¿Qué será de la Tierra después del cambio orbital? Vista del ingeniero

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

En la película de ciencia ficción china Wandering Earth, estrenada por Netflix, la humanidad, utilizando enormes motores instalados alrededor del planeta, intenta cambiar la órbita de la Tierra para evitar su destrucción por el Sol moribundo y en expansión, así como para evitar una colisión con Júpiter… Tal escenario de un apocalipsis cósmico puede que algún día suceda. En unos 5 mil millones de años, nuestro sol se quedará sin combustible para una reacción termonuclear, se expandirá y, muy probablemente, se tragará nuestro planeta. Por supuesto, incluso antes todos moriremos por un aumento global de la temperatura, pero cambiar la órbita de la Tierra puede ser una solución necesaria para evitar una catástrofe, al menos en teoría.

Pero, ¿cómo puede la humanidad hacer frente a una tarea de ingeniería tan extremadamente compleja? El ingeniero de sistemas espaciales Matteo Ceriotti de la Universidad de Glasgow compartió varios escenarios posibles en las páginas de The Conversetion.

Supongamos que nuestra tarea es desplazar la órbita de la Tierra, alejándola del Sol aproximadamente a la mitad de la distancia desde su ubicación actual, hasta aproximadamente donde está Marte ahora. Las principales agencias espaciales de todo el mundo han estado considerando durante mucho tiempo e incluso trabajando en la idea de desplazar pequeños cuerpos celestes (asteroides) de sus órbitas, lo que en el futuro ayudará a proteger a la Tierra de impactos externos. Algunas opciones ofrecen una solución altamente destructiva: una explosión nuclear cerca o sobre el asteroide; el uso de un "impactador cinético", cuya función, por ejemplo, puede desempeñar una nave espacial destinada a colisionar con un objeto a gran velocidad para cambiar su trayectoria. Pero en lo que respecta a la Tierra, estas opciones ciertamente no funcionarán debido a su naturaleza destructiva.

En el marco de otros enfoques, se propone retirar asteroides de una trayectoria peligrosa utilizando naves espaciales, que actuarán como remolcadores, o con la ayuda de naves espaciales de mayor tamaño, que por su gravedad retirarán el peligroso objeto de la Tierra. Nuevamente, esto no funcionará con la Tierra, ya que la masa de objetos será completamente incomparable.

Motor electrico

Probablemente se vean, pero hemos estado desplazando a la Tierra de nuestra órbita durante mucho tiempo. Cada vez que otra sonda sale de nuestro planeta para estudiar otros mundos del sistema solar, el cohete portador que la transporta crea un impulso diminuto (a escala planetaria, por supuesto) y actúa sobre la Tierra, empujándola en la dirección opuesta a su movimiento. Un ejemplo es un disparo de un arma y el retroceso resultante. Afortunadamente para nosotros (pero desafortunadamente para nuestro "plan para desplazar la órbita de la Tierra"), este efecto es casi invisible para el planeta.

Por el momento, el cohete de más alto rendimiento del mundo es el American Falcon Heavy de SpaceX. Pero necesitaremos unos 300 trillones de lanzamientos de estos portadores a plena carga para utilizar el método descrito anteriormente para mover la órbita de la Tierra a Marte. Además, la masa de materiales necesaria para crear todos estos cohetes será equivalente al 85 por ciento de la masa del planeta.

El uso de motores eléctricos, en particular iónicos, que liberan una corriente de partículas cargadas, debido a las cuales se produce la aceleración, será una forma más eficaz de impartir aceleración a la masa. Y si instalamos varios de estos motores en un lado de nuestro planeta, nuestra anciana Tierra realmente puede emprender un viaje a través del sistema solar.

Es cierto que en este caso se requerirán motores de dimensiones verdaderamente gigantescas. Deberán instalarse a una altitud de unos 1000 kilómetros sobre el nivel del mar, fuera de la atmósfera terrestre, pero al mismo tiempo fijados de forma segura a la superficie del planeta para que se le pueda transmitir una fuerza de empuje. Además, incluso con un haz de iones expulsado a 40 kilómetros por segundo en la dirección deseada, todavía necesitamos expulsar el equivalente al 13 por ciento de la masa de la Tierra como partículas de iones para mover el 87 por ciento restante de la masa del planeta.

Vela ligera

Dado que la luz lleva impulso pero no tiene masa, también podemos usar un rayo de luz continuo y enfocado muy poderoso, como un láser, para desplazar el planeta. En este caso, será posible utilizar la energía del Sol mismo, sin utilizar de ninguna manera la masa de la Tierra. Pero incluso con un sistema láser increíblemente poderoso de 100 gigavatios, que se planea utilizar en el proyecto Peakthrough Starshot, en el que los científicos quieren enviar una pequeña sonda espacial a la estrella más cercana a nuestro sistema utilizando un rayo láser, necesitaremos tres quintillones de años de pulso láser continuo para alcanzar nuestro objetivo de inversión de órbita.

La luz solar puede reflejarse directamente en una vela solar gigante que estará en el espacio pero anclada a la Tierra. Como parte de investigaciones anteriores, los científicos han descubierto que esto requeriría un disco reflectante 19 veces el diámetro de nuestro planeta. Pero en este caso, para lograr el resultado, tendrá que esperar alrededor de mil millones de años.

Billar interplanetario

Otra posible opción para sacar a la Tierra de su órbita actual es el conocido método de intercambio de momento entre dos cuerpos en rotación para cambiar su aceleración. Esta técnica también se conoce como asistencia por gravedad. Este método se utiliza a menudo en misiones de investigación interplanetarias. Por ejemplo, la nave espacial Rosetta que visitó el cometa 67P en 2014-2016, como parte de su viaje de diez años al objeto de estudio, usó asistencia de gravedad alrededor de la Tierra dos veces, en 2005 y en 2007.

Como resultado, el campo gravitacional de la Tierra cada vez impartía una mayor aceleración al Rosetta, lo que habría sido imposible de lograr con el uso de solo los motores del propio aparato. La Tierra también recibió un impulso de aceleración opuesto e igual en el marco de estas maniobras gravitacionales, sin embargo, por supuesto, esto no tuvo un efecto medible debido a la masa del planeta en sí.

Pero, ¿y si usa el mismo principio, pero con algo más masivo que una nave espacial? Por ejemplo, los mismos asteroides ciertamente pueden cambiar sus trayectorias bajo la influencia de la gravedad de la Tierra. Sí, una influencia mutua única en la órbita de la Tierra será insignificante, pero esta acción puede repetirse muchas veces para cambiar finalmente la posición de la órbita de nuestro planeta.

Ciertas regiones de nuestro sistema solar están "equipadas" bastante densamente con muchos cuerpos celestes pequeños, como asteroides y cometas, cuya masa es lo suficientemente pequeña como para acercarlos a nuestro planeta utilizando tecnologías apropiadas y bastante realistas en términos de desarrollo.

Con un cálculo muy cuidadoso de la trayectoria, es muy posible utilizar el método llamado "delta-v-desplazamiento", cuando un cuerpo pequeño puede ser desplazado de su órbita como resultado de un acercamiento cercano a la Tierra, que proporcionará un impulso mucho mayor a nuestro planeta. Todo esto, por supuesto, suena muy bien, pero se llevaron a cabo estudios anteriores que establecieron que en este caso necesitaríamos un millón de pasajes de asteroides tan cercanos, y cada uno de ellos debe ocurrir en el intervalo de varios miles de años, de lo contrario estaremos tarde en el momento en que el Sol se expande tanto que la vida en la Tierra se vuelve imposible.

conclusiones

De todas las opciones descritas hoy, el uso de múltiples asteroides para la asistencia por gravedad parece ser la más realista. Sin embargo, en el futuro, el uso de la luz puede convertirse en una alternativa más adecuada, por supuesto, si aprendemos a crear estructuras cósmicas gigantes o sistemas láser superpoderosos. En cualquier caso, estas tecnologías también pueden ser útiles para nuestra futura exploración espacial.

Y, sin embargo, a pesar de la posibilidad teórica y la probabilidad de factibilidad práctica en el futuro, para nosotros, quizás la opción más adecuada para la salvación sería el reasentamiento en otro planeta, por ejemplo, el mismo Marte, que puede sobrevivir a la muerte de nuestro Sol. Después de todo, la humanidad lo ha considerado durante mucho tiempo como un posible segundo hogar para nuestra civilización. Y si además consideras lo difícil que será implementar la idea de un desplazamiento de la órbita terrestre, colonizar Marte y la posibilidad de terraformarlo para darle al planeta un aspecto más habitable puede no parecer una tarea tan difícil.