Son zamanlarda Netflix'te yayınlanan Çin bilim kurgu filmi The Wandering Earth'te, insanlık genişleyen güneşten kaçmak ve Jüpiter ile çarpışmayı önlemek için dünyanın yörüngesini muazzam iticiler kullanarak değiştirmeye çalışıyor.
Senaryo bir gün gerçekleşebilir. Beş milyar yıl içinde, güneş yakıttan tükenecek ve genişleyecek, büyük olasılıkla Dünya'yı saran. Daha acil bir tehdit, küresel bir ısınma kıyametidir. Dünya'yı daha geniş bir yörüngeye taşımak bir çözüm olabilir - ve teoride mümkündür.
Ancak bu konuya nasıl bakabiliriz ve mühendislik zorlukları nelerdir? Tartışma uğruna, Dünya'yı şimdiki yörüngesinden Mars'a benzer şekilde güneşten% 50 daha fazla bir yörüngeye taşımayı hedeflediğimizi varsayalım.
Küçük cisimleri - asteroitleri - yıllardır yörüngesinden, özellikle gezegenimizi etkilerden korumak için teknikler geliştiriyoruz. Bazıları dürtüsel ve çoğu zaman yıkıcı bir eyleme dayanır: asteroitin yakınında veya yüzeyinde bir nükleer patlama veya bir "kinetik çarpma", örneğin yüksek hızda asteroitle çarpışan bir uzay aracı. Bunlar yıkıcı nitelikleri nedeniyle Dünya için açıkça geçerli değildir.
Bunun yerine diğer teknikler, asteroitin yüzeyine yerleştirilmiş bir römorkör ya da yanında uçan bir uzay aracı (yerçekimi ya da diğer yöntemlerle iterek) tarafından sağlanan, çok nazik ve sürekli bir itmeyi içerir. Ancak kütlesi en büyük asteroitlere kıyasla muazzam olduğundan Dünya için bu imkansız olurdu.
Elektrikli iticiler
Aslında Dünya'yı yörüngesinden hareket ettiriyoruz. Bir sonda Dünya'yı başka bir gezegen için her terk ettiğinde, bir silahın geri tepmesine benzer şekilde Dünya'ya ters yönde küçük bir dürtü uygular. Neyse ki bizim için - ama ne yazık ki Dünya'yı hareket ettirmek amacıyla - bu etki inanılmaz derecede küçük.
SpaceX'in Falcon Heavy bugünün en yetenekli fırlatma aracıdır. Mars'taki yörünge değişikliğini gerçekleştirmek için tam kapasitede 300 milyar milyar lansmana ihtiyacımız olacak. Tüm bu roketleri oluşturan malzeme Dünya'nın% 85'ine eşdeğer olacak ve Dünya'nın sadece% 15'ini Mars yörüngesinde bırakacaktı.
Elektrikli bir itici, kütleyi hızlandırmak için çok daha verimli bir yoldur - özellikle de tekneyi ileri iten yüklü parçacıklar akıtılarak çalışan iyon sürücüleri. Elektrikli bir pervaneyi Dünya'nın yörüngesinin sonundaki istikamete doğrultup ateş edebiliriz.
Büyük boyutlu itici, deniz atmosferinin ötesinde, deniz seviyesinden 1.000 kilometre yüksekte olmalı, ancak itme kuvvetini iletmek için yine de sert bir ışınla Dünya'ya sağlam bir şekilde bağlı olmalıdır. İyon demeti saniyede 40 kilometre doğru yönde ateşlenirken, kalan% 87'yi hareket ettirmek için hala iyonların Dünya kütlesinin% 13'ünü çıkarmamız gerekir.
Işık yelken
Işık momentum taşıyor, ancak kütle içermediğinden, lazer gibi odaklanmış bir ışık demetine sürekli olarak güç verebiliriz. Gerekli güç güneşten toplanacak ve hiçbir Dünya kütlesi tüketilmeyecekti. Komşu yıldızları keşfetmek için güneş sisteminden uzay aracını itmeyi amaçlayan Atılım Starshot projesi tarafından tasarlanan muazzam 100GW lazer fabrikasını kullansa bile, yörünge değişimine ulaşmak için hala üç milyar milyar yıl sürekli kullanım gerekiyordu.
Ancak ışık, Dünya'nın yanında yer alan bir güneş yelkeni kullanılarak doğrudan güneşten Dünya'ya da yansıtılabilir. Araştırmacılar, bir milyar yıllık bir zaman aralığında yörünge değişikliğine ulaşmak için Dünya çapından 19 kat daha büyük bir yansıtıcı diske ihtiyaç duyacağını göstermiştir.
Gezegenler arası bilardo
İki yörüngeli cismin momentum değişimi ve hızlarını değiştirmesi için iyi bilinen bir teknik, yakın bir geçit veya yerçekimi sapanıyla yapılır. Bu tip manevra gezegenlerarası problar tarafından yaygın olarak kullanılmıştır. Örneğin, 2014-2016'da kuyruklu yıldıza on yıllık yolculuğu sırasında 67P kuyruklu yıldızını ziyaret eden Rosetta uzay aracı, 2005 ve 2007 yıllarında Dünya'nın çevresinde iki kez geçti.
Sonuç olarak, Dünya'nın yerçekimi alanı Rosetta'ya önemli bir ivme kazandırdı ve bu da sadece iticilerle elde edilemezdi. Sonuç olarak, Dünya zıt ve eşit bir dürtü aldı - bunun Dünya'nın kütlesi nedeniyle ölçülebilir bir etkisi yoktu.
Ama ya bir uzay aracından çok daha büyük bir şey kullanarak bir sapan yapabilirsek? Asteroitler kesinlikle Dünya tarafından yönlendirilebilir ve Dünya'nın yörüngesindeki karşılıklı etki küçük olsa da, sonuçta önemli bir Dünya yörünge değişikliği elde etmek için bu eylem birçok kez tekrarlanabilir.
Güneş sisteminin bazı bölgeleri asteroitler ve kuyruklu yıldızlar gibi küçük gövdelerle yoğundur, bunların birçoğu kütlesi gerçekçi teknoloji ile hareket ettirilecek kadar küçüktür, ancak yine de Dünya'dan gerçekçi olarak başlatılabilecek olandan daha büyük büyüklük emirleri.
Doğru yörünge tasarımı ile, "Δv kaldıraç" denilen şeyden yararlanmak mümkündür - küçük bir beden yörüngesinden dışarı itilebilir ve sonuç olarak Dünya'yı geçerek gezegenimize çok daha büyük bir dürtü sağlar. Bu heyecan verici görünebilir, ancak güneşin genişlemesine ayak uydurmak için her biri yaklaşık birkaç bin yıl aralıklı bir milyon asteroit geçişine ihtiyaç duyacağımız tahmin ediliyor.
Karar
Mevcut tüm seçeneklerden, birden fazla asteroit sapan kullanmak şu anda en başarılı görünmektedir. Ancak gelecekte, devasa uzay yapılarını veya süper güçlü lazer dizilerini nasıl inşa edeceğimizi öğrenirsek, ışıktan yararlanmak anahtar olabilir. Bunlar uzay araştırmaları için de kullanılabilir.
Ancak teorik olarak mümkün olsa da ve bir gün teknik olarak mümkün olsa da, türümüzü güneşin yıkımından kurtulabilen gezegenimiz yanındaki kapı komşumuz Mars'a taşımak daha kolay olabilir. Sonuçta, yüzeye birkaç kez indik ve yuvarladık.
Dünyayı hareket ettirmenin ne kadar zor olacağını düşündükten sonra, Mars'ı kolonize ederek, yaşanabilir kılar ve Dünya nüfusu zaman içinde oraya taşınırsa sonuçta o kadar zor gelmeyebilir.
Matteo Ceriotti, Uzay sistemleri mühendisliği okutmanı, Glasgow Üniversitesi
