Vai ir iespējams izkustināt Zemi no tās orbītas? Atbild raķešu zinātnieks (12)

Kā to varētu izdarīt no inženierijas viedokļa? Uz šo jautājumu izdevumā “The Conversation” centies atbildēt kosmosa sistēmu inženieris Mateo Čeriotti.

Pieņemsim, ka mēs vēlamies Zemes orbītu novirzīt par 50% tālāk no Saules nekā šobrīd. Mūsdienās ir izstrādātas tehnoloģijas, ar kuru palīdzību ir iespējams no savas orbītas izkustināt mazākus objektus, piemēram, asteroīdus, lai izvairītos no sadursmes ar tiem.

Dažas no tehnoloģijām ir balstītas uz impulsīvu un parasti destruktīvu rīcību, piemēram, kodolsprādzienu objekta tuvumā vai uz tā virsmas. Var izmantot arī tā saucamo “kinētisko triecienelementu”, proti, kādu kosmosa kuģi, kas lielā ātrumā uztriecas asteroīdam, izsitot to no savas orbītas. Protams, neviens no šiem veidiem neder Zemei, jo, kā jau minēts, tie ir destruktīvi.

Citu tehniku vidū ir rūpīga un nepārtraukta spiediena izdarīšana uz objektu, piemēram, velkoņa piemontēšana uz asteroīda virsmas vai asteroīda izbīdīšana no orbītas ar kosmosa kuģa palīdzību. Tiesa, arī šīs tehnikas neder mūsu planētai, jo tās masa, salīdzinot pat ar milzīgākajiem asteroīdiem, ir ārkārtīgi liela.

Elektriskie dzinēji

Patiesībā, mēs jau tagad pamazām it kā bīdām Zemi ārā no tās orbītas. Katru reizi, kad kāda zonde tiek palaista kosmosā, tas rada nelielu impulsu uz Zemi pretējā virzienā. Līdzīgi kā atsitiens, kas rodas izšaujot no ieroča. Par laimi vai nelaimi (šajā gadījumā), šie impulsi ir pārāk niecīgi, lai tiešām izkustinātu mūsu planētu no vietas.

SpaceX nesējraķete “Falcon Heavy” mūsdienās ir spēcīgākā raķete, tomēr mums vajadzētu 300 miljardus miljardu raķešu pacelšanās spēka, lai nogādātu Zemi Marsa orbītā. Turklāt būtu nepieciešami 85% Zemes materiāla, lai izgatavotu visas nepieciešamās raķetes, tātad nekas daudz pāri nepaliktu.

Elektriskais dzinējs būtu daudz efektīvāks veids, kā paātrināt masu, īpaši ar jonu dzinēju, kas darbojas, izšaujot uzlādētu daļiņu plūsmu, kas savukārt stumj vajadzīgo ķermeni uz priekšu. Tātad teorētiski būtu iespējams ar šādiem dzinējiem vajadzīgajā virzienā virzīt arī mūsu planētu.

Gigantiskam dzinējam būtu jāatrodas 1000 kilometru virs jūras līmeņa, tomēr tam tāpat būtu jābūt cieši piestiprinātam pie Zemes. Pat ja jonu stars pareizajā virzienā šautos ar 40 kilometrus sekundē lielu ātrumu, joprojām būtu nepieciešams atbrīvoties no jonu daudzuma, kas ekvivalents 13% Zemes masas, lai izkustinātu atlikušos 87%.

Gaismas bura

Tā kā gaismai ir enerģija jeb inerce, bet nav masas, Zemes pārvietošanā varētu izmantot arī fokusētas gaismas staru jeb lāzeru. Vajadzīgā enerģija tiktu savākta no Saules, tāpēc nebūtu vajadzības patērēt Zemes masu. Tomēr, pat izmantojot milzīgāko iztēloto lāzera iekārtu, joprojām būtu nepieciešami trīs miljardi miljardu gadu tā nemitīgas darbības, lai sasniegtu kaut kādas orbitālas izmaiņas.

Tiesa, gaismu iespējams arī tiešā veidā izmantot no Saules, izmantojot tā saucamo gaismas buru, kas būtu novietota blakus Zemei. Pētnieki ir pierādījuši, ka būtu nepieciešams atstarojošs disks, kas ir 19 reizes lielāks par Zemes diametru, lai miljards gadu laikā panāktu orbitālas izmaiņas.

Starpplanētu biljards

Vēl viena labi zināma tehnika, kā diviem orbītā esošiem objektiem apmainīties ar inerci un izmainīt savu trajektoriju, ir tā saucamā gravitācijas katapulta. Tas ir manevrs, ko regulāri izmanto starpplanētu zondes. Piemēram, kosmosa kuģis “Rosetta” savā desmit gadu ilgajā ceļojumā uz komētu “67P” divas reizes izmantoja Zemes gravitāciju – 2005. un 2007. gadā.

Rezultātā Zemes gravitācijas laukums zondei piešķīra ievērojamu paātrinājumu, ko būtu neiespējami panākt ar dzinējiem. Zeme, savukārt tajos brīžos pretī saņēma ekvivalentu impulsu.

Tātad, ja mēs varētu izvedot šādu gravitācijas katapultu ar kādu krietni masīvāku objektu par kosmosa zondi, būtu iespējams mainīt Zemes orbītu.

Daži Saules sistēmas reģioni ir pilni ar mazākiem objektiem, piemēram, asteroīdiem un komētām, kuru masa bieži ir pietiekami neliela, lai tos varētu virzīt ar pašlaik pieejamajām tehnoloģijām. Tiesa, manipulēt ar lielākiem objektiem, mēs vēl nespējam.

Verdikts

No visām iespējām, gravitācijas katapulta pašlaik šķiet visreālākā. Tomēr nākotnē arī gaismas izmantošana varētu izrādīties atslēga, ja vien mēs izprātotu, kā uzbūvēt gigantiskas kosmosa struktūras vai superspēcīgus lāzera starus. To visu varētu izmantot arī kosmosa pētniecībā.

Kamēr tas viss ir tikai teorētiski iespējams, mums būtu prātīgāk izgudrot veidu, kā Zemes dzīvību transportēt uz mūsu tuvāko reālāko kaimiņu – Marsu.