Орбиталык жылыштан кийин Жер эмне болот? Инженердин көз карашы

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Netflix чыгарган кытай илимий фантастикалык фильминде адамзат планетанын айланасында орнотулган эбегейсиз кыймылдаткычтарды колдонуп, өлүп жаткан жана кеңейип бара жаткан Күн тарабынан талкаланып калбаш үчүн, ошондой эле Юпитер менен кагылышуудан сактануу үчүн Жердин орбитасын өзгөртүүгө аракет кылат… Космостук апокалипсистин мындай сценарийи бир күнү чындап болушу мүмкүн. Болжол менен 5 миллиард жылдан кийин биздин күндүн термоядролук реакциясы үчүн отун түгөнөт, ал кеңейет жана, кыязы, биздин планетаны жутуп алат. Албетте, андан да мурда биз баарыбыз температуранын глобалдык көтөрүлүшүнөн өлөбүз, бирок Жердин орбитасын өзгөртүү, жок эле дегенде, теориялык жактан катастрофаны болтурбоо үчүн зарыл болгон чечим болушу мүмкүн.

Бирок адамзат мындай өтө татаал инженердик милдетти кантип көтөрө алат? Глазго университетинен космостук системалардын инженери Маттео Сериотти The Conversetion баракчаларында бир нече мүмкүн болгон сценарийлер менен бөлүштү.

Биздин милдет Жердин орбитасын жылдырып, аны Күндөн азыркы жайгашкан жеринен жарымына жакын аралыкка, Марс азыр турган жерге чейин жылдыруу деп коёлу. Дүйнө жүзүндөгү алдыңкы космостук агенттиктер келечекте Жерди тышкы таасирлерден коргоого жардам бере турган кичинекей асман телолорун (астероиддерди) орбиталарынан сүрүп чыгаруу идеясын көптөн бери ойлонуп, атүгүл иштеп жатышат. Кээ бир варианттар өтө кыйратуучу чечимди сунуштайт: астероиддин жанында же анын үстүндө ядролук жарылуу; «кинетикалык импульсторду» колдонуу, анын ролун, мисалы, анын траекториясын өзгөртүү үчүн жогорку ылдамдыкта объект менен кагылууга багытталган космостук аппарат аткара алат. Бирок Жерге келсек, бул варианттар, албетте, кыйратуучу мүнөзүнөн улам иштебейт.

Башка ыкмалардын алкагында астероиддерди кооптуу траекториядан буксирдин милдетин аткара турган космостук аппараттардын жардамы менен же тартылуу күчү менен Жерден коркунучтуу объектти алып кете турган чоңураак космостук кораблдердин жардамы менен алып чыгуу сунушталууда. Дагы, бул Жер менен иштебейт, анткени объекттердин массасы таптакыр теңдешсиз болот.

Электр кыймылдаткычтары

Сиз балким бири-бириңизди көрөсүз, бирок биз көптөн бери Жерди орбитабыздан сүрүп келе жатабыз. Күн системасынын башка дүйнөлөрүн изилдөө үчүн планетабыздан башка зонд кеткен сайын, аны алып жүргөн ракета ташуучу кичинекей (албетте, планеталык масштабда) импульс жаратат жана Жерге аракет кылып, аны кыймылына карама-каршы багытта түртөт. Мисал куралдан атылган ок жана анын натыйжасында артка кайтуу. Бактыга жараша биз үчүн (бирок тилекке каршы биздин "Жердин орбитасын алмаштыруу планы" үчүн) бул эффект планетага дээрлик көрүнбөйт.

Учурда дүйнөдөгү эң жогорку эффективдүү ракета - SpaceX компаниясынын америкалык Falcon Heavy ракетасы. Бирок Жердин орбитасын Марска жылдыруу үчүн жогоруда сүрөттөлгөн ыкманы колдонуу үчүн бул ташыгычтарды толук жүктөөдө болжол менен 300 квинтиллион учуруу керек болот. Болгондо да бул ракеталардын баарын жасоо үчүн керектүү материалдардын массасы планетанын өзүнүн массасынын 85 пайызына барабар болот.

Электр кыймылдаткычтарын, атап айтканда, иондук кыймылдаткычтарды колдонуу, заряддалган бөлүкчөлөрдүн агымын бөлүп чыгаруучу, анын натыйжасында тездетүү пайда болот, массага ылдамданууну берүүнүн натыйжалуу жолу болот. Ал эми планетабыздын бир тарабына ушундай бир нече кыймылдаткычтарды орнотсок, биздин кемпирибиз чындап эле Күн системасы аркылуу саякатка чыга алат.

Ырас, бул учурда, чынында эле, гиганттык өлчөмдөгү кыймылдаткычтар талап кылынат. Аларды деңиз деңгээлинен болжол менен 1000 километр бийиктикте, жердин атмосферасынын сыртында орнотуу керек, бирок ошол эле учурда планетанын бетине бекем бекитилип, түртүүчү күч ага өткөрүлөт. Кошумчалай кетсек, ион нуру секундасына 40 километр ылдамдыкта каалаган тарапка чыгарылса дагы, планетанын массасынын калган 87 пайызын жылдыруу үчүн Жердин массасынын 13 пайызына барабар иондук бөлүкчөлөрдү чыгаруу керек.

Жеңил парус

Жарык импульсту алып жүрөт, бирок массасы жок болгондуктан, биз планетаны жылдыруу үчүн лазер сыяктуу абдан күчтүү үзгүлтүксүз жана багытталган жарык шооласын да колдоно алабыз. Бул учурда Жердин массасын эч кандай түрдө колдонбостон, Күндүн энергиясын колдонууга мүмкүн болот. Бирок укмуштуудай күчтүү 100 гигаватттык лазер системасы менен, ал тургай, илимпоздор лазер нурунун жардамы менен биздин системага эң жакын жылдызга кичинекей космостук зонд жөнөткүсү келген Starshot долбоорунда колдонулушу пландаштырылган, бизге үч керек болот. биздин орбитаны тескери максатка жетүү үчүн квиниллион жылдык үзгүлтүксүз лазердик импульс.

Күн нуру мейкиндикте боло турган, бирок Жерге казыктай турган алп күн парусунан түздөн-түз чагылдырылышы мүмкүн. Өткөн изилдөөлөрдүн бир бөлүгү катары, илимпоздор бул үчүн биздин планетанын диаметринен 19 эсе чоң чагылдыруучу диск талап кылынарын аныкташкан. Бирок бул учурда, натыйжага жетүү үчүн, болжол менен бир миллиард жыл күтүүгө туура келет.

Планеталар аралык бильярд

Жерди азыркы орбитасынан алып чыгуунун дагы бир мүмкүн болгон варианты, эки айлануучу дененин ылдамдыгын өзгөртүү үчүн импульсту алмаштыруунун белгилүү ыкмасы болуп саналат. Бул техника тартылуу жардам катары да белгилүү. Бул ыкма көбүнчө планеталар аралык изилдөө миссияларында колдонулат. Мисалы, 2014-2016-жылдары 67P кометасына барган Rosetta космостук аппараты изилдөө объектисине болгон он жылдык сапарынын алкагында Жерди эки жолу, 2005-жылы жана 2007-жылы гравитациялык жардамды колдонгон.

Натыйжада, Жердин гравитациялык талаасы ар бир жолу Розеттага жогорулаган ылдамданууну берип турду, бул аппараттын кыймылдаткычтарын гана колдонуу менен жетишүү мүмкүн эмес болчу. Жер да бул гравитациялык маневрлердин алкагында карама-каршы жана бирдей ылдамдануу импульсун алган, бирок, албетте, бул планетанын өзүнүн массасынан улам өлчөнө турган эч кандай таасир тийгизген эмес.

Бирок, эгер сиз ошол эле принципти колдонсоңузчу, бирок космостук кемеге караганда массивдүүрөөк нерсе менен? Мисалы, ошол эле астероиддер, албетте, жердин тартылуу күчү таасири астында өз траекториясын өзгөртө алат. Ооба, Жердин орбитасына бир жолку өз ара таасири анчалык деле чоң эмес, бирок акыры биздин планетанын орбитасынын абалын өзгөртүү үчүн бул аракет көп жолу кайталанышы мүмкүн.

Биздин Күн системасынын айрым аймактары астероиддер жана кометалар сыяктуу көптөгөн майда асман телолору менен абдан тыгыз "жабдылган", алардын массасы аларды өнүктүрүү жагынан ылайыктуу жана бир топ реалдуу технологияларды колдонуу менен биздин планетага жакындатуу үчүн жетиштүү.

Траекторияны абдан кылдаттык менен эсептеп чыгуу менен «дельта-в-кычышуу» деп аталган ыкманы колдонууга толук мүмкүн, анда кичинекей дененин Жерге жакындашынын натыйжасында өзүнүн орбитасынан жылышы мүмкүн. биздин планетабызга алда канча зор импульс берет. Мунун баары, албетте, абдан сонун угулат, бирок буга чейин изилдөөлөр жүргүзүлүп, бул учурда бизге миллиондогон жакын астероиддер керек болот жана алардын ар бири бир нече миң жыл аралыгында болушу керек, антпесе биз кеч ошол убакта Күн ушунчалык кеңейип, Жердеги жашоо мүмкүн болбой калат.

корутундулар

Бүгүнкү сүрөттөлгөн варианттардын ичинен тартылуу күчү үчүн бир нече астероиддерди колдонуу эң реалдуу болуп көрүнөт. Бирок, келечекте, албетте, алп космостук структураларды же супер кубаттуу лазердик системаларды кантип түзүүнү үйрөнсөк, жарыкты колдонуу ылайыктуу альтернатива болуп калышы мүмкүн. Кандай болгон күндө да бул технологиялар биздин келечектеги космостук изилдөөбүз үчүн да пайдалуу болушу мүмкүн.

Жана дагы, теориялык мүмкүнчүлүккө жана келечекте практикалык ишке ашыруу ыктымалдыгына карабастан, биз үчүн, балким, куткарылуунун эң ылайыктуу варианты башка планетага, мисалы, ошол эле Марска көчүрүү болмок, ал биздин Күндүн өлүмүнөн аман кала алат. Анткени, адамзат эчактан бери аны биздин цивилизациянын потенциалдуу экинчи үйү катары карап келет. Жана ошондой эле Жердин орбитасын жылдыруу, Марсты колониялоо жана планетага жашоого ыңгайлуу көрүнүш берүү үчүн аны терраформалоо мүмкүнчүлүгүн ишке ашыруу канчалык кыйын болорун эске алсаңыз, мынчалык кыйын иш эместей сезилиши мүмкүн.