Жителей Земли полёты в космос давно перестали удивлять. Более того, для большинства они перестали ассоциироваться с чем-то труднодостижимым, а тем временем освоение даже ближнего космоса даётся нам с огромным трудом, находясь на грани технологических и финансовых возможностей. Но научная фантастика своё сделала — мы все ждём открытия новых технологий, которые позволят нам преодолевать тысячи световых лет в рамках не самых продолжительных экспедиций.
Контакта с инопланетянами мы ждём ещё раньше. Уже открыто несколько тысяч каменистых экзопланет, среди которых есть кандидаты на существование на них жизни подобной нашей. Но современные методы обнаружение иных миров ещё не слишком точны и помогают искать только так называемые суперземли — каменистые планеты в несколько раз превосходящие Землю по размерам и массе. Многие из обнаруженных суперземель находятся в так называемой зоне обитаемости своих звёзд. Так как основным методом поиска экзопланет на сегодняшний день является транзитный, и в виду его ограничений, все обнаруженные планеты находятся гораздо ближе к своим звёздам, подвергаясь более интенсивному излучению, чем, например, Земля. При этом за счёт большей массы на таких планетах сильнее гравитация, и они могут удерживать более толстую атмосферу, лучше защищающую живые организмы от воздействия родительской звезды.
Однако, именно гравитация может запереть обитателей таких планет без надежды на освоение космического пространства, говорится в работе Михаэля Хиппке, которую он опубликовал в International Journal of Astrobiology. В целом, статья посвящена проблемам межзвёздной коммуникации и запертые на родной планете братья по разуму приводятся как пример того, что, возможно, не обязательно тратить ресурсы, силы и время на путешествия к планетам, с которых невозможно будет улететь — можно общаться на расстоянии.
«На более массивных планетах полёт в космос окажется во много раз более трудоёмкой затеей».
Чего стоит улететь в космос?
Процесс полёта в космическое пространство очень сложен и требует точных расчётов, а также подбора места для старта. Так, для того, чтобы сэкономить топливо и выиграть массу для увеличения выводимой полезной нагрузки, при старте с любой планеты необходимо максимально эффективно использовать те скорости, которые сама планета и предоставляет, а именно осевое вращение (у Земли ≈0,5 км/с) и орбитальное движение планеты (у Земли ≈29,8 км/с) вокруг родительской звезды.
Для того, чтобы оказаться на круговой орбите вблизи Земли, необходимо придать аппарату первую космическую скорость — 7,9 км/с. Этой скорости будет достаточно для того, чтобы оставаться на орбите планеты, двигаясь вместе с ней с её орбитальной скоростью вокруг Солнца.
Вторая космическая скорость, при достижении которой аппарат становится спутником Солнца, для запускаемых с Земли равна 11,2 км/с.
Наиболее энергетически выгодный старт для достижения третьей космической скорости (для Земли ≈16,6 км/с) для осуществления межзвёздных перелётов должен осуществляться вблизи экватора, движение объекта должно быть сонаправлено осевому вращению планеты и её орбитальному движению вокруг родительской звезды. При этом скорость движения аппарата, запускаемого с Земли, относительно Солнца составит 29,8 + 16,6 + 0,5 = 46,9 км/с.
При использовании современных двигателей на углеводородном топливе для покидания Земли ракета сжигает до 95% своей массы, которая заключается исключительно в топливе. Таким образом отлётная скорость с орбиты Земли вокруг Солнца лежит на границе досягаемости химических реакций, применяемых в современных жидкостных двигателях.
Что если планета будет больше Земли?
В качестве примера Хиппке рассмотрел экзопланету Kepler-20b в созвездии Лиры, которая у всех на устах. Она была обнаружена с помощью орбитального телескопа Kepler в 2011 году. Её размерно примерно на 70% больше Земли, а масса почти в 10 раз. Для планеты такой массы первая космическая скорость будет примерно в 2,41 раза выше, чем на Земле, то есть около 19 км/с — больше третьей космической скорости для Земли. В таком случае для запуска ракеты, аналогичной Saturn V, которая использовалась для полётов по программе «Аполлон» на Луну, потребуется около 400 тыс. тонн топлива. Это значит, что один только топливный отсек такой ракеты будет весить, как пирамида Хеопса в Гизе.
«Маловероятно, что цивилизации суперземель исследуют звёзды, — считает Хиппке, — вместо этого они, скорее всего, заперты на своих родительских планетах и, к примеру, больше используют лазеры и радиотелескопы для межзвёздной связи вместо отправки космических кораблей. У таких цивилизаций не было бы спутникового телевидения, лунной программы или космического телескопа Hubble».
Лунная программа фактически разорила Америку, заставив, при этом, целую страну работать только на неё. Именно поэтому Хиппке уверен, что на ещё более массивных, чем Kepler-20b, планетах использование химических ракетных двигателей в принципе теряет смысл.
По словам Хиппке, землянам повезло с размером планеты, который, с одной стороны, оказался достаточным для развития жизни, а с другой — позволил совершать полёты в космос.
«Другим цивилизациям, если они существуют, могло повезти меньше», — считает автор исследования.
Хиппке отмечает, что, возможно, именно по этой причине земляне пока так и не смогли найти во Вселенной следы активности какой-либо другой разумной цивилизации, ведь даже если их достаточно много, космическими, видимо, дано стать далеко не каждой.
Оглавление канала
Подписывайтесь на канал в Telegram, чтобы следить за обновлениями онлайн, и не пропускать интересные новости о науке и технике.
