בסרט המדע הבדיוני הסיני "האדמה הנודדת", שיצא לאחרונה בנטפליקס, האנושות מנסה לשנות את מסלול כדור הארץ באמצעות דחפי ענק כדי לברוח מהשמש המתרחבת - ולמנוע התנגשות עם צדק.
התרחיש עשוי להתגשם יום אחד. בעוד חמישה מיליארד שנים, השמש תיגמר לדלק ותתרחב, ככל הנראה שתעטוף את כדור הארץ. איום מיידי יותר הוא אפוקליפסה של התחממות כדור הארץ. העברת כדור הארץ למסלול רחב יותר יכולה להיות פיתרון - וזה אפשרי בתיאוריה.
אבל איך נוכל לעשות זאת ומה הם האתגרים ההנדסיים? לצורך הוויכוח, נניח שאנו שואפים להעביר את כדור הארץ ממסלולו הנוכחי למסלול 50% יותר מהשמש, בדומה למאדים.
אנו מתכננים טכניקות להנעת גופים קטנים - אסטרואידים - ממסלולם במשך שנים רבות, בעיקר כדי להגן על כדור הארץ שלנו מפני פגיעות. חלקם מבוססים על פעולה אימפולסיבית, ולעיתים קרובות הרסנית: פיצוץ גרעיני בסמוך או על פני האסטרואיד, או "גורם מכה קינטי", למשל חללית המתנגשת עם האסטרואיד במהירות גבוהה. ברור שהם לא חלים על כדור הארץ בגלל אופיים ההרסני.
טכניקות אחרות כוללות במקום זאת דחיפה עדינה ורציפה לאורך זמן רב, המסופקת על ידי סירת גרירה העגנה על פני האסטרואיד, או חללית המרחפת בקרבתה (דחיפה דרך כוח הכבידה או שיטות אחרות). אבל זה לא יהיה אפשרי עבור כדור הארץ מכיוון שמסתו עצומה בהשוואה אפילו לאסטרואידים הגדולים ביותר.
דחפי חשמל
למעשה כבר העברנו את כדור הארץ ממסלולו. בכל פעם שמבחן עוזב את כדור הארץ לכוכב אחר, הוא מעביר דחף קטן לכדור הארץ בכיוון ההפוך, בדומה לרתעת הרובה של אקדח. למזלנו - אך למרבה הצער לצורך הנעת כדור הארץ - האפקט הזה קטן להפליא.
פלקון כבד של SpaceX הוא רכב השיגור המסוגל ביותר כיום. נצטרך 300 מיליארד מיליארד שיגורים במלוא יכולתם כדי להשיג את השינוי במסלול למאדים. החומר המרכיב את כל הרקטות הללו היה שווה ערך ל 85% מכדור הארץ, וישאיר רק 15% מכדור הארץ במסלול של מאדים.
מותחן חשמלי הוא דרך יעילה בהרבה להאיץ מסה - בפרט כונני יונים, שפועלים באמצעות ירי זרם של חלקיקים טעונים המניעים את הכלי קדימה. אנו יכולים לכוון ולירות מתח של חשמלי חשמלי לכיוון הנגרר של מסלול כדור הארץ.
המותחן הגדול צריך להיות 1,000 ק"מ מעל פני הים, מעבר לאטמוספירה של כדור הארץ, אך עדיין מחובר היטב לכדור הארץ באמצעות קרן נוקשה, כדי להעביר את הכוח הדוחף. כאשר קרן יון תירה 40 קמ"ש לשנייה בכיוון הנכון, עדיין נצטרך להוציא את המקבילה ל- 13% ממסת כדור הארץ ביונים כדי להזיז את 87% הנותרים.
שיט על אור
כשאור נושא תנופה, אך אין מסה, אנו עשויים גם להיות מסוגלים להפעיל באופן קבוע קרן אור ממוקדת, כמו לייזר. הכוח הנדרש ייאסף מהשמש, ולא ייצרך מסת אדמה. אפילו באמצעות מפעל הלייזר העצום של 100 ג'יגה-וואט שחזה פרויקט Breakthrough Starshot, שמטרתו להניע חללית אל מחוץ למערכת השמש כדי לחקור כוכבים שכנים, זה עדיין ייקח שלושה מיליארד מיליארד שנות שימוש רציף כדי להשיג את השינוי במסלול.
אך אור יכול להשתקף ישירות מהשמש לכדור הארץ באמצעות מפרש סולארי המוצב בסמוך לכדור הארץ. חוקרים הראו כי הוא יצטרך דיסק רפלקטיבי שגודל פי 19 בקוטר כדור הארץ בכדי להשיג את השינוי במסלול לאורך פרק זמן של מיליארד שנה.
ביליארד בילטרי
טכניקה ידועה לשני גופים המסתובבים להחלפת מומנטום ולשינוי מהירותם היא עם מעבר קרוב, או קלע הכבידה. סוג זה של תמרון נעשה בשימוש נרחב על ידי בדיקות בינלאומיות. לדוגמא, חללית רוזטה שביקרה בשביט 67P בשנים 2014-2016, במהלך מסעה העשר שנים לשביט, עברה בסביבת כדור הארץ פעמיים, בשנת 2005 וב -2007.
כתוצאה מכך, שדה הכבידה של כדור הארץ העביר לרוזטה תאוצה משמעותית, דבר שלא היה ניתן להשגה אך ורק באמצעות דחפנים. כתוצאה מכך, כדור הארץ קיבל דחף הפוך ושווה - אם כי לא הייתה לכך השפעה ניתנת למדידה בגלל המסה של כדור הארץ.
אבל מה אם היינו יכולים לבצע קלע, משתמשים במשהו הרבה יותר מסיבי מאשר חללית? אסטרואידים בהחלט יכולים להיות מופנים על ידי כדור הארץ, ובעוד שההשפעה ההדדית על מסלול כדור הארץ תהיה זעירה, ניתן לחזור על פעולה זו מספר רב של פעמים על מנת להשיג שינוי משמעותי במסלול כדור הארץ.
אזורים מסוימים במערכת השמש צפופים בגופים קטנים כמו אסטרואידים וכוכבי שביט, שמסתם של רבים מהם קטנה דיה כדי להעבירם באמצעות טכנולוגיה ריאלית, אך עדיין סדרי גודל גדולים ממה שניתן לשגר באופן ריאליסטי מכדור הארץ.
בעזרת תכנון מסלול מדויק, ניתן לנצל מה שמכונה "מינוף Δv" - ניתן לזרוק גוף קטן ממסלולו וכתוצאה מכך לעבור על פני כדור הארץ, לספק דחף גדול בהרבה לכוכב הלכת שלנו. זה אולי נראה מרגש, אך ההערכה הייתה כי נצטרך מיליון מעבר אסטרואיד כזה קרוב, שכל אחד מהם מרוחק בכמה אלפי שנים זה מזה, בכדי להתמיד בהתפשטות השמש.
פסק הדין
מבין כל האפשרויות הזמינות, השימוש בכמה נקודות הקלע של אסטרואיד נראה הכי בר השגה כרגע. אך בעתיד ניצול האור עשוי להיות המפתח - אם נלמד כיצד לבנות מבני שטח ענקיים או מערכי לייזר סופר עוצמתיים. אלה יכולים לשמש גם לחקירת חלל.
אך למרות שזה אפשרי תיאורטית, ויכול להיות שיום אחד יהיה אפשרי מבחינה טכנית, ייתכן שבעצם יהיה קל יותר להעביר את המין שלנו לשכנו הפלנטרי הסמוך, מאדים, שעשוי לשרוד את הרס השמש. בסופו של דבר, כבר נחתנו עליו וחילבנו את פני השטח כמה פעמים.
לאחר ששקלנו עד כמה יהיה זה מאתגר להזיז את כדור הארץ, מושבת מאדים, הפיכתו למגורים והזזת אוכלוסיית כדור הארץ לאורך זמן, אולי לא תשמע ככל הנראה קשה.
מתאו סריוטי, מרצה להנדסת מערכות חלל, אוניברסיטת גלזגו
