هل يمكننا نقل كوكب الأرض بأكمله إلى مدار جديد؟ -/ أسئلة/ freak science society

 

هل يمكننا نقل كوكب الأرض بأكمله إلى مدار جديد؟
 

عمركش تخيلت قبل كده الأرض وهي بتسبح خارج المجموعة الشمسية الجميلة بتاعتنا. الوضع هيكون عامل ازاي. ونروح بعيد ليه...

ممكن نشوف فيلم الخيال العلمي الصيني اللي تم إصداره على Netflix، وكان بيتكلم عن البشرية وهي بتحاول تغير مدار الأرض باستخدام محركات دفع كبيرة وضخمة بغرض الهروب من الشمس اللي عماله بتتضخم ومنع الاصطدام بجرنا المشتري.

طيب هو ده ممكن يحصل فعلا ولا شغل أفلام وخيال...

 

هل ممكن نقل الكوكب الي مدار جديد؟

قد يتحقق السيناريو في يوم من الأيام. في غضون خمسة مليارات سنة، سينفد وقود الشمس وستتوسع، على الأرجح ستبتلع الأرض. التهديد الأكثر إلحاحًا هو كارثة الاحترار العالمي. يمكن أن يكون نقل الأرض إلى مدار أوسع حلاً -وهو ممكن من الناحية النظرية.

ولكن كيف يمكننا أن نفعل ذلك وما هي التحديات الهندسية؟ من أجل الجدل، دعنا نفترض أننا نهدف إلى نقل الأرض من مدارها الحالي إلى مدار 50٪ بعيدًا عن الشمس، على غرار المريخ.

لقد ابتكرنا تقنيات لنقل الأجسام الصغيرة -الكويكبات -من مدارها لسنوات عديدة، وذلك لحماية كوكبنا من التأثيرات بشكل أساسي. يعتمد بعضها على فعل اندفاعي، وغالبًا ما يكون مدمرًا: انفجار نووي بالقرب من سطح الكويكب أو عليه، أو "اصطدام حركي"، على سبيل المثال اصطدام مركبة فضائية بالكويكب بسرعة عالية. من الواضح أنها لا تنطبق على الأرض بسبب طبيعتها المدمرة.

 

تتضمن التقنيات الأخرى بدلاً من ذلك دفعًا لطيفًا ومتواصلاً لفترة طويلة، يتم توفيره بواسطة زورق قطر يرسو على سطح الكويكب، أو مركبة فضائية تحوم بالقرب منه (الدفع من خلال الجاذبية أو طرق أخرى). لكن هذا سيكون مستحيلًا على الأرض لأن كتلتها هائلة مقارنة بأكبر الكويكبات.

 

الدافعات الكهربائية

لقد قمنا بالفعل بتحريك الأرض من مدارها. في كل مرة يغادر فيها مسبار الأرض إلى كوكب آخر، فإنه يعطي دفعة صغيرة للأرض في الاتجاه المعاكس، على غرار ارتداد البندقية. لحسن الحظ بالنسبة لنا -ولكن لسوء الحظ لغرض تحريك الأرض -فإن هذا التأثير ضئيل للغاية.

 

تعتبر Falcon Heavy من SpaceX أكثر مركبات الإطلاق قدرة اليوم. سنحتاج إلى 300 مليار عملية إطلاق بكامل طاقتها من أجل تحقيق تغيير المدار إلى المريخ. المواد التي تتكون منها كل هذه الصواريخ ستعادل 85٪ من الأرض، تاركة 15٪ فقط من الأرض في مدار المريخ.

 

الدافع الكهربائي هو وسيلة أكثر فاعلية لتسريع الكتلة -لا سيما محركات الأيونات، التي تعمل عن طريق إطلاق تيار من الجسيمات المشحونة التي تدفع الوعاء إلى الأمام. يمكننا توجيه وإطلاق دافع كهربائي في الاتجاه الخلفي لمدار الأرض.

 

يجب أن يكون الدافع الضخم 1000 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر، خارج الغلاف الجوي للأرض، ولكن لا يزال مرتبطًا بقوة بالأرض بحزمة صلبة، لنقل القوة الدافعة. مع إطلاق شعاع أيوني بسرعة 40 كيلومترًا في الثانية في الاتجاه الصحيح، سنظل بحاجة إلى إخراج ما يعادل 13٪ من كتلة الأرض بالأيونات لتحريك النسبة المتبقية البالغة 87٪.

 

الإبحار في الضوء

نظرًا لأن الضوء يحمل زخمًا، ولكن لا كتلة، فقد نتمكن أيضًا من تشغيل حزمة ضوئية مركزة بشكل مستمر، مثل الليزر. سيتم جمع الطاقة المطلوبة من الشمس، ولن يتم استهلاك أي كتلة أرضية. حتى باستخدام مصنع الليزر الضخم بقوة 100 جيجاوات الذي تصوره مشروع Breakthrough Starshot، والذي يهدف إلى دفع المركبات الفضائية خارج النظام الشمسي لاستكشاف النجوم المجاورة، سيستغرق الأمر ثلاثة مليارات مليار سنة من الاستخدام المستمر لتحقيق التغيير المداري.

ولكن يمكن أيضًا أن ينعكس الضوء مباشرة من الشمس إلى الأرض باستخدام شراع شمسي متمركز بجانب الأرض. أظهر الباحثون أنه سيحتاج إلى قرص عاكس أكبر 19 مرة من قطر الأرض لتحقيق التغيير المداري على مدى مليار سنة.

 

لعبة البلياردو بين الكواكب

من الأساليب المعروفة لجسمين يدوران في المدار تبادل الزخم وتغيير سرعتهما باستخدام ممر قريب، أو مقلاع الجاذبية. تم استخدام هذا النوع من المناورة على نطاق واسع بواسطة المسابير بين الكواكب. على سبيل المثال، مرت المركبة الفضائية Rosetta التي زارت المذنب 67P في 2014-2016 ، خلال رحلتها التي استمرت عشر سنوات إلى المذنب بالقرب من الأرض مرتين ، في عامي 2005 و 2007.

 

نتيجة لذلك، أعطى مجال الجاذبية للأرض تسارعًا كبيرًا لـ Rosetta ، والذي كان من المستحيل تحقيقه باستخدام الدافعات فقط. وبالتالي، تلقت الأرض دفعة معاكسة ومتساوية - على الرغم من أن هذا لم يكن له أي تأثير قابل للقياس بسبب كتلة الأرض.

 

ولكن ماذا لو تمكنا من إجراء مقلاع باستخدام شيء أكبر بكثير من مركبة فضائية؟ يمكن بالتأكيد إعادة توجيه الكويكبات بواسطة الأرض، وبينما سيكون التأثير المتبادل على مدار الأرض ضئيلًا ، يمكن تكرار هذا الإجراء عدة مرات لتحقيق تغيير كبير في مدار الأرض في النهاية.

 

بعض مناطق النظام الشمسي كثيفة بأجسام صغيرة مثل الكويكبات والمذنبات، وكتلة العديد منها صغيرة بما يكفي لتحريكها بتقنية واقعية، لكنها لا تزال بأعداد أكبر مما يمكن إطلاقه من الأرض بشكل واقعي.

 

الخلاصة

من بين جميع الخيارات المتاحة، يبدو استخدام مقلاع الكويكبات المتعددة هو الأكثر قابلية للتحقيق في الوقت الحالي. لكن في المستقبل، قد يكون استغلال الضوء هو المفتاح -إذا تعلمنا كيفية بناء هياكل فضائية عملاقة أو مصفوفات ليزر فائقة القوة. يمكن أيضًا استخدام هذه لاستكشاف الفضاء.

 

ولكن في حين أن هذا ممكن نظريًا، وقد يكون يومًا ما ممكنًا تقنيًا، فقد يكون من الأسهل في الواقع نقل جنسنا البشري إلى كوكب المريخ المجاور لنا، والذي قد ينجو من تدمير الشمس. بعد كل شيء، لقد هبطنا بالفعل وجوبنا سطحه عدة مرات.

 

بعد التفكير في مدى صعوبة تحريك الأرض، قد لا يبدو استعمار المريخ، وجعله صالحًا للسكنى وتحريك سكان الأرض هناك بمرور الوقت، أمرًا صعبًا بعد كل شيء.

بفضل التصميم الدقيق للمسار، من الممكن استغلال ما يسمى ب "الرافعة Δv" -يمكن دفع جسم صغير إلى خارج مداره ونتيجة لذلك يتأرجح عبر الأرض، مما يوفر دفعة أكبر لكوكبنا. قد يبدو هذا مثيرًا، ولكن تشير التقديرات إلى أننا سنحتاج إلى مليون مثل هذا الكويكب القريب من الممرات، كل منها متباعدة بنحو بضعة آلاف من السنين، لمواكبة توسع الشمس.