Dans le film de science-fiction chinois Wandering Earth, publié par Netflix, l'humanité, utilisant d'énormes moteurs installés à travers la planète, tente de changer l'orbite de la Terre pour éviter sa destruction par le Soleil mourant et en expansion, ainsi que pour empêcher une collision avec Jupiter. … Un tel scénario d'apocalypse cosmique pourrait bien se produire un jour. Dans environ 5 milliards d'années, notre Soleil sera à court de combustible pour une réaction thermonucléaire, il se développera et engloutira très probablement notre planète. Bien sûr, même plus tôt, nous mourrons tous d'une augmentation globale de la température, mais changer l'orbite terrestre peut en effet être la bonne solution pour éviter une catastrophe, du moins en théorie.
Mais comment l'humanité peut-elle faire face à une tâche d'ingénierie aussi complexe? L'ingénieur en systèmes spatiaux Matteo Ceriotti de l'Université de Glasgow a partagé plusieurs scénarios possibles sur les pages de The Conversetion.
Supposons que notre tâche soit de déplacer l'orbite de la Terre, en l'éloignant du Soleil à environ la moitié de la distance de son emplacement actuel, approximativement à l'endroit où Mars se trouve maintenant. Les principales agences spatiales du monde entier envisagent depuis longtemps et travaillent même sur l'idée de déplacer de petits corps célestes (astéroïdes) de leurs orbites, ce qui à l'avenir aidera à protéger la Terre des impacts externes. Certaines options offrent une solution très destructrice: une explosion nucléaire à proximité de l'astéroïde ou à sa surface; l'utilisation d'un "impacteur cinétique", dont le rôle, par exemple, peut être joué par un engin spatial destiné à entrer en collision avec un objet à grande vitesse pour modifier sa trajectoire. Mais en ce qui concerne la Terre, ces options ne fonctionneront certainement pas en raison de leur nature destructrice.
Dans le cadre d'autres approches, il est proposé de retirer les astéroïdes d'une trajectoire dangereuse à l'aide d'engins spatiaux, qui joueront le rôle de remorqueurs, ou à l'aide de vaisseaux spatiaux plus grands, qui, en raison de leur gravité, retireront l'objet dangereux de la Terre. Encore une fois, cela ne fonctionnera pas avec la Terre, car la masse d'objets sera complètement incomparable.
Moteurs électriques
Vous vous verrez probablement, mais nous déplaçons la Terre de notre orbite depuis longtemps. Chaque fois qu'une autre sonde quitte notre planète pour étudier d'autres mondes du système solaire, sa fusée porteuse crée une petite impulsion (à l'échelle planétaire, bien sûr) et agit sur la Terre, la poussant dans la direction opposée à son mouvement. Un exemple est un tir d'une arme et le recul qui en résulte. Heureusement pour nous (mais malheureusement pour notre "plan de déplacement de l'orbite terrestre"), cet effet est presque invisible pour la planète.
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À l'heure actuelle, la fusée la plus performante au monde est l'américain Falcon Heavy de SpaceX. Mais nous aurons besoin d'environ 300 quintillions de lancements de ces porteurs à pleine charge pour utiliser la méthode décrite ci-dessus pour déplacer l'orbite de la Terre vers Mars. De plus, la masse de matériaux nécessaire pour créer toutes ces fusées équivaudra à 85% de la masse de la planète elle-même.
L'utilisation de moteurs électriques, en particulier ioniques, qui libèrent un flux de particules chargées, en raison desquelles une accélération se produit, sera un moyen plus efficace de donner une accélération à la masse. Et si nous installons plusieurs de ces moteurs sur un côté de notre planète, notre vieille femme de la Terre peut vraiment faire un voyage à travers le système solaire.
Certes, dans ce cas, des moteurs de dimensions vraiment gigantesques seront nécessaires. Ils devront être installés à une altitude d'environ 1000 kilomètres au-dessus du niveau de la mer, en dehors de l'atmosphère terrestre, mais en même temps solidement fixés à la surface de la planète afin que la force de poussée puisse lui être transmise. De plus, même avec un faisceau d'ions éjecté à 40 kilomètres par seconde dans la direction souhaitée, nous aurions toujours besoin d'éjecter l'équivalent de 13% de la masse terrestre sous forme de particules ioniques pour déplacer les 87% restants de la masse de la planète.
Voile légère
Étant donné que la lumière porte un élan mais n'a pas de masse, nous pouvons également utiliser un faisceau de lumière continu et focalisé très puissant, tel qu'un laser, pour déplacer la planète. Dans ce cas, il sera possible d'utiliser l'énergie du Soleil lui-même, sans en aucun cas utiliser la masse de la Terre elle-même. Mais même avec une installation laser incroyablement puissante de 100 gigawatts, qui devrait être utilisée dans le projet Peakthrough Starshot, dans lequel les scientifiques veulent envoyer une petite sonde spatiale à l'étoile la plus proche de notre système à l'aide d'un faisceau laser, nous aurons besoin de trois quintillions d'années d'impulsion laser continue pour pour atteindre notre objectif de changement d'orbite.
La lumière du soleil peut être réfléchie directement par une voile solaire géante qui sera dans l'espace mais ancrée à la Terre. Dans le cadre de recherches antérieures, les scientifiques ont découvert que cela nécessiterait un disque réfléchissant 19 fois le diamètre de notre planète. Mais dans ce cas, pour arriver au résultat, vous devrez attendre environ un milliard d'années.
Billard interplanétaire
Une autre option possible pour retirer la Terre de son orbite actuelle est la méthode bien connue d'échange d'impulsion entre deux corps rotatifs pour modifier leur accélération. Cette technique est également connue sous le nom d'assistance par gravité. Cette méthode est assez souvent utilisée dans les missions de recherche interplanétaire. Par exemple, le vaisseau spatial Rosetta qui a visité la comète 67P en 2014-2016, dans le cadre de son voyage de dix ans vers l'objet d'étude, a utilisé l'assistance gravimétrique autour de la Terre à deux reprises, en 2005 et en 2007.
En conséquence, le champ gravitationnel de la Terre a à chaque fois donné une accélération accrue à la Rosetta, ce qui aurait été impossible à réaliser avec l'utilisation des seuls moteurs de l'appareil lui-même. La Terre a également reçu un élan d'accélération opposé et égal dans le cadre de ces manœuvres gravitationnelles, cependant, bien sûr, cela n'a eu aucun effet mesurable en raison de la masse de la planète elle-même.
Et si nous utilisons le même principe, mais avec quelque chose de plus massif qu'un vaisseau spatial? Par exemple, les mêmes astéroïdes peuvent certainement modifier leurs trajectoires sous l'influence de la gravité terrestre. Oui, l'influence mutuelle ponctuelle sur l'orbite terrestre sera insignifiante, mais cette action peut être répétée plusieurs fois afin de changer finalement la position de l'orbite de notre planète.
Certaines zones de notre système solaire sont assez densément «équipées» de nombreux petits corps célestes, comme les astéroïdes et les comètes, dont la masse est suffisamment petite pour les rapprocher de notre planète en utilisant des technologies appropriées et assez réalistes en termes de développement.
Avec un calcul très minutieux de la trajectoire, il est tout à fait possible d'utiliser la méthode dite du «déplacement delta-v», lorsqu'un petit corps peut être déplacé de son orbite à la suite d'une approche rapprochée de la Terre, ce qui donnera un élan beaucoup plus grand à notre planète. Tout cela, bien sûr, semble très cool, mais des études antérieures ont été menées qui ont établi que dans ce cas, nous aurions besoin d'un million de passages d'astéroïdes aussi proches, et chacun d'eux doit se produire dans l'intervalle de plusieurs milliers d'années, sinon nous serons en retard à ce moment-là. quand le Soleil se dilate tellement que la vie sur Terre deviendra impossible.
conclusions
De toutes les options décrites aujourd'hui, l'utilisation de plusieurs astéroïdes pour l'assistance gravitationnelle semble être la plus réaliste. Cependant, à l'avenir, l'utilisation de la lumière peut devenir une alternative plus appropriée, bien sûr, si nous apprenons à créer des structures cosmiques géantes ou des systèmes laser super puissants. Dans tous les cas, ces technologies peuvent également être utiles pour notre future exploration spatiale.
Et pourtant, malgré la possibilité théorique et la probabilité d'une faisabilité pratique à l'avenir, pour nous, l'option la plus appropriée pour le salut sera peut-être la réinstallation sur une autre planète, par exemple, le même Mars, qui peut survivre à la mort de notre Soleil. Après tout, l'humanité la considère depuis longtemps comme une deuxième maison potentielle pour notre civilisation. Et si vous considérez également à quel point il sera difficile de mettre en œuvre l'idée d'un déplacement de l'orbite terrestre, la colonisation de Mars et la possibilité de la terraformer pour donner à la planète une apparence plus habitable peut ne pas sembler une tâche aussi difficile.
