earth

زمین سرگردان

دانشمند فضاپیما توضیح می دهد که چگونه میتوانیم سیاره مان را حرکت دهیم

در فیلم علمی تخیلی چینی زمین سرگردان که اخیرا در نت فلیکس منتشر شد بشریت تلاش میکند تا مدار زمین را با استفاده از موتور های عظیم تغییر دهد، تا از گسترش خورشید جلوگیری کند واز برخورد با مشتری جلوگیری شود.

این سناریو ممکن است یک روز به حقیقت بپیوندد.

در طول ۵ میلیارد سال خورشید سوخت خودش را از دست می دهد و به احتمال زیاد زمین را ببلعد و گسترش یابد.یک تهدید فوری تر گرم شدن جهانی کره زمین است.حرکت درمداری دیگر می تواند یک راه حل باشد – و در تئوری امکان پذیر است.


بیشتر بخوانید: اثر گرمایش زمین و خشکسالی بر خاک


اما چگونه میتوانیم آن را انجام دهیم و چالش های مهندسی پیش رو چیست؟برای بحث در این زمینه ،اجازه دهید فرض کنیم که ما قصد داریم زمین را از مدار فعلی خودش به یک مدار که ۵۰ درصد بیشتر از خورشید فاصله دارد”مثل مریخ” انتقال دهیم  .

ما سال های زیادی در حال طراحی تکنیک هایی برای انتقال اجسام کوچک،مثل سیارک ها از مدار های خود هستیم که عمدتا برای محافظت از سیاره ما از خطرات و اثرات هستند. بعضی از آنها مبتنی بر تحریک هستند واغلب مخرب هستند.

عمل : یک انفجار هسته ای در نزدیکی و یا سطح سیارک ها و یا یک ضربه گیر جنبشی  برای مثال برخورد یک فضاپیما با سرعت بالا به سیارک . به علت ماهیت مخرب آنها به وضوح به زمین اعمال نمی شود.

در عوض تکنیک های دیگری شامل یک حرکت بسیار ملایم و مداوم برای مدت طولانی هستند ،که به وسیله ی یک حامل کوچک روی سطح سیارک قرار دارد ،یا فضاپیما که در نزدیکی آن قرار دارد (از طریق گرانش یا روش های دیگر) استفاده میشود. اما این برای زمین غیر ممکن است . زیرا جرم آن حتی درمقایسه با بزرگترین سیارک ها بسیار زیاد است.

موتور الکتریکی

در واقع ما در حال حاضر زمین را از مدار خود انتقال می دهیم. هربار که یک کاوشگر زمین را به سوی یک سیاره دیگر ترک میکند یک ضربه کوچک درجهت مخالف وارد میشود.این ضربه شبیه لگد زدن تنفنگ است.خوشبختانه برای ما – اما متاسفانه به منظور حرکت زمین – این اثر فوق العاده کوچک است.

موشک های سنگین SpaceX’s امروزه بیشترین توانایی پرتاب را دارند. به منظورتغییر مدار زمین به مدار مریخ،به ظرفیت کامل ۳۰۰ میلیارد میلیارد پرتاب از سطح زمین داریم. ماده ای که تمام این موشک ها را تشکیل می دهد معادل ۸۵ درصد توده زمین است وتنها ۱۵ درصد زمین را در مدار مریخ قرار می دهد.

یک موتور الکتریکی یک روش بسیار موثر برای سرعت بخشیدن به توده است – به ویژه درایوهای یونی، که با شلیک یک جریان از ذرات که به جلو حرکت می کند، کار می کنند.ما می توانیم یک موتور الکتریکی را در جهت عکس مدار زمین قرار دهیم.

موتور بزرگ باید ۱۰۰۰ کیلومتر بالاتر از سطح دریا  و فراتر از اتمسفر زمین قرار گیرد . اما هنوز بطور فیزیکی  با یک پرتو سخت به زمین متصل است،به منظور انتقال نیروی کششی . با یک پرتو یونی که در هر ثانیه ۴۰ کیلومتر پرتو  را در جهت درست خارج میکند . ما هنوز هم باید معادل ۱۳ درصد از جرم زمین زمین را در یون ها تخلیه کنیم تا ۸۷ درصد باقی مانده را انتقال دهیم.

حرکت در نور

همانطور که نور بدون جرم حرکت می کند ما نیز می توانیم بطور مداوم یک پرتو نور متمرکز،مانند یک لیزر را فعال کنیم.قدرت مورد نیاز از خورشید جمع آوری میشود و از جرم زمین هیچ استفاده ای نمیشود .پروژه پیشرفت ستارگان که هدف آن قرار دادن فضاپیما خارج از منظومه شمسی برای کشف ستاره های همسایه است،پیش بینی کرده است که حتی با استفاده از لیزر گیاهی فوق العاده ۱۰۰ گیگا وات هنوز هم برای تغییر مدار ۳ میلیارد میلیارد سال بطور مداوم زمان نیازاست.


بیشتر بخوانید:  به کار گیرى لیزر جهت رهنمون بیگانگان به زمین


اما نور همچنین می تواند بطور مستقیم از خورشید به زمین با استفاده از یک بادبان خورشیدی مستقر در کنار زمین منعکس شود.محققان نشان داده اند که به یک دیسک بازتابنده ۱۹ برابر بزرگتر از قطر زمین برای دستیابی به تغییرات مداری در طول یک بیلیون سال نیاز دارند.

بیلیارد بین سیاره ای

یکی از تکنیک های شناخته شده برای دو دستگاه درحال چرخش برای تغییرتکانه و تغییر سرعت آنها با یک گذار نزدیک یا اسلینگ شات گرانشی است.این نوع مانور بطور گسترده توسط کاوشگرهای بین سیاره ای استفاده شده است . به عنوان مثال فضاپیما روزتا که از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۶ دنباله دار ۶۷پی را ملاقات کرد در طول سفر ۱۰ ساله خود به دنبال دنباله دار دو بار در سال های ۲۰۰۵ و ۲۰۰۷ از مجاورت زمین گذشت .

در نتیجه میدان گرانشی زمین شتاب قابل توجهی برای روزتا ایجاد کرد که تنها با استفاده از موتور ها امکان پذیر نبود.درنتیجه زمین یک ضربه مخالف و برابر را دریافت کرد –اگرچه این اثر هیچ تاثیر قابل اندازه گیری ناشی از توده زمین ندارد.

اما چه می شود اگر بتوانیم یک اسلینگ شات را با استفاده از چیزی بسیار گسترده تر از یک فضاپیما انجام دهیم؟ مطمئنا سیارک ها می توانند توسط زمین هدایت شوند و درحالیکه اثر متقابل بر زمین بسیار کوچک است ،این عمل میتواند چندین بار تکرار شود تا نهایتا به تغییرات قابل توجهی در مدار زمین برسد.

بعضی از مناطق منظومه شمسی با اجسام کوچک مانند سیارک ها و دنباله دارها متراکم شده است . جرم بسیاری از آنها به اندازه کافی کم است که با تکنولوژی های واقع بینانه حرکت کنند . اما هنوز هم بزرگتر از اجسامی هستند که می توانند بطور واقعی از زمین پرتاب شوند.

با طراحی دقیق گذرگاه می توان از به اصطلاح ” دلتا وی نفوذ” بهره برداری کرد – یک جسم کوچک می تواند ناگهان  از مدار خود خارج شود و به عنوان یک نتیجه چرخش از روی زمین یک ضربه بزرگتر را به سیاره ما وارد می کند.این ممکن است هیجان انگیز به نظر برسد،اما تخمین زده شده است ما به یک میلیون از این سیارک ها نیاز داریم که نزدیک به چند هزار سال فاصله داشته باشند تا بتوانند با گسترش خورشید ادامه یابند.

حکم

از همه گزینه های موجود بنظر می رسد درحال حاضر استفاده از اسلینگ شات های متعدد سیارک ها بیشتر قابل دستیابی است.اما در آینده  بهره برداری از نور ممکن است کلیدی باشد – اگر ما یاد بگیریم که چگونه ساختارهای فضایی غول پیکر یا مجموعه های لیزر فوق العاده قدرتمند را بسازیم . این نیز می تواند برای اکتشافات فضا مورد استفاده قرار گیرد.

اما در حالی که از لحاظ تئوری امکان پذیر است و ممکن است یک روز از نظر فنی امکان پذیر باشد،ممکن است درواقع ساده تر باشد که گونه هایمان را به سیاره همسایه بعدی یعنی مریخ منتقل کنیم.در اینصوت ممکن است گونه ها بعد از تخریب خورشید زنده بمانند.

پس از بررسی این موضوع که چه چالش بزرگی میتواند باشد  که زمین را جابجا کنیم ، در مریخ کلنی ایجاد کنیم و آن را قابل سکونت کنیم  ، انتقال جمعیت زمین در طول زمان به آن اندازه که به نظر میرسد دشوار نیست .