科學也可以如此靠近

人類需要什麼樣的黑科技,才能將地球推離現在所在的運行軌道?

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2019

2019年11月24日16時 解脫看宇宙

解脫看宇宙

起碼在表面上,將行星變化到另一個軌道是有大概的。太空體系工程師馬蒂奧·切里奧蒂作出以下解釋。

2019年在網上播出的華夏科幻電影《流降地球》中,人類為了遁避連接伸展的太陽,試圖用宏大的促成器來變化地球運行軌道而且預防地球與木星相撞。這個科幻設想在未來的某成天大概果然會形成本質。50億年後,太陽會耗盡能量而後發端伸展,極有大概侵吞地球。相閉于于50億年後的緊急,眼下更具威脅的則是寰球變暖問題。把地球變化到盡大概遠的軌道上不失為一種處理籌備,且在表面上是可行的。

然而是,咱們何如樣本領干到這一點?在本領方面又將面對何種挑撥呢?為了便於計劃,假如咱們的手段是把地球從姑且的軌道挪動到離太陽50%遠的軌道上,好像火星運行軌道。本來多年來咱們從來在探究變化小行星運行軌道上的辦法,重要手段是為了保護咱們的星球不受其撞打。箇中有些是大概霸道且具備損害性的措施:在小行星的表面大概四周的創造核爆炸,大概「動能撞打器」,比方世界飛船與小行星高速相撞。因為它們的損害性,這個措施明顯虛假用於地球。

其他的方規則是格外和緩的,比方由停泊在小行星表面的拖船主時間持續促成,大概是由太空飛行器在小行星四周迴旋(經過沉力大概其他辦法促成)。然而這閉於地球來說是不大概的,因為地球的品質以至比最大的小行星都要大。電子動促成器本質上咱們已經把變化了地球的軌道:每當一個探測器從地球放射去往另一個星球時,它會賦予地球一個很小的反向沖打力,好像於槍的後坐力。

倒霉的是這種效率閉於咱們而言格外小,共時也很遺恨這股力量無法變化地球運行軌道。電子促成器是加快品質的一種更靈驗的辦法,更加是離子促成器,它的處事本理是放射出一股戴電粒子流,促成船隻進步。咱們不妨向地球軌道的尾部放射電動促成器。

圖解:「沉型獵鷹」運載火箭。太空摸索本領公司(SpaceX)官方照片太空摸索本領公司的「沉型獵鷹」號是現在世界能源最強的運載火箭。而咱們須要它滿負荷放射3千億次,本領讓地球實行向火星目標的變軌。創造這些火箭所須要的本料相當於地球總品質的85%,那咱們只能剩下15%的地球去火星軌道。電子促成器是加快品質的一種更靈驗的辦法,更加是離子促成器,它的處事本理是放射出一股戴電粒子流,促成船隻進步。咱們不妨向地球軌道的尾部放射電動促成器。

這種超大促成器勝過海平面1000公里,衝破了地球大氣層,然而仍緊緊的固地在地球上,以傳播推力。縱然目標絲毫不差,超大促成器以每秒40公里的速度噴射離子束,咱們依然須要放射相當於地球品質13%的離子來挪動剩下的87%。

光之帆因為光有動量,雖然不品質,咱們也不妨連接地為聚焦光束(如雷射)供給能量。所需的能量將從太陽收集,如許地球品質將不會被消耗。在「衝破性星空籌備」中所構想了一個宏大的100吉瓦雷射設備,它的手段是把太空飛行器推出太陽系去摸索臨近的恆星,然而縱然是運用它,依然須要30億年的持續運用本領實行地球的軌道變革。

圖解:藝術家構想的小型太陽光帆船。行星協會/里克·斯坦巴赫然而光也不妨經過停留在地球左右的太陽帆直接從太陽反射到地球。究人員已展現,要在10億年的時間尺度內實行地球軌道變化,須要一個比地球直徑大19倍的反射盤。

星際撞球引力彈弓,一種經過近隔絕的交戰讓二個繞軌道運行的物體調換動量和變化速度的著名辦法。這種安排辦法被款待運用在星際探測器上。比方,2014-2016年考察67P彗星的羅塞塔號世界飛船,在其10年的彗星之旅中,於2005年和2007年二次在地球四周經過。截止,地球的沉力場給羅塞塔號戴來了宏大的加快度,這一點單靠促成器是無法實行的。所以地球共時也受到一個差異且十分的沖打力,縱然因為地球的品質相閉於過大所以不所有可測量的效率。

圖解:羅塞塔遨遊軌跡。美國航天局/噴氣促成試驗室然而是假如咱們能用比太空船更大的物品來干彈弓又將會何如樣呢?假如是小行星來干彈弓,它必定會被地球沉新定向,雖然這閉於地球軌道的效率很小,然而這種效率不妨反覆屢次,最後實行地球軌道的大幅度變革。

太陽系的一些地區聚滿了小行星和彗星等小型天體,箇中許多品質小到不妨被咱們現有本領所挪動,然而依然比姑且從地球上放射火箭的要大幾個數目級。在透徹的彈道估計下,不妨運用所謂的「Δv槓桿」,把一個小型天體推離軌道,讓它在地球旁經過,從而為咱們的星球供給了更大的能源。這大概瞅起來很衝動聽心,然而依據估算,咱們須要一百萬個如許的小行星近隔絕經過,每個隔絕大概幾千年,本領跟上太陽的伸展速度。

裁決書籍在十腳可用的選項中,運用多個小行星干彈弓猶如是姑且最可行的。然而在未來,假如咱們學會了何如樣興辦巨型空間構造大概超強雷射陣列,運用光大概會成為閉頭。

這些也可用於空間摸索。雖然表面上是大概的,大概有成天在本領上也能實行,然而本質大將咱們的物種變化到咱們的行星街坊火星大概會更容易,畢竟火星大概會在太陽的消失中倖存下來。咱們姑且已經在它的表面降落和漫遊了數次。在計劃了挪動地球有多艱巨之後,殖民火星、使其符合寓居,並跟著時間的推移將地球人丁遷徙到何處,聽起來視乎並不那麼艱巨了。


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