การเคลื่อนย้ายโลก: คู่มือการอยู่รอดของดาวเคราะห์ - ระบบไฟจราจรพลังงานแสงอาทิตย์

เจฟฟ์ เฮิร์ช กล่าวว่า แม้ว่าเราจะไม่ทำลายโลกด้วยการปล่อยมลพิษหรือทำให้โลกร้อนขึ้น แต่เวลาก็กำลังเดินไปสู่จุดจบของโลกอย่างไม่หยุดยั้ง
คืออย่างนี้นะครับ มีปัญหาเล็กน้อยเกี่ยวกับดวงอาทิตย์
เมื่อดวงอาทิตย์เผาไหม้ไฮโดรเจนในแกนกลาง อุณหภูมิก็จะค่อยๆ สูงขึ้น
หลังจากผ่านไปประมาณ 5 พันล้านปี ดวงอาทิตย์จะเริ่มกลายเป็นดาวยักษ์แดงที่ขยายตัวใหญ่ขึ้น
เปลือกก๊าซชั้นนอกของมันจะขยายตัวและกลืนกินโลกเมื่อมันมีขนาดและความสว่างสูงสุดในอีก 7 พันล้านปีข้างหน้า
แต่ก่อนหน้านั้นนานแล้ว ในปี 1.
ในอีก 1 พันล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์จะสว่างขึ้น 11% ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกสูงขึ้นประมาณ 50 องศาเซลเซียส (120 องศาฟาเรนไฮต์)
วิธีนี้จะทำให้น้ำทะเลอุ่นขึ้นจนน้ำระเหยไปโดยไม่เดือด เหมือนกับการวางหม้อน้ำไว้บนเคาน์เตอร์ครัวที่โดนแดดส่อง
พืชและสัตว์จะปรับตัวเข้ากับเรือนกระจกได้ยาก แม้ว่าเรือนกระจกแบบเดี่ยวบางแห่งอาจจะทำได้ก็ตาม
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่รู้จักกันในชื่อแบคทีเรียโบราณอาจยังคงอยู่รอดได้
แต่เป็นเพียงชั่วคราวเท่านั้น
เมื่อไอน้ำเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์จะแยกโมเลกุลของน้ำ และไฮโดรเจนที่จำเป็นต่อการสร้างเซลล์สิ่งมีชีวิตจะค่อยๆ รั่วไหลออกสู่ห้วงอวกาศ
หากอนาคตของคนรุ่นหลังหรือชีวิตที่ชาญฉลาดอื่นๆ ของเรา
ทำตามแบบอย่างของเรา พวกมันต้องอพยพไปยังที่อื่นเพื่อความอยู่รอด
แต่คุณจะทำสิ่งนั้นที่ไหน?
วิธีหนึ่งคือการปล่อยจรวดและเดินทางไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น
ย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1930 วงการวิทยาศาสตร์ของอังกฤษ
โอลาฟ สตีลีน ผู้เขียนนวนิยายเรื่องนี้ เขียนเกี่ยวกับอนาคตที่ลูกหลานของเราจะอพยพไปยังดาวศุกร์ และต่อมาไปยังดาวเนปจูน เมื่อโลกไม่เหมาะสมต่อการอยู่อาศัยอีกต่อไป
นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังอย่างสตีเฟน ฮอว์คิง สนับสนุนแนวคิดเรื่องการสร้างอาณานิคมบนดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ดวงอื่น เพื่อให้มนุษย์สามารถอยู่รอดได้หากเกิดภัยพิบัติใดๆ ที่ทำลายสิ่งมีชีวิตบนโลก
แต่ทั้งหกคนถูกอพยพออกไปหมดแล้ว
ประชากรโลก 7 พันล้านคนจะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศด้วยกระสวยอวกาศ ซึ่งเทียบเท่ากับหนึ่งพันล้านครั้ง
แม้ว่าเราจะสามารถปล่อยยานอวกาศได้วันละ 1,000 ลำ ก็ยังต้องใช้ถึง 2,700 ลำเพื่อขนส่งประชากรทั้งหมดของโลก
จากนั้น ผู้คนจำเป็นต้องดูแลพวกมันเมื่อพวกมันไปถึงบ้านใหม่แล้ว
การย้ายไปอยู่ดาวเคราะห์ดวงอื่นจำเป็นต้อง "ปรับปรุง" ดาวเคราะห์ดวงนั้นใหม่เพื่อให้มีอาหาร น้ำ และออกซิเจนเพียงพอสำหรับผู้ตั้งถิ่นฐาน
ทำไมเราไม่นำโลกของเราเองมาพร้อมกับทรัพยากรที่เราต้องการล่ะ?
หลักฟิสิกส์พื้นฐานบอกเราว่าเราสามารถเคลื่อนย้ายดาวเคราะห์ได้จริง
การปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศจะผลักโลกไปในทิศทางตรงกันข้าม เหมือนกับแรงถีบกลับของปืน (วิทยาศาสตร์)
สแตนลีย์ ชมิดต์ นักเขียนนวนิยายและนักฟิสิกส์ผู้เชี่ยวชาญ ได้ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงนี้ในนวนิยายเรื่อง "บาปแห่งบรรพบุรุษ" ของเขา โดยที่มนุษย์ต่างดาวสร้างเครื่องยนต์จรวดขนาดยักษ์เพื่อเคลื่อนย้ายโลก
อ่านบทความวิทยาศาสตร์อื่นๆ-
ภาพยนตร์และนิยายวิทยาศาสตร์ที่แก้ปัญหาต่างๆ ในโลกของอุปกรณ์พกพา)
แต่ในความเป็นจริง โลกมีขนาดใหญ่มากจนจรวดแทบไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ของโลกเลย
เปิดตัวพันล้าน-
เมื่อเทียบกับความเร็วปัจจุบันของโลกที่ 30 กิโลเมตรต่อวินาที จรวดหนัก 1 ตันที่พุ่งไปในทิศทางเดียวกันจะทำให้ความเร็วของโลกเปลี่ยนแปลงเพียง 20 นาโนเมตรต่อวินาทีเท่านั้น ซึ่งถือว่าน้อยมาก
นักดาราศาสตร์บางคนสามารถแก้ปัญหาการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้แล้ว แต่ยังไม่สามารถแก้ปัญหาเหตุฉุกเฉินในกรอบเวลาของมนุษย์ได้
เกร็ก ลาฟลิน จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ กล่าวว่า แท้จริงแล้วพวกเขากำลังออกแบบการทดลองทางความคิดเพื่อทำความเข้าใจพลวัตของระบบสุริยะ
ดังนั้น กระบวนการที่เกิดขึ้นในระดับเวลาทางธรณีวิทยาจึงมีประสิทธิภาพมาก
เมื่อเรารู้จักเพียงระบบสุริยะของเราเอง พลศาสตร์ของดาวเคราะห์ดูเหมือนจะเรียบง่ายและเป็นระเบียบ แต่ด้วยการค้นพบ "ดาวพฤหัสบดีร้อน" ที่โคจรใกล้กับดาวฤกษ์ดวงอื่น ทำให้สิ่งนี้เปลี่ยนไป
เป็นไปไม่ได้ที่ดาวเคราะห์เหล่านี้จะก่อตัวขึ้นในบริเวณที่ร้อนจัดรอบๆ เพราะไม่มีก๊าซและฝุ่นมากพอที่จะรวมตัวกันเป็นโลกขนาดมหึมาเช่นนี้ได้
แต่ความจริงแล้ว พวกเขาคงอพยพมาจากสถานที่เกิดที่อยู่ไกลออกไปกว่านั้น
เพื่อที่จะเข้าใจว่าระบบสุริยะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอย่างไร ดอน โคริกันสกี เพื่อนร่วมงานของเขาที่ซานตาครูซ และเฟรด อดัมส์ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกน ลาฟลิน ได้ตั้งคำถามว่าโลกจะเคลื่อนที่ได้อย่างไร และดวงอาทิตย์ที่ร้อนขึ้นจะไม่ทำลายโลก
ในการคำนวณของพวกเขา ชายทั้งสามคนเลือกวงโคจรที่ 1 เป็นจุดหมายปลายทางสุดท้ายของโลก
ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ในขณะนี้เป็นห้าเท่าของวงโคจรของดาวอังคาร ใน 6.
เมื่อ 3 พันล้านปีก่อน ดวงอาทิตย์จะมีสีแดง
เวทีขนาดใหญ่และ 2.
ดาวเคราะห์ดวงนี้จะสว่างกว่าปัจจุบันถึง 2 เท่า และเมื่อมองจากระยะห่างเท่านี้ จะได้รับแสงแดดมากเท่ากับที่โลกได้รับในปัจจุบัน
การเคลื่อนโลกให้โคจรเป็นวงกลมที่ระยะทางนี้ จำเป็นต้องเพิ่มพลังงานในการโคจรประมาณ 30%
พวกเขากล่าวว่าสิ่งนี้เป็นไปได้โดยการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของวัตถุเย็นในระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกล เพื่อให้วัตถุเหล่านั้นเข้าใกล้โลกและถ่ายโอนพลังงานวงโคจรบางส่วนมายังโลก
วัตถุเหล่านี้ตั้งอยู่ในบริเวณวงกลมรอบนอกดาวเนปจูนที่เรียกว่าเข็มขัดโคอิเบลซึ่งเป็นวัตถุเย็น และยังอยู่ในเปลือกดาวหางที่อยู่ไกลออกไปซึ่งรู้จักกันในชื่อเมฆออร์เตอีกด้วย
เนื่องจากวัตถุเหล่านี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก พลังงานวงโคจรจึงค่อนข้างต่ำ ทำให้สามารถใช้วิธีการที่กำลังพัฒนาขึ้นเพื่อเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยออกจากโลกได้
วิธีการเหล่านี้มีตั้งแต่ยานลากจูงด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นยานอวกาศที่บินเข้าใกล้วัตถุและดึงวัตถุนั้นออกจากวงโคจรด้วยแรงโน้มถ่วง ไปจนถึงแรงผลักที่รุนแรงกว่าอย่างเครื่องขับเคลื่อนมวล ซึ่งจะขุดและพ่นเศษซากออกจากวัตถุเย็น ผลักวัตถุนั้นไปในทิศทางตรงกันข้าม
แล้วพวกมันก็โคจรอยู่ในอวกาศ
ลำน้ำแข็งที่ระเหยจากพื้นผิวจะถูกควบคุมภายในระบบสุริยะโดยอุปกรณ์ที่ถูกส่งไปที่นั่น
ไม่มีใครอยากส่งบรูซ วิลลิสในอนาคตขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวดหรอก
ต้องใช้อาวุธนิวเคลียร์จำนวนมากจึงจะทำเช่นนี้ได้
"คุณต้องเก่งมาก ๆ เลยนะ"
ลัฟลินกล่าวว่า "การควบคุมอย่างละเอียดถี่ถ้วนแบบนั้น อาวุธนิวเคลียร์ไม่สามารถทำได้แน่นอน!"
การบินเฉียดใกล้แบบนี้ประมาณล้านครั้งก็จะได้ผล
ถ้าเราแบ่งช่วงเวลาเหล่านั้นอย่างเท่าๆ กัน นั่นหมายความว่าจะมีช่วงที่ดาวโคจรเข้าใกล้ดาวอังคารทุกๆ 1,000 ถึง 6,000 ครั้ง ขึ้นอยู่กับว่าเราต้องการไปถึงวงโคจรของดาวอังคารในช่วงที่ดวงอาทิตย์เริ่มทำให้มหาสมุทรในดาวอังคารระเหยไป หรือในช่วงที่ดาวอังคารเข้าสู่ระยะยักษ์แดง
โชคดีที่วัตถุเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้
พวกมันสามารถนำมาใช้ได้หากโคจรรอบดาวพฤหัสบดีและโลกเพื่อรับพลังงานจากดาวเคราะห์ยักษ์และส่งพลังงานนั้นมายังโลก
มันจะเป็นงานที่ยากลำบาก และต้องใช้ความอดทนมากพอที่จะค่อยๆ ขยายโลกออกไปเรื่อยๆ ตามอุณหภูมิที่สูงขึ้นจากดวงอาทิตย์
นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างมาก เนื่องจากวัตถุเหล่านี้ต้องเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวโลกเป็นระยะทางมากกว่า 10,000 กิโลเมตร
วัตถุเหล่านี้จะมีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์น้อยที่ทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์มาก ดังนั้นความผิดพลาดเล็กน้อยก็อาจส่งผลร้ายแรงได้
ลอห์ลินและเพื่อนร่วมงานให้ความสำคัญกับเรื่องนี้อย่างมาก และได้เตือนไว้ในบทสรุปของงานวิจัยว่า: "100-
วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับจักรวาลและมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายกิโลเมตรจากโลก จะสามารถฆ่าเชื้อในชีวภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด อย่างน้อยก็ในระดับของแบคทีเรีย
อันตรายนี้ร้ายแรงจนไม่อาจมองข้ามได้
โคลิน แมคอินนิส วิศวกรเครื่องกลจากมหาวิทยาลัยสแตรธไคลด์ กล่าวว่า "อันตรายนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้แผ่นรับแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่"
ใบเรือบางๆ เหมือนกระจก-
มันเหมือนกับภาพยนตร์ที่ฉายด้วยแสงแดดอ่อนๆ
แนวคิดของเสื้อแมคคินน์คือการสวมใส่แบบสบายๆ
เมื่อลอยอยู่บนแผ่นรับแสงอาทิตย์ ณ จุดที่อยู่ใกล้โลก แรงดันจากรังสีของดวงอาทิตย์จะสมดุลกับแรงโน้มถ่วงของโลกโดยพื้นฐานแล้ว
การวิเคราะห์ของเขาแสดงให้เห็นว่า จากมุมมองทางกายภาพ การสะท้อนของแสงอาทิตย์จากใบเรือจะดึงโลกและใบเรือออกไปด้านนอก เพิ่มพลังงานวงโคจรของโลก และเร่งให้จุดศูนย์กลางมวลของระบบเคลื่อนที่ออกไปไกลจากดวงอาทิตย์
แมคอินเนสคำนวณว่า เพื่อให้ทันกับอัตราการร้อนขึ้นของดวงอาทิตย์ ต้องใช้แผ่นดิสก์เพื่อเคลื่อนใบเรือรูปจานของโลกออกไปด้านนอก 19
ใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกสองเท่า
กล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้จะต้องเอียงเข้าหาดวงอาทิตย์ที่มุม 35 องศา และตั้งอยู่ ณ จุดที่ห่างออกไปประมาณห้าเท่าของระยะห่างระหว่างดวงจันทร์กับโลก
เขาจินตนาการถึงการสร้างมันในอวกาศโดยการกลั่นวัตถุดิบจากดาวเคราะห์น้อยที่มีโลหะเป็นองค์ประกอบหลัก ขนาดกว้าง 9-9 กิโลเมตร
นิกเกลและเหล็กจากดาวเคราะห์น้อยจะถูกผลิตเป็นอนุภาคขนาด 8 ไมครอน
แผ่นผ้าใบหนา
ใบเรือมีความซับซ้อนและมีขนาดใหญ่
เพื่อให้ใบเรือคงรูปทรงที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเผชิญกับการรบกวนจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ จำเป็นต้องมีการควบคุมอย่างแข็งขัน
แต่แมคคินเนสกล่าวว่า วัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านโลกจากแถบโคอิเบอร์มีมวลน้อยกว่าการขว้างวัตถุถึง 10,000 เท่า
เจฟฟรีย์ แลนดิส นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ของนาซา กล่าวว่าแนวคิดนี้สมเหตุสมผล
"ดูเหมือนว่าหลักฟิสิกส์จะถูกต้อง แต่แน่นอนว่ายังไม่มีเทคโนโลยีหรือข้อเสนอใด ๆ ที่จะสร้างเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าโลกถึง 20 เท่า ซึ่งเป็นเรื่องในนิยายวิทยาศาสตร์"
แมคคินเนสยอมรับว่าแม้แต่ตัวเขาเองก็ไม่ได้จริงจังกับความคิดนี้มากนัก: "มันเป็นเรื่องของบ่ายวันศุกร์"
แต่ถึงแม้จะมีปัญหาในทางปฏิบัติจากสถานการณ์เหล่านี้ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของลาฟลินก็ยังชี้ให้เห็นถึงอันตรายที่แท้จริงของการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของดาวเคราะห์ด้วย
วงโคจรของดาวเคราะห์ถูกกำหนดโดยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ข้างเคียง ดังนั้นการเคลื่อนที่ของโลกจะเปลี่ยนแปลงวงโคจรของดาวเคราะห์ชั้นในดวงอื่น ๆ ในลักษณะที่คาดเดาไม่ได้และอาจเป็นอันตรายได้
หากการเคลื่อนตัวครั้งนี้ทำลายเสถียรภาพของดาวพุธ ระบบสุริยะทั้งหมดอาจตกอยู่ในรูปแบบที่วุ่นวาย "ซึ่งเป็นเรื่องยากมากและอาจควบคุมไม่ได้" ลาฟลินกล่าว
หากเราไม่มีทางเลือกอื่น นี่อาจเป็นเหตุผลที่ดีที่สุดที่จะปล่อยให้โลกเป็นไปตามธรรมชาติ