V čínském sci-fi filmu Putování po Zemi, vydaném společností Netflix, se lidstvo pomocí obrovských motorů instalovaných po celé planetě pokouší změnit orbitu Země, aby se zabránilo její destrukci umírajícím a rozšiřujícím se sluncem, a také aby se zabránilo střetu s Jupiterem … Takový scénář vesmírné apokalypsy se může jednoho dne skutečně stát. Asi za 5 miliard let bude naše Slunce vyčerpáno palivo pro termonukleární reakci, rozšíří se a pravděpodobně pohltí naši planetu. Samozřejmě ještě dříve zemřeme všichni na globální nárůst teploty, ale změna orbity Země může být ve skutečnosti tím správným řešením, jak se teoreticky vyhnout katastrofě.
Jak ale dokáže lidstvo vyrovnat se s tak mimořádně složitým inženýrským úkolem? Technik kosmických systémů Matteo Ceriotti z University of Glasgow sdílel několik možných scénářů na stránkách The Conversetion.
Předpokládejme, že naším úkolem je přemístit orbitu Země a přemístit ji od Slunce asi o polovinu vzdálenosti od jeho současné polohy, zhruba na místo, kde je nyní Mars. Přední vesmírné agentury na celém světě již dlouho uvažují a dokonce pracují na myšlence vysídlení malých nebeských těles (asteroidů) ze svých drah, což v budoucnu pomůže chránit Zemi před vnějšími dopady. Některé možnosti nabízejí velmi destruktivní řešení: jaderný výbuch poblíž asteroidu nebo na jeho povrchu; použití „kinetického nárazového tělesa“, jehož roli může hrát například kosmická loď zaměřená na střet s objektem vysokou rychlostí, aby se změnila jeho trajektorie. Ale pokud jde o Zemi, tyto možnosti rozhodně nebudou fungovat kvůli jejich ničivé povaze.
V rámci jiných přístupů se navrhuje stáhnout asteroidy z nebezpečné trajektorie pomocí kosmické lodi, která bude působit jako remorkéry, nebo pomocí větších kosmických lodí, které díky své gravitaci stáhnou nebezpečný předmět ze Země. Opět to nebude fungovat se Zemí, protože množství objektů bude zcela nesrovnatelné.
Elektrické motory
Pravděpodobně se spolu uvidíte, ale Země jsme z naší oběžné dráhy vysídleli už dlouhou dobu. Pokaždé, když jiná sonda opustí naši planetu, aby studovala další světy sluneční soustavy, její nosná raketa vytvoří nepatrný (samozřejmě na planetární stupnici) impulz a působí na Zemi, tlačí ji ve směru opačném k jeho pohybu. Příkladem je výstřel ze zbraně a výsledný zpětný ráz. Naštěstí pro nás (ale bohužel pro náš „plán posunu oběžné dráhy Země“) je tento efekt pro planetu téměř neviditelný.
Propagační video:
V současnosti je nejvýkonnější raketou na světě americký Falcon Heavy od SpaceX. Abychom mohli použít výše popsanou metodu k přesunutí oběžné dráhy Země na Mars, budeme potřebovat asi 300 milionů startů těchto nosičů při plném zatížení. Hmotnost materiálů potřebných k vytvoření všech těchto raket bude navíc odpovídat 85 procentům hmotnosti samotné planety.
Použití elektrických motorů, zejména iontových, které uvolňují proud nabitých částic, v důsledku čehož dochází ke zrychlení, bude účinnějším způsobem udělování zrychlení hmotě. A pokud nainstalujeme několik takových motorů na jednu stranu naší planety, může naše stará Země Země opravdu jít na cestu přes sluneční soustavu.
Pravda, v tomto případě budou vyžadovány motory skutečně gigantických rozměrů. Budou muset být instalovány v nadmořské výšce asi 1000 km nad mořskou atmosférou, ale zároveň bezpečně připevněny k povrchu planety, aby na ni mohla být přenesena tlačná síla. Navíc, i když je iontový paprsek vystřelen rychlostí 40 kilometrů za sekundu v požadovaném směru, stále musíme vysunout ekvivalent 13 procent zemské hmoty jako iontové částice, abychom přesunuli zbývajících 87 procent hmotnosti planety.
Lehká plachta
Protože světlo nese hybnost, ale nemá žádnou hmotu, můžeme k přemístění planety použít také velmi silný spojitý a zaostřený paprsek světla, jako je laser. V tomto případě bude možné použít energii samotného Slunce, aniž by bylo jakýmkoli způsobem využíváno množství samotné Země. Ale i s neuvěřitelně výkonným laserovým zařízením o výkonu 100 gigawattů, které je plánováno na použití v projektu Špičkový Starshot, ve kterém vědci chtějí poslat malou kosmickou sondu do naší hvězdy pomocí laserového paprsku, budeme potřebovat nepřetržitý laserový puls tři kvintiliony let abychom dosáhli cíle změny orbity.
Sluneční světlo se může odrazit přímo z obří sluneční plachty, která bude ve vesmíru, ale bude ukotvena na Zemi. V rámci minulého výzkumu vědci zjistili, že by to vyžadovalo reflexní disk 19krát větší, než je průměr naší planety. Ale v tomto případě, k dosažení výsledku, budete muset počkat asi jednu miliardu let.
Meziplanetární kulečník
Další možnou možností pro odstranění Země z její současné oběžné dráhy je známý způsob výměny hybnosti mezi dvěma rotujícími tělesy za účelem změny jejich zrychlení. Tato technika se také nazývá gravitační pomoc. Tato metoda se často používá v meziplanetárních výzkumných misích. Například kosmická loď Rosetta, která navštívila kometu 67P v letech 2014–2016, jako součást své desetileté cesty k objektu studie, použila gravitační asistenci kolem Země dvakrát, v roce 2005 a 2007.
Výsledkem bylo, že zemské gravitační pole pokaždé přineslo Rosetě zvýšené zrychlení, čehož by nebylo možné dosáhnout pouze pomocí motorů samotného přístroje. V rámci těchto gravitačních manévrů Země také získala opačnou a rovnoměrnou akceleraci, samozřejmě to však nemělo žádný měřitelný účinek vzhledem k hmotnosti samotné planety.
Co když použijeme stejný princip, ale s něčím masivnějším než kosmická loď? Například stejné asteroidy mohou pod vlivem gravitace Země určitě změnit své trajektorie. Ano, jednorázový vzájemný vliv na oběžné dráze Země bude zanedbatelný, ale tuto akci lze mnohokrát opakovat, aby se nakonec změnila poloha oběžné dráhy naší planety.
Některé oblasti naší sluneční soustavy jsou velmi hustě „vybaveny“mnoha malými nebeskými tělesy, jako jsou asteroidy a komety, jejichž hmota je dostatečně malá na to, aby je přiblížila naší planetě pomocí vhodných a zcela realistických technologií z hlediska vývoje.
Při velmi pečlivém výpočtu trajektorie je docela možné použít tzv. Metodu „delta-v-displacement“, kdy malé tělo může být přemístěno ze své oběžné dráhy v důsledku blízkého přístupu k Zemi, což poskytne naší planetě mnohem větší hybnost. To vše samozřejmě zní velmi dobře, ale byly provedeny dřívější studie, které prokázaly, že v tomto případě bychom potřebovali milion takových těsných asteroidních průchodů, a každý z nich musí nastat v intervalu několika tisíc let, jinak budeme do té doby pozdě když se Slunce natolik rozšíří, že život na Zemi bude nemožný.
závěry
Ze všech dnes popsaných možností se zdá být nejrealističtější použití více asteroidů pro gravitační asistenci. V budoucnosti se však použití světla může stát vhodnější alternativou, pokud se naučíme, jak vytvářet obří vesmírné struktury nebo super-výkonné laserové systémy. V každém případě mohou být tyto technologie také užitečné pro náš budoucí průzkum vesmíru.
A přesto, navzdory teoretické možnosti a pravděpodobnosti praktické proveditelnosti v budoucnosti, pro nás bude možná nejvhodnější možností záchrany přesídlení na jinou planetu, například na stejný Mars, který může přežít smrt našeho Slunce. Koneckonců, lidstvo na to dlouho pohlíží jako na potenciální druhý domov naší civilizace. A pokud také uvažujete o tom, jak obtížné bude realizovat myšlenku přemístění orbity Země, kolonizace Marsu a možnost terraformovat ho, aby poskytla planetě více obyvatelného vzhledu, se nemusí zdát jako takový obtížný úkol.