Apa yang akan terjadi dengan Bumi setelah pergeseran orbit? pandangan insinyur

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Dalam film fiksi ilmiah China Wandering Earth, dirilis oleh Netflix, umat manusia, menggunakan mesin besar yang dipasang di sekitar planet ini, mencoba mengubah orbit Bumi untuk menghindari kehancurannya oleh Matahari yang sekarat dan mengembang, serta untuk mencegah tabrakan dengan Jupiter… Skenario kiamat kosmik semacam itu mungkin suatu hari nanti benar-benar terjadi. Dalam waktu sekitar 5 miliar tahun, matahari kita akan kehabisan bahan bakar untuk reaksi termonuklir, ia akan mengembang dan, kemungkinan besar, menelan planet kita. Tentu saja, bahkan lebih awal kita semua akan mati karena kenaikan suhu global, tetapi mengubah orbit Bumi mungkin memang menjadi solusi yang diperlukan untuk menghindari bencana, setidaknya secara teori.

Tetapi bagaimana umat manusia dapat mengatasi tugas rekayasa yang begitu rumit? Insinyur sistem luar angkasa Matteo Ceriotti dari Universitas Glasgow membagikan beberapa kemungkinan skenario di halaman The Conversetion.

Misalkan tugas kita adalah menggeser orbit Bumi, memindahkannya dari Matahari sekitar setengah jarak dari lokasinya saat ini, ke sekitar tempat Mars sekarang. Badan antariksa terkemuka di seluruh dunia telah lama mempertimbangkan dan bahkan mengerjakan gagasan untuk memindahkan benda langit kecil (asteroid) dari orbitnya, yang di masa depan akan membantu melindungi Bumi dari dampak eksternal. Beberapa opsi menawarkan solusi yang sangat merusak: ledakan nuklir di dekat atau di asteroid; penggunaan "penabrak kinetik", yang perannya, misalnya, dapat dimainkan oleh pesawat ruang angkasa yang ditujukan untuk menabrak objek dengan kecepatan tinggi untuk mengubah lintasannya. Tapi sejauh menyangkut Bumi, opsi ini pasti tidak akan berhasil karena sifatnya yang merusak.

Dalam kerangka pendekatan lain, diusulkan untuk menarik asteroid dari lintasan berbahaya menggunakan pesawat ruang angkasa, yang akan bertindak sebagai kapal tunda, atau dengan bantuan pesawat ruang angkasa yang lebih besar, yang, karena gravitasinya, akan menarik objek berbahaya dari Bumi. Sekali lagi, ini tidak akan bekerja dengan Bumi, karena massa benda akan sama sekali tidak ada bandingannya.

Motor listrik

Anda mungkin akan bertemu satu sama lain, tetapi kami telah menggeser Bumi dari orbit kami untuk waktu yang lama. Setiap kali probe lain meninggalkan planet kita untuk mempelajari dunia lain di tata surya, roket pembawa yang membawanya menciptakan impuls kecil (dalam skala planet, tentu saja) dan bekerja di Bumi, mendorongnya ke arah yang berlawanan dengan gerakannya. Contohnya adalah tembakan dari senjata dan recoil yang dihasilkan. Untungnya bagi kami (tetapi sayangnya untuk "rencana kami untuk menggantikan orbit Bumi"), efek ini hampir tidak terlihat oleh planet ini.

Saat ini, roket berperforma paling tinggi di dunia adalah American Falcon Heavy dari SpaceX. Tapi kita akan membutuhkan sekitar 300 triliun peluncuran kapal induk ini pada beban penuh untuk menggunakan metode yang dijelaskan di atas untuk memindahkan orbit Bumi ke Mars. Terlebih lagi, massa bahan yang dibutuhkan untuk membuat semua roket ini akan setara dengan 85 persen massa planet itu sendiri.

Penggunaan motor listrik, khususnya yang ionik, yang melepaskan aliran partikel bermuatan, yang menyebabkan percepatan terjadi, akan menjadi cara yang lebih efektif untuk memberikan percepatan ke massa. Dan jika kita memasang beberapa mesin seperti itu di satu sisi planet kita, wanita Bumi tua kita benar-benar dapat melakukan perjalanan melalui tata surya.

Benar, dalam hal ini, mesin dengan dimensi yang sangat besar akan diperlukan. Mereka perlu dipasang pada ketinggian sekitar 1000 kilometer di atas permukaan laut, di luar atmosfer bumi, tetapi pada saat yang sama dipasang dengan aman ke permukaan planet sehingga gaya dorong dapat ditransmisikan ke sana. Selain itu, bahkan dengan pancaran ion dengan kecepatan 40 kilometer per detik ke arah yang diinginkan, kita masih perlu mengeluarkan setara dengan 13 persen massa Bumi sebagai partikel ion untuk memindahkan sisa 87 persen massa planet.

Layar ringan

Karena cahaya membawa momentum tetapi tidak memiliki massa, kita juga dapat menggunakan sinar cahaya terfokus dan kontinu yang sangat kuat, seperti laser, untuk menggantikan planet. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk menggunakan energi Matahari itu sendiri, tanpa menggunakan massa Bumi itu sendiri dengan cara apa pun. Tetapi bahkan dengan sistem laser 100 gigawatt yang sangat kuat, yang direncanakan untuk digunakan dalam proyek Starshot puncak melalui, di mana para ilmuwan ingin mengirim wahana antariksa kecil ke bintang terdekat ke sistem kita menggunakan sinar laser, kita akan membutuhkan tiga triliunan tahun pulsa laser terus menerus untuk memenuhi tujuan pembalikan orbit kami.

Sinar matahari dapat dipantulkan langsung dari layar surya raksasa yang akan berada di luar angkasa tetapi berlabuh ke Bumi. Sebagai bagian dari penelitian sebelumnya, para ilmuwan telah menemukan bahwa ini akan membutuhkan piringan reflektif 19 kali diameter planet kita. Tetapi dalam kasus ini, untuk mencapai hasilnya, Anda harus menunggu sekitar satu miliar tahun.

Biliar antarplanet

Pilihan lain yang memungkinkan untuk mengeluarkan Bumi dari orbitnya saat ini adalah metode pertukaran momentum yang terkenal antara dua benda yang berputar untuk mengubah percepatannya. Teknik ini juga dikenal sebagai bantuan gravitasi. Metode ini sering digunakan dalam misi penelitian antarplanet. Misalnya, pesawat ruang angkasa Rosetta yang mengunjungi komet 67P pada 2014-2016, sebagai bagian dari perjalanan sepuluh tahun ke objek studi, menggunakan bantuan gravitasi di sekitar Bumi dua kali, pada 2005 dan 2007.

Akibatnya, medan gravitasi bumi setiap kali memberikan percepatan yang meningkat ke Rosetta, yang tidak mungkin dicapai hanya dengan menggunakan mesin peralatan itu sendiri. Bumi juga menerima momentum percepatan yang berlawanan dan sama dalam kerangka manuver gravitasi ini, namun, tentu saja, ini tidak memiliki efek terukur karena massa planet itu sendiri.

Tetapi bagaimana jika Anda menggunakan prinsip yang sama, tetapi dengan sesuatu yang lebih besar dari pesawat ruang angkasa? Misalnya, asteroid yang sama pasti dapat mengubah lintasannya di bawah pengaruh gravitasi bumi. Ya, pengaruh timbal balik satu kali pada orbit Bumi tidak akan signifikan, tetapi tindakan ini dapat diulang berkali-kali untuk pada akhirnya mengubah posisi orbit planet kita.

Daerah tertentu dari tata surya kita cukup padat "dilengkapi" dengan banyak benda langit kecil, seperti asteroid dan komet, yang massanya cukup kecil untuk menarik mereka lebih dekat ke planet kita menggunakan teknologi yang sesuai dan cukup realistis dalam hal pengembangan.

Dengan perhitungan lintasan yang sangat hati-hati, sangat mungkin untuk menggunakan apa yang disebut metode "perpindahan delta-v", ketika sebuah benda kecil dapat dipindahkan dari orbitnya sebagai akibat dari pendekatan yang dekat ke Bumi, yang akan memberikan momentum yang jauh lebih besar bagi planet kita. Semua ini, tentu saja, terdengar sangat keren, tetapi penelitian sebelumnya dilakukan yang menetapkan bahwa dalam kasus ini kita akan membutuhkan satu juta lintasan asteroid yang begitu dekat, dan masing-masing harus terjadi dalam selang waktu beberapa ribu tahun, jika tidak kita akan terlambat pada saat Matahari mengembang sedemikian rupa sehingga kehidupan di Bumi menjadi tidak mungkin.

kesimpulan

Dari semua opsi yang dijelaskan hari ini, menggunakan beberapa asteroid untuk bantuan gravitasi tampaknya menjadi yang paling realistis. Namun, di masa depan, penggunaan cahaya dapat menjadi alternatif yang lebih cocok, tentu saja, jika kita mempelajari cara membuat struktur kosmik raksasa atau sistem laser yang sangat kuat. Bagaimanapun, teknologi ini mungkin juga berguna untuk eksplorasi ruang angkasa kita di masa depan.

Namun, terlepas dari kemungkinan teoretis dan kemungkinan kelayakan praktis di masa depan, bagi kita, mungkin opsi yang paling cocok untuk keselamatan adalah pemukiman kembali ke planet lain, misalnya, Mars yang sama, yang dapat bertahan dari kematian Matahari kita. Bagaimanapun, umat manusia telah lama memandangnya sebagai rumah kedua yang potensial bagi peradaban kita. Dan jika Anda juga mempertimbangkan betapa sulitnya untuk mengimplementasikan gagasan perpindahan orbit Bumi, menjajah Mars, dan kemungkinan mengubahnya untuk memberi planet ini penampilan yang lebih layak huni, mungkin tidak tampak seperti tugas yang sulit.