aby študovala iné svety slnečnej sústavy, nosná raketa, ktorá ju nesie, vytvorí malý (samozrejme v planetárnom meradle) impulz a pôsobí na Zem a tlačí ju v smere opačnom k jej pohybu. Príkladom je výstrel zo zbrane a z toho vyplývajúci spätný ráz. Našťastie pre nás (ale bohužiaľ pre náš „plán vytesniť obežnú dráhu Zeme“) je tento efekt pre planétu takmer neviditeľný.

V súčasnosti je najvýkonnejšou raketou na svete americký Falcon Heavy od SpaceX. Ale budeme potrebovať asi 300 kvintiliónov štartov týchto nosičov pri plnom zaťažení, aby sme mohli použiť vyššie opísanú metódu na posunutie obežnej dráhy Zeme k Marsu. Navyše množstvo materiálov potrebných na vytvorenie všetkých týchto rakiet bude zodpovedať 85 percentám hmotnosti samotnej planéty.

Efektívnejším spôsobom zrýchlenia hmoty bude použitie elektromotorov, najmä iónových, ktoré uvoľňujú prúd nabitých častíc, vďaka čomu dochádza k zrýchleniu. A ak na jednu stranu našej planéty nainštalujeme niekoľko takýchto motorov, naša stará pozemšťanka sa naozaj môže vydať na cestu slnečnou sústavou.

Je pravda, že v tomto prípade budú potrebné motory skutočne gigantických rozmerov. Bude ich potrebné nainštalovať vo výške okolo 1000 kilometrov nad morom, mimo zemskej atmosféry, no zároveň bezpečne upevniť na povrch planéty, aby sa naň mohla prenášať tlačná sila. Navyše, aj keď je iónový lúč vymrštený rýchlosťou 40 kilometrov za sekundu v požadovanom smere, stále potrebujeme vyvrhnúť ekvivalent 13 percent hmotnosti Zeme ako iónové častice, aby sme posunuli zvyšných 87 percent hmotnosti planéty.

Ľahká plachta

Keďže svetlo nesie hybnosť, ale nemá žiadnu hmotnosť, môžeme na posunutie planéty použiť aj veľmi silný súvislý a zaostrený lúč svetla, ako je laser. V tomto prípade bude možné využiť energiu samotného Slnka bez toho, aby sa akýmkoľvek spôsobom využila hmotnosť samotnej Zeme. Ale aj s neuveriteľne výkonným 100-gigawattovým laserovým systémom, ktorý sa plánuje použiť v projekte peakthrough Starshot, v ktorom chcú vedci pomocou laserového lúča poslať malú vesmírnu sondu k najbližšej hviezde nášho systému, budeme potrebovať tri Kvintilión rokov nepretržitého laserového pulzu, aby sme splnili náš cieľ zvrátenia obežnej dráhy.

Slnečné svetlo sa môže odrážať priamo od obrovskej slnečnej plachty, ktorá bude vo vesmíre, ale ukotvená na Zemi. V rámci predchádzajúceho výskumu vedci zistili, že by si to vyžadovalo reflexný disk s priemerom 19-krát väčším ako je priemer našej planéty. Ale v tomto prípade, aby ste dosiahli výsledok, budete musieť počkať asi jednu miliardu rokov.

Medziplanetárny biliard

Ďalšou možnou možnosťou, ako odstrániť Zem z jej súčasnej obežnej dráhy, je známy spôsob výmeny hybnosti medzi dvoma rotujúcimi telesami na zmenu ich zrýchlenia. Táto technika je známa aj ako gravitačná asistencia. Táto metóda sa často používa pri medziplanetárnych výskumných misiách. Napríklad kozmická loď Rosetta, ktorá v rokoch 2014-2016 navštívila kométu 67P, v rámci svojej desaťročnej cesty k objektu skúmania, použila gravitačnú asistenciu okolo Zeme dvakrát, v roku 2005 a v roku 2007.

V dôsledku toho gravitačné pole Zeme zakaždým udelilo Rosette zvýšené zrýchlenie, ktoré by nebolo možné dosiahnuť iba s použitím motorov samotného zariadenia. Zem v rámci týchto gravitačných manévrov dostala aj opačnú a rovnakú akceleračnú hybnosť, to však, samozrejme, nemalo merateľný vplyv vzhľadom na hmotnosť samotnej planéty.

Čo ak však použijete rovnaký princíp, ale s niečím masívnejším ako kozmická loď? Napríklad tie isté asteroidy môžu určite zmeniť svoje trajektórie pod vplyvom zemskej gravitácie. Áno, jednorazový vzájomný vplyv na obežnú dráhu Zeme bude bezvýznamný, ale táto akcia sa môže mnohokrát opakovať, aby sa v konečnom dôsledku zmenila poloha obežnej dráhy našej planéty.

Určité oblasti našej slnečnej sústavy sú pomerne husto „vybavené“mnohými malými nebeskými telesami, ako sú asteroidy a kométy, ktorých hmotnosť je dostatočne malá na to, aby sa pomocou vhodných a z hľadiska vývoja celkom realistických technológií priblížili k našej planéte.

Pri veľmi starostlivom výpočte dráhy je celkom možné použiť takzvanú metódu „delta-v-displacement“, kedy môže dôjsť k posunutiu malého telesa zo svojej dráhy v dôsledku blízkeho priblíženia k Zemi, ktoré poskytne našej planéte oveľa väčší impulz. To všetko, samozrejme, znie veľmi cool, ale boli vykonané skoršie štúdie, ktoré preukázali, že v tomto prípade by sme potrebovali milión takýchto blízkych prechodov asteroidov a každý z nich musí nastať v intervale niekoľkých tisícok rokov, inak budeme neskoro v tom čase, keď sa Slnko rozpína natoľko, že život na Zemi sa stáva nemožným.

závery

Zo všetkých dnes opísaných možností sa použitie viacerých asteroidov na asistenciu gravitácie javí ako najreálnejšie. Vhodnejšou alternatívou sa však v budúcnosti môže stať využitie svetla, samozrejme, ak sa naučíme vytvárať obrie kozmické štruktúry alebo supervýkonné laserové systémy. V každom prípade môžu byť tieto technológie užitočné aj pre náš budúci vesmírny prieskum.

A napriek tomu, napriek teoretickej možnosti a pravdepodobnosti praktickej uskutočniteľnosti v budúcnosti, pre nás možno najvhodnejšou možnosťou na záchranu by bolo presídlenie na inú planétu, napríklad na rovnaký Mars, ktorý môže prežiť smrť nášho Slnka. Veď ľudstvo sa naň už dlho pozerá ako na potenciálny druhý domov našej civilizácie. A ak zvážite aj to, aké ťažké bude realizovať myšlienku posunutia obežnej dráhy Zeme, kolonizácia Marsu a možnosť jeho terraformácie, aby mala planéta obývateľnejší vzhľad, sa nemusí zdať až taká náročná úloha.