Dab tsi yuav dhau los ntawm lub ntiaj teb tom qab lub orbital hloov? Engineer txoj kev pom

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

Nyob rau hauv Suav science ntawv tseeb zaj duab xis Wandering Earth, tso tawm los ntawm Netflix, noob neej, siv lub tshuab loj loj nyob ib ncig ntawm lub ntiaj teb, sim hloov lub ntiaj teb lub voj voog kom tsis txhob muaj kev puas tsuaj los ntawm kev tuag thiab nthuav dav Sun, ntxiv rau tiv thaiv kev sib tsoo nrog Jupiter… Xws li ib tug scenario ntawm lub cosmic apocalypse tej zaum yuav muaj ib hnub tiag tiag tshwm sim. Hauv kwv yees li 5 billion xyoo, peb lub hnub yuav khiav tawm ntawm roj rau cov tshuaj tiv thaiv thermonuclear, nws yuav nthuav dav thiab, feem ntau, yuav nqos peb lub ntiaj teb. Tau kawg, txawm tias ua ntej peb txhua tus yuav tuag los ntawm kev kub ntxhov thoob ntiaj teb, tab sis kev hloov lub ntiaj teb lub voj voog yuav yog ib qho kev daws teeb meem tsim nyog kom tsis txhob muaj kev puas tsuaj, tsawg kawg hauv txoj kev xav.

Tab sis yuav ua li cas tib neeg thiaj daws tau qhov kev ua haujlwm nyuaj heev? Qhov chaw tshuab engineer Matteo Ceriotti los ntawm University of Glasgow tau qhia ntau yam tshwm sim ntawm nplooj ntawv ntawm Kev Sib Tham.

Piv txwv tias peb txoj hauj lwm yog tshem lub ntiaj teb lub orbit, txav nws deb ntawm lub hnub txog ib nrab ntawm qhov deb ntawm nws qhov chaw tam sim no, mus txog qhov twg Mars tam sim no. Cov koom haum ua haujlwm thoob plaws ntiaj teb tau xav txog ntev ntev thiab txawm tias ua haujlwm rau lub tswv yim ntawm kev hloov chaw me me saum ntuj ceeb tsheej (asteroids) los ntawm lawv cov orbits, uas yav tom ntej yuav pab tiv thaiv lub ntiaj teb los ntawm kev cuam tshuam sab nraud. Qee qhov kev xaiv muab kev daws teeb meem loj heev: kev tawg nuclear ze lossis ntawm lub hnub qub; kev siv lub "kinetic impactor", lub luag hauj lwm ntawm uas, piv txwv li, yuav ua si los ntawm ib tug spacecraft aimed ntawm kev sib tsoo nrog ib yam khoom ntawm kev kub ceev hloov nws trajectory. Tab sis raws li lub ntiaj teb muaj kev txhawj xeeb, cov kev xaiv no yuav tsis ua haujlwm vim lawv qhov kev puas tsuaj.

Nyob rau hauv lub moj khaum ntawm lwm txoj hauv kev, nws tau thov kom tshem cov asteroids los ntawm qhov chaw txaus ntshai uas siv lub dav hlau, uas yuav ua tus rubs, lossis nrog kev pab los ntawm cov dav hlau loj dua, uas, vim lawv lub ntiajteb txawj nqus, yuav tshem cov khoom txaus ntshai ntawm lub ntiaj teb. Ib zaug ntxiv, qhov no yuav tsis ua haujlwm nrog lub ntiaj teb, txij li qhov loj ntawm cov khoom yuav sib piv tsis tau kiag li.

Hluav taws xob cov motors

Tej zaum koj yuav pom ib leeg, tab sis peb tau hloov lub ntiaj teb los ntawm peb lub orbit tau ntev. Txhua zaus lwm qhov kev sojntsuam tawm ntawm peb lub ntiaj teb mus kawm lwm lub ntiaj teb ntawm lub hnub ci, lub foob pob hluav taws nqa nws tsim ib qho me me (ntawm lub ntiaj teb, tau kawg) impulse thiab ua rau lub ntiaj teb, thawb nws nyob rau hauv kev coj rov qab rau nws cov lus tsa suab. Ib qho piv txwv yog txhaj tshuaj los ntawm riam phom thiab qhov tshwm sim rov qab. Hmoov zoo rau peb (tab sis hmoov tsis zoo rau peb "txoj kev npaj txav lub ntiaj teb lub voj voog"), qhov txiaj ntsig no yuav luag tsis pom rau lub ntiaj teb.

Tam sim no, lub foob pob hluav taws ua haujlwm siab tshaj plaws hauv ntiaj teb yog Asmeskas Falcon Hnyav los ntawm SpaceX. Tab sis peb yuav xav tau txog 300 quintillion launches ntawm cov cab kuj ntawm tag nrho cov load nyob rau hauv thiaj li yuav siv txoj kev tau piav saum toj no kom txav lub ntiaj teb lub orbit mus rau Mars. Ntxiv mus, qhov loj ntawm cov ntaub ntawv uas yuav tsum tau los tsim tag nrho cov foob pob ua ntxaij yuav sib npaug rau 85 feem pua ntawm cov loj ntawm lub ntiaj chaw nws tus kheej.

Kev siv lub tshuab hluav taws xob, tshwj xeeb tshaj yog cov ionic, uas tso tawm cov kwj ntawm cov khoom siv hluav taws xob, vim tias qhov kev nrawm tshwm sim, yuav yog ib txoj hauv kev zoo dua rau kev ua kom nrawm rau qhov loj. Thiab yog tias peb nruab ntau lub cav zoo li no ntawm ib sab ntawm peb lub ntiaj teb, peb tus poj niam lub ntiaj teb qub tuaj yeem mus taug kev los ntawm lub hnub ci.

Muaj tseeb, nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, cov cav ntawm qhov loj loj tiag tiag yuav xav tau. Lawv yuav tsum tau muab ntsia rau ntawm qhov siab ntawm li 1000 kilometers saum toj no hiav txwv theem, sab nraum lub ntiaj teb no huab cua, tab sis nyob rau tib lub sij hawm ruaj ruaj ruaj rau saum npoo ntawm lub ntiaj chaw kom lub zog thawb mus rau nws. Tsis tas li ntawd, txawm tias muaj ion beam ejected ntawm 40 kilometers ib ob nyob rau hauv lub xav tau kev taw qhia, peb tseem yuav tsum tau eject qhov sib npaug ntawm 13 feem pua ntawm lub ntiaj teb cov huab hwm coj raws li ion particles mus rau 87 feem pua ntawm lub ntiaj teb loj.

Lub teeb sail

Txij li thaum lub teeb nqa lub zog tab sis tsis muaj huab hwm coj, peb kuj tuaj yeem siv lub teeb muaj zog heev thiab tsom mus rau lub teeb, xws li laser, txav lub ntiaj teb. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, nws yuav siv tau lub zog ntawm lub hnub nws tus kheej, tsis nyob rau hauv txhua txoj kev siv lub loj ntawm lub ntiaj teb nws tus kheej. Tab sis txawm tias muaj lub zog zoo kawg nkaus 100-gigawatt laser system, uas tau npaj yuav siv rau hauv qhov project ntawm Starshot peakthrough, uas cov kws tshawb fawb xav xa ib qho chaw me me mus rau lub hnub qub ze tshaj plaws rau peb lub cev uas siv lub teeb laser, peb yuav xav tau peb. quintillion xyoo ntawm kev nruam laser mem tes kom tau raws li peb lub hom phiaj rov qab los.

Lub hnub ci tuaj yeem cuam tshuam ncaj qha tawm ntawm lub hnub ci loj heev uas yuav nyob hauv qhov chaw tab sis khi rau lub ntiaj teb. Raws li ib feem ntawm kev tshawb fawb yav dhau los, cov kws tshawb fawb tau pom tias qhov no yuav xav tau lub teeb pom kev zoo 19 npaug ntawm txoj kab uas hla ntawm peb lub ntiaj teb. Tab sis nyob rau hauv rooj plaub no, kom ua tiav qhov tshwm sim, koj yuav tsum tau tos txog ib txhiab xyoo.

Interplanetary billiards

Lwm qhov kev xaiv uas muaj peev xwm tshem tawm lub ntiaj teb los ntawm nws txoj kab nruab nrab tam sim no yog txoj kev paub zoo ntawm kev sib pauv lub zog ntawm ob lub cev hloov pauv hloov lawv qhov nrawm. Cov txheej txheem no tseem hu ua gravity assist. Txoj kev no feem ntau siv rau hauv kev tshawb fawb interplanetary missions. Piv txwv li, Rosetta spacecraft uas tau mus xyuas comet 67P nyob rau hauv 2014-2016, raws li ib feem ntawm nws kaum-xyoo taug kev mus rau lub hom phiaj ntawm kev kawm, siv lub ntiajteb txawj nqus pab nyob ib ncig ntawm lub ntiaj teb ob zaug, nyob rau hauv 2005 thiab nyob rau hauv 2007.

Yog li ntawd, lub ntiaj teb gravitational teb txhua lub sij hawm imparted ib tug acceleration mus rau Rosetta, uas yuav tsis muaj peev xwm mus cuag tau nrog tsuas yog lub engine ntawm lub apparatus nws tus kheej. Lub ntiaj teb kuj tau txais qhov sib txawv thiab sib npaug nrawm nrawm nyob rau hauv lub moj khaum ntawm cov gravitational maneuvers, txawm li cas los xij, tau kawg, qhov no tsis muaj qhov ntsuas tau vim qhov loj ntawm lub ntiaj teb nws tus kheej.

Tab sis yuav ua li cas yog tias koj siv tib txoj cai, tab sis nrog ib yam dab tsi loj dua li lub dav hlau? Piv txwv li, tib lub asteroids tuaj yeem hloov pauv lawv txoj hauv kev raws li kev cuam tshuam ntawm lub ntiaj teb lub ntiajteb txawj nqus. Yog lawm, ib qho kev cuam tshuam ib zaug ntawm lub ntiaj teb lub voj voog yuav tsis tseem ceeb, tab sis qhov kev txiav txim no tuaj yeem rov ua dua ntau zaus txhawm rau txhawm rau hloov txoj hauj lwm ntawm lub orbit ntawm peb lub ntiaj teb.

Qee thaj chaw ntawm peb lub hnub ci yog qhov ntom ntom "nruab nrab" nrog ntau lub ntiaj teb me me, xws li asteroids thiab comets, qhov loj me txaus los coj lawv los ze zog rau peb lub ntiaj teb siv cov thev naus laus zis tsim nyog thiab tiag tiag ntawm txoj kev loj hlob.

Nrog rau kev ceev faj heev ntawm kev sib tw, nws muaj peev xwm siv tau txoj kev hu ua "delta-v-tshem tawm", thaum lub cev me me tuaj yeem hloov pauv ntawm nws lub orbit vim yog txoj hauv kev ze rau lub ntiaj teb, uas. yuav muab lub zog ntau dua rau peb lub ntiaj teb. Tag nrho cov no, ntawm chav kawm, suab txias heev, tab sis cov kev tshawb fawb ua ntej tau ua tiav uas tau tsim los ntawm qhov no peb yuav xav tau ib lab xws li lub hnub qub nyob ze, thiab txhua tus ntawm lawv yuav tsum tshwm sim nyob rau lub sijhawm ntawm ntau txhiab xyoo, txwv tsis pub peb yuav yog. lig los ntawm lub sijhawm ntawd thaum lub hnub nthuav dav heev uas lub neej hauv ntiaj teb ua tsis tau.

cov lus xaus

Ntawm tag nrho cov kev xaiv tau piav qhia niaj hnub no, siv ntau lub asteroids rau kev pab lub ntiajteb txawj nqus zoo li qhov tseeb tshaj plaws. Txawm li cas los xij, yav tom ntej, kev siv lub teeb yuav dhau los ua lwm txoj hauv kev tsim nyog, tau kawg, yog tias peb kawm yuav ua li cas los tsim cov qauv cosmic loj lossis cov tshuab laser muaj zog heev. Txawm li cas los xij, cov thev naus laus zis no kuj tseem yuav pab tau rau peb qhov chaw tshawb nrhiav yav tom ntej.

Txawm li cas los xij, txawm hais tias qhov muaj peev xwm theoretical thiab qhov ua tau ntawm kev ua tau zoo nyob rau yav tom ntej, rau peb, tej zaum qhov kev xaiv zoo tshaj plaws rau kev cawm seej yuav tau rov mus rau lwm lub ntiaj teb, piv txwv li, tib lub Mars, uas tuaj yeem muaj sia nyob ntawm peb lub hnub tuag. Tom qab tag nrho, tib neeg tau ntev tau saib nws ua lub peev xwm thib ob rau peb kev vam meej. Thiab yog tias koj tseem xav txog yuav ua li cas nyuaj rau kev siv lub tswv yim ntawm kev hloov pauv ntawm lub ntiaj teb lub orbit, colonizing Mars thiab muaj peev xwm ntawm terraforming nws muab lub ntiaj teb ib tug ntau habitable tsos tej zaum yuav tsis zoo li xws li ib tug nyuaj txoj hauj lwm.