Què serà de la Terra després del desplaçament orbital? Vista de l'enginyer

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

A la pel·lícula xinesa de ciència-ficció Wandering Earth, estrenada per Netflix, la humanitat, utilitzant enormes motors instal·lats al voltant del planeta, intenta canviar l'òrbita de la Terra per evitar-ne la destrucció pel Sol moribund i en expansió, així com per evitar una col·lisió amb Júpiter… Un escenari així d'apocalipsi còsmic pot passar algun dia. D'aquí a uns 5.000 milions d'anys, el nostre sol es quedarà sense combustible per a una reacció termonuclear, s'expandirà i, molt probablement, s'empassarà el nostre planeta. Per descomptat, fins i tot abans morirem per un augment global de la temperatura, però canviar l'òrbita de la Terra pot ser una solució necessària per evitar una catàstrofe, almenys en teoria.

Però, com pot la humanitat fer front a una tasca d'enginyeria tan complexa? L'enginyer de sistemes espacials Matteo Ceriotti de la Universitat de Glasgow va compartir diversos escenaris possibles a les pàgines de La conversa.

Suposem que la nostra tasca és desplaçar l'òrbita de la Terra, allunyant-la del Sol aproximadament la meitat de la distància de la seva ubicació actual, fins a on es troba ara Mart. Les principals agències espacials d'arreu del món fa temps que estan considerant i fins i tot treballant en la idea de desplaçar petits cossos celestes (asteroides) de les seves òrbites, que en el futur ajudaran a protegir la Terra dels impactes externs. Algunes opcions ofereixen una solució altament destructiva: una explosió nuclear prop o sobre l'asteroide; l'ús d'un "impactador cinètic", el paper del qual, per exemple, pot jugar una nau espacial destinada a xocar amb un objecte a gran velocitat per canviar-ne la trajectòria. Però pel que fa a la Terra, aquestes opcions certament no funcionaran a causa de la seva naturalesa destructiva.

En el marc d'altres enfocaments, es proposa retirar asteroides d'una trajectòria perillosa mitjançant naus espacials, que actuaran com a remolcadors, o amb l'ajuda de naus espacials més grans, que, per la seva gravetat, retiraran l'objecte perillós de la Terra. De nou, això no funcionarà amb la Terra, ja que la massa d'objectes serà completament incomparable.

Motors elèctrics

Probablement us veureu, però fa temps que estem desplaçant la Terra de la nostra òrbita. Cada vegada que una altra sonda surt del nostre planeta per estudiar altres mons del sistema solar, el coet portador que la porta crea un petit impuls (a escala planetària, és clar) i actua sobre la Terra, empenyent-la en la direcció oposada al seu moviment. Un exemple és un tret d'una arma i el retrocés resultant. Afortunadament per a nosaltres (però malauradament per al nostre "pla per desplaçar l'òrbita de la Terra"), aquest efecte és gairebé invisible per al planeta.

En aquests moments, el coet de més alt rendiment del món és l'americà Falcon Heavy de SpaceX. Però necessitarem uns 300 quintilions de llançaments d'aquests portadors a plena càrrega per utilitzar el mètode descrit anteriorment per moure l'òrbita de la Terra a Mart. A més, la massa de materials necessaris per crear tots aquests coets serà equivalent al 85 per cent de la massa del mateix planeta.

L'ús de motors elèctrics, en particular iònics, que alliberen un corrent de partícules carregades, a causa del qual es produeix l'acceleració, serà una manera més eficaç d'impartir acceleració a la massa. I si instal·lem diversos motors d'aquest tipus en un costat del nostre planeta, la nostra vella Terra realment pot fer un viatge pel sistema solar.

És cert que en aquest cas es necessitaran motors de dimensions realment gegantines. S'hauran d'instal·lar a una altitud d'uns 1000 quilòmetres sobre el nivell del mar, fora de l'atmosfera terrestre, però al mateix temps fixats de manera segura a la superfície del planeta perquè se li pugui transmetre una força d'empenta. A més, fins i tot amb un feix d'ions expulsat a 40 quilòmetres per segon en la direcció desitjada, encara hem d'expulsar l'equivalent al 13% de la massa de la Terra com a partícules d'ions per moure el 87% restant de la massa del planeta.

Vela lleugera

Com que la llum porta impuls però no té massa, també podem utilitzar un feix de llum continu i enfocat molt potent, com un làser, per desplaçar el planeta. En aquest cas, es podrà utilitzar l'energia del mateix Sol, sense utilitzar de cap manera la massa de la Terra mateixa. Però fins i tot amb un sistema làser de 100 gigawatts increïblement potent, que està previst que s'utilitzi en el projecte Starshot, en el qual els científics volen enviar una petita sonda espacial a l'estrella més propera al nostre sistema mitjançant un raig làser, necessitarem tres quintilions d'anys de pols làser continu per assolir el nostre objectiu d'inversió de l'òrbita.

La llum solar es pot reflectir directament en una vela solar gegant que estarà a l'espai però ancorada a la Terra. Com a part d'investigacions anteriors, els científics han descobert que això requeriria un disc reflectant 19 vegades el diàmetre del nostre planeta. Però en aquest cas, per aconseguir el resultat, caldrà esperar uns mil milions d'anys.

Billar interplanetari

Una altra opció possible per treure la Terra de la seva òrbita actual és el conegut mètode d'intercanviar impuls entre dos cossos en rotació per canviar la seva acceleració. Aquesta tècnica també es coneix com a ajuda de gravetat. Aquest mètode s'utilitza sovint en missions d'investigació interplanetària. Per exemple, la nau Rosetta que va visitar el cometa 67P el 2014-2016, com a part del seu viatge de deu anys fins a l'objecte d'estudi, va utilitzar l'assistència gravitatòria al voltant de la Terra dues vegades, el 2005 i el 2007.

Com a resultat, el camp gravitatori de la Terra va impartir cada vegada una acceleració augmentada a la Rosetta, que hauria estat impossible d'aconseguir amb l'ús només dels motors del propi aparell. La Terra també va rebre un impuls d'acceleració oposat i igual en el marc d'aquestes maniobres gravitatòries, però, per descomptat, això no va tenir cap efecte mesurable a causa de la massa del mateix planeta.

Però, què passa si utilitzeu el mateix principi, però amb quelcom més massiu que una nau espacial? Per exemple, els mateixos asteroides certament poden canviar les seves trajectòries sota la influència de la gravetat de la Terra. Sí, una influència mútua puntual sobre l'òrbita de la Terra serà insignificant, però aquesta acció es pot repetir moltes vegades per tal de canviar finalment la posició de l'òrbita del nostre planeta.

Algunes regions del nostre sistema solar estan densament "equipades" amb molts cossos celestes petits, com ara asteroides i cometes, la massa dels quals és prou petita per apropar-los al nostre planeta mitjançant tecnologies adequades i força realistes en termes de desenvolupament.

Amb un càlcul molt acurat de la trajectòria, és molt possible utilitzar el mètode anomenat "delta-v-displacement", quan un cos petit es pot desplaçar de la seva òrbita com a conseqüència d'una aproximació propera a la Terra, que donarà un impuls molt més gran al nostre planeta. Tot això, per descomptat, sona molt bé, però es van fer estudis anteriors que van establir que en aquest cas necessitaríem un milió de passatges d'asteroides tan propers, i cadascun d'ells s'ha de produir en l'interval de diversos milers d'anys, en cas contrari estarem tard en aquell moment, quan el Sol s'expandeix tant que la vida a la Terra es fa impossible.

conclusions

De totes les opcions descrites avui, l'ús de diversos asteroides per a l'assistència de gravetat sembla ser la més realista. Tanmateix, en el futur, l'ús de la llum pot esdevenir una alternativa més adequada, és clar, si aprenem a crear estructures còsmiques gegants o sistemes làser súper poderosos. En qualsevol cas, aquestes tecnologies també poden ser útils per a la nostra futura exploració espacial.

I tanmateix, malgrat la possibilitat teòrica i la probabilitat de viabilitat pràctica en el futur, per a nosaltres, potser l'opció més adequada per a la salvació seria el reassentament a un altre planeta, per exemple, el mateix Mart, que pot sobreviure a la mort del nostre Sol. Al cap i a la fi, la humanitat fa temps que la considera una segona residència potencial per a la nostra civilització. I si també es té en compte el difícil que serà implementar la idea d'un desplaçament de l'òrbita de la Terra, la colonització de Mart i la possibilitat de terraformar-lo per donar-li un aspecte més habitable pot no semblar una tasca tan difícil.