Как изменить орбиту Земли: гипотетические технологии показаны в китайском научно-фантастическом фильме - «Космос»

В научно-фантастическом фильме «Блуждающая Земля» (The Wandering Earth) человечество пытается изменить орбиту Земли, чтобы спастись от расширяющегося Солнца и одновременно избежать столкновения с Юпитером. Этот сценарий однажды сможет стать реальностью: через пять миллиардов лет Солнце потеряет свою энергию и увеличится в размерах, вероятно, поглотив собою Землю. Перемещение Земли на более удаленную орбиту может быть решением глобальной проблемы, и теоретически это осуществимо.

Как это возможно с инженерной точки зрения? Допустим, орбиту Земли надо отодвинуть на 50% дальше от ее нынешнего положения, в сторону Марса. Уже созданы технологии перемещения орбиты малых космических тел, астероидов для исключения их столкновения с Землей. Это может быть ядерный взрыв в космосе неподалеку от поверхности астероида или кинетическое воздействие путем столкновения с ним космического объекта на высокой скорости. К задаче смещения орбиты Земли такие технологии неприменимы вследствие их разрушительного воздействия. Существует технология медленного и плавного физического перетаскивания астероида с помощью космического корабля, но к Земле она также неприменима из-за огромной массы нашей планеты.

Электроракетные двигатели

В реальности человек уже немного сместил Землю с ее естественной орбиты: каждый запуск ракеты с космодрома сопровождается импульсной отдачей энергии в планету, аналогичной откату орудия после выстрела. Даже самая тяжелая из ныне существующих ракет, Falcon Heavy производит незначительный в планетарном масштабе импульс, и потребуется запуск 300 миллиардов «Фальконов» чтобы сдвинуть орбиту Земли на заданную позицию к Марсу. Более продуктивной технологией могут быть ионные ускорители, которые сжигают поток заряженных частиц и за счет этой энергии придают ускорение объекту. Такой ускоритель можно вывести и на орбиту Земли, на высоту в 1000 километров, но, даже находясь за пределами атмосферы, он будет соединен с планетой жесткой балкой для передачи усилия.

Движение силой света

Свет переносит импульс, но не массу, и ученые предлагают использовать лазерный луч для изменения орбиты Земли. Необходимая мощность лазера может быть получена от энергии Солнца. 100-гигаваттного лазера, используемого в проекте Breakthrough Starshot для полета за пределы Солнечной системы, не хватит для перемещения планеты – для достижения нужной точки смещения орбиты потребуется три миллиарда лет непрерывной работы аппарата. Однако свет для лазера можно получить прямым отражением от Солнца с помощью «фотонного паруса», расположенного недалеко от планеты. Для того чтобы сдвинуть орбиту за миллиард лет, потребуется отражающий диск в девятнадцать раз больше диаметра Земли.

Межпланетный бильярд

Орбитальные объекты могут обменяться импульсом и изменить скорость в так называемом гравитационном маневре. Например, межпланетная станция Розетта во время своей десятилетней миссии дважды, в 2005 и 2007 году проходила близко к Земле и получала от нее ощутимое ускорение, которого невозможно достичь с помощью ракетных двигателей. Земля при этом получала равный по силе обратный по направлению импульс, но это замедление было ничтожно в пропорциях к массе планеты. Для получения ощутимого эффекта в сторону нашей планеты можно перенаправить более массивные, нежели космический корабль объекты, а именно, астероиды. Их единичное воздействие несущественно, но повторяющееся контролируемое воздействие может сместить орбиту Земли.

Все перечисленные способы сегодня относятся к категории научной фантастики, но в будущем могут найти реальное воплощение. Впрочем, нельзя исключать, что более простым способом спасения человечества окажется переселение подальше от Солнца, например – колонизация Марса.

Источник: sciencealert.com