Orbital siljishdan keyin Yer nima bo'ladi? Muhandisning fikri

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Netflix tomonidan chiqarilgan Xitoyning “Ayyor yuruvchi Yer” ilmiy-fantastik filmida insoniyat sayyora atrofida o‘rnatilgan ulkan dvigatellar yordamida Yer orbitasini o‘layotgan va kengayib borayotgan Quyosh ta’sirida vayron bo‘lishiga yo‘l qo‘ymaslik, shuningdek, Yupiter bilan to‘qnashuvning oldini olish uchun o‘zgartirishga harakat qilmoqda… Kosmik apokalipsisning bunday stsenariysi bir kun kelib ro'y berishi mumkin. Taxminan 5 milliard yil ichida bizning quyoshimiz termoyadroviy reaktsiya uchun yoqilg'ini tugatadi, u kengayadi va, ehtimol, sayyoramizni yutib yuboradi. Albatta, bundan oldin ham biz hammamiz haroratning global ko'tarilishidan o'lamiz, ammo Yer orbitasini o'zgartirish, hech bo'lmaganda nazariy jihatdan, falokatdan qochish uchun zaruriy yechim bo'lishi mumkin.

Ammo insoniyat bunday o'ta murakkab muhandislik vazifasini qanday enga oladi? Glazgo universitetidan kosmik tizimlar muhandisi Matteo Ceriotti The Conversetion sahifalarida bir nechta mumkin bo'lgan stsenariylar bilan o'rtoqlashdi.

Faraz qilaylik, bizning vazifamiz Yer orbitasini siljitish, uni Quyoshdan hozirgi joylashuvidan taxminan yarmi masofaga, ya'ni Mars hozir joylashgan joyga ko'chirishdir. Dunyoning yetakchi kosmik agentliklari uzoq vaqtdan beri kichik samoviy jismlarni (asteroidlarni) o'z orbitalaridan siqib chiqarish g'oyasini ko'rib chiqmoqda va hatto ustida ishlamoqda, bu esa kelajakda Yerni tashqi ta'sirlardan himoya qilishga yordam beradi. Ba'zi variantlar juda halokatli echimni taklif qiladi: asteroid yaqinida yoki yaqinida yadroviy portlash; "kinetik ta'sir qiluvchi" dan foydalanish, uning rolini, masalan, uning traektoriyasini o'zgartirish uchun yuqori tezlikda ob'ekt bilan to'qnashishga qaratilgan kosmik kema o'ynashi mumkin. Ammo Yerga kelsak, bu variantlar halokatli tabiati tufayli, albatta, ishlamaydi.

Boshqa yondashuvlar doirasida asteroidlarni xavfli trayektoriyadan tortib oluvchi kemalar yordamida yoki tortishish kuchi tufayli xavfli ob'ektni Yerdan tortib oladigan kattaroq kosmik kemalar yordamida olib chiqish taklif etiladi. Shunga qaramay, bu Yer bilan ishlamaydi, chunki ob'ektlarning massasi mutlaqo tengsiz bo'ladi.

Elektr dvigatellari

Ehtimol, siz bir-biringizni ko'rasiz, lekin biz uzoq vaqt davomida Yerni orbitamizdan siqib chiqarmoqdamiz. Quyosh tizimining boshqa olamlarini o'rganish uchun sayyoramizni har safar boshqa zond tark etganda, uni olib yuruvchi raketa tashuvchisi mayda (albatta, sayyora miqyosida) impuls hosil qiladi va Yerda harakat qilib, uni harakatiga qarama-qarshi yo'nalishda itarib yuboradi. Misol - quroldan o'q otilishi va natijada orqaga qaytish. Yaxshiyamki, biz uchun (lekin afsuski, bizning "Yer orbitasini siljitish rejasi" uchun) bu ta'sir sayyora uchun deyarli ko'rinmaydi.

Ayni paytda dunyodagi eng yuqori samarali raketa SpaceX kompaniyasining American Falcon Heavy raketasi hisoblanadi. Ammo Yer orbitasini Marsga o'tkazish uchun yuqorida tavsiflangan usuldan foydalanish uchun bizga ushbu tashuvchilarni to'liq yuklangan holda taxminan 300 kvintilion uchirish kerak bo'ladi. Bundan tashqari, ushbu raketalarning barchasini yaratish uchun zarur bo'lgan materiallar massasi sayyoramizning o'zi massasining 85 foiziga teng bo'ladi.

Tezlanish sodir bo'ladigan zaryadlangan zarralar oqimini chiqaradigan elektr motorlardan, xususan ionli dvigatellardan foydalanish massaga tezlanishni berishning yanada samarali usuli bo'ladi. Va agar biz sayyoramizning bir tomoniga bir nechta shunday dvigatellarni o'rnatsak, bizning keksa Yer ayolimiz haqiqatan ham quyosh tizimi bo'ylab sayohatga chiqishi mumkin.

To'g'ri, bu holda chinakam ulkan o'lchamdagi dvigatellar kerak bo'ladi. Ular dengiz sathidan taxminan 1000 kilometr balandlikda, er atmosferasidan tashqarida o'rnatilishi kerak, lekin ayni paytda sayyora yuzasiga ishonchli tarzda o'rnatilishi kerak, shunda unga itaruvchi kuch o'tishi mumkin. Bundan tashqari, ion nuri sekundiga 40 kilometr tezlikda kerakli yo‘nalishda otilib chiqsa ham, biz sayyoramiz massasining qolgan 87 foizini harakatga keltirish uchun Yer massasining 13 foizi ekvivalentini ion zarralari sifatida chiqarishimiz kerak.

Yengil yelkan

Yorug'lik impuls ko'taradi, lekin massasi yo'q, shuning uchun biz sayyorani siljitish uchun lazer kabi juda kuchli uzluksiz va yo'naltirilgan yorug'lik nuridan ham foydalanishimiz mumkin. Bunday holda, Yerning massasidan hech qanday tarzda foydalanmasdan, Quyosh energiyasidan foydalanish mumkin bo'ladi. Olimlar lazer nurlari yordamida tizimimizga eng yaqin yulduzga kichik kosmik zondni jo'natmoqchi bo'lgan Starshot loyihasida qo'llanilishi rejalashtirilgan 100 gigavattli g'oyat kuchli lazer tizimi bilan ham bizga uchta kerak bo'ladi. orbitani teskari aylantirish maqsadimizga erishish uchun kvintillion yillik uzluksiz lazer zarbasi.

Quyosh nuri to'g'ridan-to'g'ri kosmosda bo'ladigan, lekin Yerga bog'langan ulkan quyosh yelkanida aks etishi mumkin. O'tgan tadqiqotlarning bir qismi sifatida olimlar buning uchun sayyoramizdan 19 baravar kattaroq aks ettiruvchi disk kerak bo'lishini aniqladilar. Ammo bu holda, natijaga erishish uchun siz taxminan bir milliard yil kutishingiz kerak bo'ladi.

Sayyoralararo bilyard

Yerni hozirgi orbitasidan olib tashlashning yana bir mumkin bo'lgan varianti - bu tezlashuvni o'zgartirish uchun ikki aylanadigan jism o'rtasida impuls almashishning mashhur usuli. Ushbu usul, shuningdek, tortishish yordami sifatida ham tanilgan. Bu usul ko'pincha sayyoralararo tadqiqot missiyalarida qo'llaniladi. Masalan, 2014-2016 yillarda 67P kometasiga tashrif buyurgan Rosetta kosmik kemasi tadqiqot ob'ektiga o'n yillik sayohati doirasida ikki marta, 2005 va 2007 yillarda Yer atrofida tortishish yordamidan foydalangan.

Natijada, Yerning tortishish maydoni har safar Rosettaga tezlashuvni oshirdi, bunga faqat qurilmaning dvigatellari yordamida erishish mumkin emas edi. Ushbu tortishish manevrlari doirasida Yer ham qarama-qarshi va teng tezlanish momentini oldi, ammo, albatta, bu sayyoraning o'zi massasi tufayli o'lchanadigan ta'sir ko'rsatmadi.

Ammo xuddi shu printsipdan foydalansangiz nima bo'ladi, lekin kosmik kemadan ko'ra kattaroq narsa bilan? Misol uchun, xuddi shu asteroidlar, albatta, Yerning tortishish kuchi ta'sirida traektoriyalarini o'zgartirishi mumkin. Ha, Yer orbitasiga bir martalik o'zaro ta'sir ahamiyatsiz bo'ladi, ammo bu harakatni oxir-oqibat sayyoramiz orbitasining pozitsiyasini o'zgartirish uchun ko'p marta takrorlash mumkin.

Quyosh sistemamizning ba'zi hududlari juda ko'p kichik samoviy jismlar, masalan, asteroidlar va kometalar bilan juda zich "jihozlangan" bo'lib, ularning massasi rivojlanish nuqtai nazaridan mos va juda real texnologiyalardan foydalangan holda ularni sayyoramizga yaqinlashtirish uchun etarlicha kichikdir.

Traektoriyani juda ehtiyotkorlik bilan hisoblash bilan, "delta-v-deplasman" deb ataladigan usuldan foydalanish juda mumkin, bunda kichik jism Yerga yaqinlashishi natijasida o'z orbitasidan siqib chiqarilishi mumkin. sayyoramizga yanada katta sur'at beradi. Bularning barchasi, albatta, juda zo'r ko'rinadi, ammo ilgari tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu holda bizga millionta shunday yaqin asteroid o'tishlari kerak bo'ladi va ularning har biri bir necha ming yillar oralig'ida sodir bo'lishi kerak, aks holda biz shunday bo'lamiz. Quyosh shu qadar kengayib, Yerda hayot imkonsiz bo'lib qolganda.

xulosalar

Bugungi kunda tasvirlangan barcha variantlardan tortishish yordami uchun bir nechta asteroidlardan foydalanish eng haqiqiysi bo'lib tuyuladi. Biroq, kelajakda yorug'likdan foydalanish yanada mos alternativa bo'lishi mumkin, albatta, agar biz ulkan kosmik tuzilmalar yoki o'ta kuchli lazer tizimlarini yaratishni o'rgansak. Har holda, bu texnologiyalar bizning kelajakdagi kosmik tadqiqotlarimiz uchun ham foydali bo'lishi mumkin.

Va shunga qaramay, nazariy imkoniyat va kelajakda amaliy amalga oshirish ehtimoliga qaramay, biz uchun najot uchun eng mos variant boshqa sayyoraga, masalan, bizning Quyoshimiz o'limidan omon qolishi mumkin bo'lgan o'sha Marsga ko'chirish bo'lishi mumkin. Zero, insoniyat azaldan unga bizning tsivilizatsiyamiz uchun potentsial ikkinchi uy sifatida qaraydi. Agar siz Yerning orbitasini siljitish, Marsni mustamlaka qilish va uni yerni o'zgartirish imkoniyatini amalga oshirish qanchalik qiyinligini hisobga olsangiz, sayyoraga yashash uchun qulayroq ko'rinishga ega bo'lish unchalik qiyin vazifa bo'lib tuyulmasligi mumkin.