Тойрог солигдсоны дараа дэлхий юу болох вэ? Инженерийн үзэл бодол

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Netflix-ээс гаргасан Хятадын "Дэлхий тэнүүч" хэмээх шинжлэх ухааны уран зөгнөлт кинонд хүн төрөлхтөн дэлхийг тойрон суурилуулсан асар том хөдөлгүүрүүдийг ашиглан дэлхийн тойрог замыг өөрчлөхийг оролдохын зэрэгцээ сөнөж буй нарны нөлөөгөөр сүйрүүлэхээс зайлсхийх, мөн Бархасбадьтай мөргөлдөхөөс урьдчилан сэргийлэхийг оролддог… Сансар огторгуйн сүйрлийн ийм дүр зураг хэзээ нэгэн цагт тохиолдож магадгүй юм. Ойролцоогоор 5 тэрбум жилийн дараа манай нар термоядролын урвалын түлшгүй болж, тэлж, магадгүй манай гарагийг залгих болно. Мэдээжийн хэрэг, үүнээс ч өмнө бид бүгд дэлхийн температурын өсөлтөөс болж үхэх болно, гэхдээ дэлхийн тойрог замыг өөрчлөх нь сүйрлээс зайлсхийхэд зайлшгүй шаардлагатай шийдэл байж болох юм.

Гэхдээ хүн төрөлхтөн ийм маш нарийн төвөгтэй инженерийн ажлыг хэрхэн даван туулах вэ? Глазгогийн их сургуулийн сансрын системийн инженер Маттео Сериотти "Хөрчил" сэтгүүлийн хуудсан дээр хэд хэдэн боломжит хувилбаруудыг хуваалцжээ.

Бидний даалгавар бол дэлхийн тойрог замыг нүүлгэн, нарнаас одоогийн байгаа газраасаа хагас орчим зайд, Ангараг гараг байгаа газар руу шилжүүлэх явдал юм гэж бодъё. Дэлхий даяар тэргүүлэгч сансрын агентлагууд жижиг селестиел биетүүдийг (астероидуудыг) тойрог замаас нь нүүлгэн шилжүүлэх санааг эртнээс бодож, бүр ажиллаж байгаа бөгөөд энэ нь ирээдүйд дэлхийг гадны нөлөөллөөс хамгаалахад тусална. Зарим сонголтууд нь маш их хор хөнөөлтэй шийдлийг санал болгодог: астероидын ойролцоо эсвэл дээр байгаа цөмийн дэлбэрэлт; "кинетик нөлөөлөгч"-ийн хэрэглээ, жишээлбэл, өндөр хурдтай объекттой мөргөлдөж, замаа өөрчлөхөд чиглэсэн сансрын хөлөг гүйцэтгэж болно. Гэхдээ дэлхийн хувьд эдгээр сонголтууд нь сүйрлийн шинж чанартай тул ажиллахгүй нь гарцаагүй.

Бусад арга барилын хүрээнд чирэгчийн үүрэг гүйцэтгэх сансрын хөлөг, эсвэл таталцлын улмаас аюултай объектыг дэлхийгээс татан гаргах том сансрын хөлгүүдийн тусламжтайгаар астероидуудыг аюултай замаас гаргахыг санал болгож байна. Дахин хэлэхэд, энэ нь дэлхийтэй ажиллахгүй, учир нь объектын масс нь харьцуулашгүй болно.

Цахилгаан мотор

Та бие биенээ харах байх, гэхдээ бид дэлхийг тойрог замаасаа нүүлгэн шилжүүлээд удаж байна. Нарны аймгийн бусад ертөнцийг судлахаар өөр нэгэн датчик манай гарагийг орхин явах бүрт түүнийг зөөж буй зөөгч пуужин нь өчүүхэн (мэдээж гаригийн хэмжээнд) импульс үүсгэж, дэлхий дээр үйлчилж, түүний хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд түлхэж байдаг. Үүний нэг жишээ бол зэвсгээс буудсан буудлага ба үүний үр дүнд ухрах явдал юм. Аз болоход бидний хувьд (харамсалтай нь "Дэлхийн тойрог замыг нүүлгэн шилжүүлэх төлөвлөгөө"-ийн хувьд) энэ нөлөө нь гаригт бараг харагдахгүй байна.

Одоогийн байдлаар дэлхийн хамгийн өндөр хүчин чадалтай пуужин бол SpaceX компанийн Америкийн Falcon Heavy юм. Гэхдээ дэлхийн тойрог замыг Ангараг гараг руу шилжүүлэхийн тулд дээр дурдсан аргыг ашиглахын тулд эдгээр тээвэрлэгчийг бүрэн ачаалалтайгаар 300 квинтиллон хөөргөх шаардлагатай болно. Түүгээр ч зогсохгүй эдгээр бүх пуужинг бүтээхэд шаардагдах материалын масс нь манай гарагийн нийт массын 85 хувьтай тэнцэх болно.

Цэнэглэсэн бөөмсийн урсгалыг ялгаруулдаг цахилгаан мотор, ялангуяа ион хөдөлгүүрийг ашиглах нь хурдатгал үүсдэг тул массад хурдатгал өгөх илүү үр дүнтэй арга байх болно. Хэрэв бид манай гаригийн нэг талд хэд хэдэн ийм хөдөлгүүр суурилуулбал манай хөгшин дэлхийн эмэгтэй үнэхээр нарны аймгаар аялж чадна.

Үнэн бол энэ тохиолдолд үнэхээр асар том хэмжээтэй хөдөлгүүрүүд шаардлагатай болно. Тэдгээрийг далайн түвшнээс дээш 1000 км-ийн өндөрт, дэлхийн агаар мандлаас гадуур суурилуулах шаардлагатай боловч нэгэн зэрэг түлхэх хүчийг түүнд дамжуулахын тулд гаригийн гадаргуу дээр найдвартай бэхэлсэн байх шаардлагатай. Нэмж дурдахад, ионы цацрагийг секундэд 40 км-ийн хурдтай хүссэн чиглэлдээ хаясан ч бид гаригийн массын 87 хувийг хөдөлгөхийн тулд дэлхийн нийт массын 13 хувьтай тэнцэх ионы бөөмсийг гадагшлуулах шаардлагатай хэвээр байна.

Хөнгөн дарвуулт онгоц

Гэрэл нь импульс тээдэг боловч массгүй байдаг тул бид гаригийг нүүлгэхийн тулд лазер гэх мэт маш хүчтэй тасралтгүй, төвлөрсөн гэрлийн цацрагийг ашиглаж болно. Энэ тохиолдолд дэлхийн массыг ашиглахгүйгээр нарны энергийг ашиглах боломжтой болно. Эрдэмтэд бидний системд хамгийн ойр орших од руу жижиг сансрын датчик илгээхийг хүсч буй "Starshot" төсөлд ашиглахаар төлөвлөж буй гайхалтай хүчирхэг 100 гигаваттын лазерын системтэй ч гэсэн бидэнд гурван ширхэг хэрэгтэй болно. тойрог замд урвуу зорилгод хүрэхийн тулд квиниллион жилийн тасралтгүй лазер импульс.

Нарны туяа нь сансарт байх боловч дэлхийд бэхлэгдсэн аварга том нарны далбааг шууд тусгах боломжтой. Эрдэмтэд өнгөрсөн судалгааны хүрээнд манай гаригаас 19 дахин их диаметртэй цацруулагч диск хэрэгтэй болохыг олж тогтоосон. Гэхдээ энэ тохиолдолд үр дүнд хүрэхийн тулд та нэг тэрбум жил хүлээх хэрэгтэй болно.

Гариг хоорондын бильярд

Дэлхийг одоогийн тойрог замаас нь зайлуулах өөр нэг боломжит хувилбар бол хоёр эргэдэг биетийн хооронд импульс солилцох, хурдатгалыг өөрчлөх алдартай арга юм. Энэ техникийг таталцлын туслах гэж нэрлэдэг. Энэ аргыг ихэвчлэн гараг хоорондын судалгааны ажилд ашигладаг. Тухайлбал, 2014-2016 онд 67Р сүүлт од дээр очсон Розетта сансрын хөлөг судалгааны объект руу чиглэсэн арван жилийн аяллынхаа хүрээнд 2005, 2007 онд хоёр удаа дэлхийн таталцлын тусламжийг ашигласан.

Үүний үр дүнд дэлхийн таталцлын талбар нь Розетта-д хурдатгалыг ихэсгэж байсан бөгөөд энэ нь зөвхөн төхөөрөмжийн хөдөлгүүрийг ашигласнаар хүрэх боломжгүй байв. Эдгээр таталцлын маневруудын хүрээнд Дэлхий эсрэгээрээ, ижил хурдатгалын импульс авсан боловч мэдээжийн хэрэг, энэ нь гаригийн массын улмаас хэмжигдэхүйц нөлөө үзүүлээгүй.

Хэрэв та ижил зарчмыг ашиглавал сансрын хөлгөөс илүү том зүйл ашиглавал яах вэ? Жишээлбэл, ижил астероидууд дэлхийн таталцлын нөлөөгөөр замналаа өөрчлөх нь гарцаагүй. Тийм ээ, дэлхийн тойрог замд нэг удаагийн харилцан нөлөөлөл нь ач холбогдолгүй байх боловч эцсийн эцэст манай гаригийн тойрог замын байрлалыг өөрчлөхийн тулд энэ үйлдлийг олон удаа давтаж болно.

Манай нарны аймгийн тодорхой бүс нутгууд нь астероид, сүүлт од зэрэг олон жижиг селестиел биетүүдээр нэлээд нягт "тоноглогддог" бөгөөд тэдгээрийн масс нь хөгжлийн хувьд тохиромжтой, нэлээд бодитой технологи ашиглан манай гаригт ойртуулах хэмжээний бага жинтэй байдаг.

Замын хөдөлгөөнийг маш нарийн тооцоолсноор дэлхий рүү ойртсоны үр дүнд жижиг биеийг тойрог замаасаа нүүлгэн шилжүүлэх боломжтой "дельта-v-шилжилт" гэж нэрлэгддэг аргыг ашиглах бүрэн боломжтой. манай гаригт илүү их эрч хүч өгөх болно. Энэ бүхэн мэдээжийн хэрэг маш сайхан сонсогдож байгаа ч энэ тохиолдолд бидэнд нэг сая астероидын гарц хэрэгтэй болох нь тогтоогдсон бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь хэдэн мянган жилийн хугацаанд тохиолдох ёстой, эс тэгвээс бид ийм гажигтай байх болно гэдгийг урьд өмнө нь хийсэн судалгаанууд хийсэн. Тэр үед нар маш их тэлж, дэлхий дээр амьдрал боломжгүй болсон.

дүгнэлт

Өнөөдөр тайлбарласан бүх хувилбаруудаас таталцлын тусламжтайгаар олон астероид ашиглах нь хамгийн бодитой юм шиг санагдаж байна. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид аварга том сансрын байгууламжууд эсвэл хэт хүчирхэг лазерын системийг хэрхэн бүтээхийг сурвал ирээдүйд гэрлийг ашиглах нь илүү тохиромжтой хувилбар болж магадгүй юм. Ямартай ч эдгээр технологи нь бидний ирээдүйн сансар судлалын ажилд хэрэг болж магадгүй юм.

Гэсэн хэдий ч онолын боломж, ирээдүйд практик хэрэгжих магадлалыг үл харгалзан бидний хувьд авралын хамгийн тохиромжтой хувилбар бол өөр гариг, жишээлбэл, манай Нарны үхэлд амьд үлдэх ижил Ангараг гараг руу нүүлгэн шилжүүлэх явдал юм. Эцсийн эцэст хүн төрөлхтөн үүнийг манай соёл иргэншлийн хоёр дахь эх орон гэж эртнээс харж ирсэн. Хэрэв та дэлхийн тойрог замыг нүүлгэн шилжүүлэх, Ангараг гаригийг колоничлох, түүнийг газар нутгийг хэлбэржүүлэх замаар гаригийг амьдрахад илүү тохиромжтой дүр төрхийг бий болгох санааг хэрэгжүүлэх нь хичнээн хэцүү болохыг анхаарч үзвэл тийм ч хэцүү ажил биш юм шиг санагдаж магадгүй юм.