რა მოუვა დედამიწას ორბიტალური ცვლის შემდეგ? ინჟინრის შეხედულება

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

ჩინურ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმში მოხეტიალე დედამიწა, რომელიც Netflix-მა გამოუშვა, კაცობრიობა, პლანეტის ირგვლივ დაყენებული უზარმაზარი ძრავების გამოყენებით, ცდილობს შეცვალოს დედამიწის ორბიტა, რათა თავიდან აიცილოს მისი განადგურება მომაკვდავი და გაფართოებული მზის მიერ, ასევე თავიდან აიცილოს შეჯახება იუპიტერთან… კოსმოსური აპოკალიფსის ასეთი სცენარი შეიძლება ერთ დღეს რეალურად მოხდეს. დაახლოებით 5 მილიარდ წელიწადში ჩვენს მზეს საწვავი ამოიწურება თერმობირთვული რეაქციისთვის, ის გაფართოვდება და, დიდი ალბათობით, გადაყლაპავს ჩვენს პლანეტას. რა თქმა უნდა, კიდევ უფრო ადრე, ჩვენ ყველა დავიხოცებით ტემპერატურის გლობალური მატებით, მაგრამ დედამიწის ორბიტის შეცვლა შესაძლოა მართლაც აუცილებელი გამოსავალი იყოს კატასტროფის თავიდან ასაცილებლად, ყოველ შემთხვევაში, თეორიულად.

მაგრამ როგორ შეუძლია კაცობრიობა გაუმკლავდეს ასეთ უკიდურესად რთულ საინჟინრო ამოცანას? კოსმოსური სისტემების ინჟინერმა მატეო კერიოტიმ გლაზგოს უნივერსიტეტიდან გააზიარა რამდენიმე შესაძლო სცენარი The Conversetion-ის გვერდებზე.

დავუშვათ, ჩვენი ამოცანაა დედამიწის ორბიტის გადაადგილება, მზიდან მისი ამჟამინდელი მდებარეობიდან დაახლოებით ნახევარი მანძილის დაშორებით, დაახლოებით იქ, სადაც მარსი არის ახლა. მსოფლიოს წამყვანი კოსმოსური სააგენტოები დიდი ხანია განიხილავენ და მუშაობენ მცირე ციური სხეულების (ასტეროიდების) მათი ორბიტიდან გადაადგილების იდეაზე, რაც მომავალში ხელს შეუწყობს დედამიწის დაცვას გარე ზემოქმედებისგან. ზოგიერთი ვარიანტი გვთავაზობს უაღრესად დესტრუქციულ გადაწყვეტას: ბირთვული აფეთქება ასტეროიდთან ახლოს ან მის მახლობლად; „კინეტიკური ზემოქმედების“გამოყენება, რომლის როლი, მაგალითად, შეიძლება შეასრულოს კოსმოსურმა ხომალდმა, რომელიც მიმართულია ობიექტთან მაღალი სიჩქარით შეჯახებაზე მისი ტრაექტორიის შესაცვლელად. მაგრამ რაც შეეხება დედამიწას, ეს ვარიანტები ნამდვილად არ იმუშავებს მათი დესტრუქციული ბუნების გამო.

სხვა მიდგომების ფარგლებში შემოთავაზებულია ასტეროიდების გაყვანა სახიფათო ტრაექტორიიდან კოსმოსური ხომალდის გამოყენებით, რომლებიც იმოქმედებენ როგორც ბუქსირები, ან უფრო დიდი კოსმოსური ხომალდების დახმარებით, რომლებიც თავიანთი სიმძიმის გამო, საშიშ ობიექტს დედამიწიდან გამოიყვანენ. ისევ და ისევ, ეს არ იმუშავებს დედამიწასთან, რადგან ობიექტების მასა სრულიად შეუდარებელი იქნება.

ელექტროძრავები

თქვენ ალბათ დაინახავთ ერთმანეთს, მაგრამ ჩვენ უკვე დიდი ხანია დედამიწას ჩვენი ორბიტიდან ვანაცვლებთ. ყოველ ჯერზე, როდესაც სხვა ზონდი ტოვებს ჩვენს პლანეტას მზის სისტემის სხვა სამყაროების შესასწავლად, მას გადამზიდავი რაკეტა ქმნის პატარა (პლანეტარული მასშტაბით, რა თქმა უნდა) იმპულსს და მოქმედებს დედამიწაზე, უბიძგებს მას მისი მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით. მაგალითად არის გასროლა იარაღიდან და შედეგად უკუგდება. ჩვენთვის საბედნიეროდ (მაგრამ სამწუხაროდ ჩვენი „დედამიწის ორბიტის გადაადგილების გეგმისთვის“) ეს ეფექტი თითქმის უხილავია პლანეტისთვის.

ამ დროისთვის მსოფლიოში ყველაზე მაღალი ხარისხის რაკეტა არის ამერიკული Falcon Heavy SpaceX-ისგან. მაგრამ ჩვენ დაგვჭირდება ამ მატარებლების დაახლოებით 300 კვინტილიონი გაშვება სრული დატვირთვით, რათა გამოვიყენოთ ზემოთ აღწერილი მეთოდი დედამიწის ორბიტის მარსზე გადასატანად. უფრო მეტიც, ყველა ამ რაკეტის შესაქმნელად საჭირო მასალების მასა თავად პლანეტის მასის 85 პროცენტის ექვივალენტური იქნება.

მასაზე აჩქარების გადაცემის უფრო ეფექტური გზა იქნება ელექტროძრავების, კერძოდ იონური ძრავების გამოყენება, რომლებიც ათავისუფლებენ დამუხტული ნაწილაკების ნაკადს, რის გამოც ხდება აჩქარება.და თუ ჩვენ დავაყენებთ რამდენიმე ასეთ ძრავას ჩვენი პლანეტის ერთ მხარეს, ჩვენი მოხუცი დედამიწელი ნამდვილად შეძლებს მზის სისტემაში მოგზაურობას.

მართალია, ამ შემთხვევაში საჭირო იქნება მართლაც გიგანტური ზომების ძრავები. ისინი უნდა დამონტაჟდეს ზღვის დონიდან დაახლოებით 1000 კილომეტრის სიმაღლეზე, დედამიწის ატმოსფეროს გარეთ, მაგრამ ამავე დროს უსაფრთხოდ დამაგრდეს პლანეტის ზედაპირზე ისე, რომ მასზე ბიძგების ძალა გადაეცეს. გარდა ამისა, იმ შემთხვევაშიც კი, თუ იონური სხივი წამში 40 კილომეტრით გამოიდევნება სასურველ მიმართულებით, ჩვენ მაინც გვჭირდება დედამიწის მასის 13 პროცენტის ექვივალენტი იონური ნაწილაკების სახით ამოვაგდოთ პლანეტის მასის დარჩენილი 87 პროცენტი.

მსუბუქი იალქანი

ვინაიდან სინათლე ატარებს იმპულსს, მაგრამ არ აქვს მასა, ჩვენ ასევე შეგვიძლია გამოვიყენოთ ძალიან ძლიერი უწყვეტი და ფოკუსირებული სინათლის სხივი, როგორიცაა ლაზერი, პლანეტის გადასაადგილებლად. ამ შემთხვევაში შესაძლებელი იქნება თვით მზის ენერგიის გამოყენება, თვით დედამიწის მასის არანაირად გამოყენების გარეშე. მაგრამ წარმოუდგენლად მძლავრი 100 გიგავატიანი ლაზერული სისტემითაც კი, რომლის გამოყენებაც დაგეგმილია Starshot პროექტში, რომელშიც მეცნიერებს სურთ გაუგზავნონ პატარა კოსმოსური ზონდი ჩვენს სისტემასთან უახლოეს ვარსკვლავთან ლაზერის სხივის გამოყენებით, დაგვჭირდება სამი. კვინტილიონი წლის უწყვეტი ლაზერული პულსი ჩვენი ორბიტის შებრუნების მიზნის მისაღწევად.

მზის შუქი შეიძლება აისახოს პირდაპირ გიგანტური მზის იალქნიდან, რომელიც იქნება კოსმოსში, მაგრამ მიმაგრებულია დედამიწაზე. როგორც წარსული კვლევის ნაწილი, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ამას დასჭირდება ამრეკლავი დისკი, რომელიც 19-ჯერ აღემატება ჩვენს პლანეტის დიამეტრს. მაგრამ ამ შემთხვევაში, შედეგის მისაღწევად, მოგიწევთ დაახლოებით ერთი მილიარდი წლის ლოდინი.

პლანეტათაშორისი ბილიარდი

დედამიწის ამჟამინდელი ორბიტიდან ამოღების კიდევ ერთი შესაძლო ვარიანტია ორ მბრუნავ სხეულს შორის იმპულსის გაცვლის ცნობილი მეთოდი მათი აჩქარების შესაცვლელად. ეს ტექნიკა ასევე ცნობილია როგორც გრავიტაციის დამხმარე. ეს მეთოდი ხშირად გამოიყენება პლანეტათაშორის კვლევით მისიებში. მაგალითად, კოსმოსურმა ხომალდმა Rosetta-მ, რომელიც ეწვია კომეტა 67P-ს 2014-2016 წლებში, კვლევის ობიექტამდე ათწლიანი მოგზაურობის ფარგლებში, ორჯერ გამოიყენა გრავიტაციული დახმარება დედამიწის გარშემო, 2005 და 2007 წლებში.

შედეგად, დედამიწის გრავიტაციული ველი ყოველ ჯერზე აძლევდა გაზრდილ აჩქარებას როზეტას, რისი მიღწევაც შეუძლებელი იქნებოდა მხოლოდ თავად აპარატის ძრავების გამოყენებით. დედამიწამ ასევე მიიღო საპირისპირო და თანაბარი აჩქარების იმპულსი ამ გრავიტაციული მანევრების ფარგლებში, თუმცა, რა თქმა უნდა, ამას არ ჰქონდა გაზომვადი ეფექტი თავად პლანეტის მასის გამო.

მაგრამ რა მოხდება, თუ იყენებთ იმავე პრინციპს, მაგრამ უფრო მასიური, ვიდრე კოსმოსური ხომალდი? მაგალითად, იგივე ასტეროიდებს შეუძლიათ შეცვალონ თავიანთი ტრაექტორია დედამიწის გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. დიახ, დედამიწის ორბიტაზე ერთჯერადი ურთიერთგავლენა უმნიშვნელო იქნება, მაგრამ ეს მოქმედება შეიძლება ბევრჯერ განმეორდეს, რათა საბოლოოდ შეიცვალოს ჩვენი პლანეტის ორბიტის პოზიცია.

ჩვენი მზის სისტემის გარკვეული რეგიონები საკმაოდ მჭიდროდ არის "აღჭურვილი" მრავალი პატარა ციური სხეულებით, როგორიცაა ასტეროიდები და კომეტები, რომელთა მასა საკმარისად მცირეა იმისათვის, რომ ისინი მიუახლოვდეს ჩვენს პლანეტას განვითარების თვალსაზრისით შესაბამისი და საკმაოდ რეალისტური ტექნოლოგიების გამოყენებით.

ტრაექტორიის ძალიან ფრთხილად გაანგარიშებით, სავსებით შესაძლებელია გამოვიყენოთ ეგრეთ წოდებული "დელტა-ვ- გადაადგილების" მეთოდი, როდესაც დედამიწასთან ახლო მიახლოების შედეგად შესაძლებელია პატარა სხეულის გადაადგილება ორბიტიდან. გაცილებით დიდ იმპულსს მისცემს ჩვენს პლანეტას. ეს ყველაფერი, რა თქმა უნდა, ძალიან მაგრად ჟღერს, მაგრამ ადრინდელი კვლევები ჩატარდა, რომელმაც დაადგინა, რომ ამ შემთხვევაში დაგვჭირდება მილიონი ასეთი ახლო ასტეროიდის გადასასვლელი და თითოეული მათგანი რამდენიმე ათასი წლის შუალედში უნდა მოხდეს, წინააღმდეგ შემთხვევაში ჩვენ ვიქნებით გვიან იმ დროისთვის, როდესაც მზე იმდენად ფართოვდება, რომ დედამიწაზე სიცოცხლე შეუძლებელი ხდება.

დასკვნები

დღეს აღწერილი ყველა ვარიანტიდან, გრავიტაციის დასახმარებლად მრავალი ასტეროიდის გამოყენება ყველაზე რეალურია.თუმცა, მომავალში სინათლის გამოყენება შეიძლება გახდეს უფრო შესაფერისი ალტერნატივა, რა თქმა უნდა, თუ ვისწავლით როგორ შევქმნათ გიგანტური კოსმოსური სტრუქტურები ან სუპერ ძლიერი ლაზერული სისტემები. ნებისმიერ შემთხვევაში, ეს ტექნოლოგიები შესაძლოა სასარგებლო იყოს ჩვენი მომავალი კოსმოსური კვლევისთვის.

და მაინც, თეორიული შესაძლებლობისა და მომავალში პრაქტიკული მიზანშეწონილობის მიუხედავად, ჩვენთვის, ალბათ, ყველაზე შესაფერისი ვარიანტი გადარჩენისთვის იქნება სხვა პლანეტაზე გადასახლება, მაგალითად, იგივე მარსზე, რომელსაც შეუძლია გადარჩეს ჩვენი მზის სიკვდილს. ყოველივე ამის შემდეგ, კაცობრიობა დიდი ხანია უყურებს მას, როგორც ჩვენი ცივილიზაციის პოტენციურ მეორე სახლს. და თუ გავითვალისწინებთ იმასაც, თუ რამდენად რთული იქნება დედამიწის ორბიტის გადაადგილების იდეის განხორციელება, მარსის კოლონიზაცია და მისი ტერაფორმირების შესაძლებლობა, რათა პლანეტას უფრო სასიცოცხლო იერსახე მისცეს, შესაძლოა არც ისე რთული ჩანდეს.