Планеты «Супер-Земля» представляют собой гигантские версии Земли, и некоторые исследования показали, что они более пригодны для жилья, чем миры размером с Землю. Но новое исследование показывает, как трудно любому пришельцу на этих экзопланетах исследовать пространство.
По словам исследователя, для запуска эквивалента миссии Луны «Аполлон» ракета на сверхпланете должна иметь массу около 440 000 тонн (400 000 метрических тонн) из-за требований к топливу. Это подобно массе Великой пирамиды Гизы в Египте.
«На более массивных планетах космический полет будет экспоненциально дороже», - сказал автор исследования Майкл Гиппке, независимый исследователь, связанный с обсерваторией Зоннеберга в Германии. «В таких цивилизациях не было бы спутникового телевидения, миссии на Луне или космического телескопа Хаббла».
Поскольку исследователи открыли чужие миры вокруг других звезд, один класс экзопланет, который появился, был суперземлями, планетами, которые могут достигать в 10 раз больше массы Земли. Ряд сверхземлей, по-видимому, лежит в обитаемых зонах их звезд, где температура теоретически может поддерживать жидкую воду на планетной поверхности и, следовательно, потенциально - жизнь.
В предыдущей работе было предложено не только то, что миры кроме земных, могли предложить условия подходящие для жизни, но также и то, что некоторые из них могут быть даже более подходящими, чем планеты, подобные Земле. Суперземцы, предположили исследователи, могут быть «суперживучими» - их большая масса дает им более сильные гравитационные тяги, поэтому они могут выдерживать более плотные атмосферы, чтобы лучше защитить жизнь от вредных космических лучей.
Если бы жизнь развивалась на далекой сверхземле, такие инопланетяне могли бы развивать цивилизацию, способную к космическому полёту. Тем не менее, сильное гравитационное притяжение таких планет может также затруднить для инопланетян полет с их планет, сказал Гиппке в новом исследовании.
Большой проблемой для инопланетян в таком мире будет вес топлива, которое несут обычные ракеты. Запуск ракеты с планеты требует большого количества топлива, что делает ракеты тяжелыми, что требует большего количества топлива, что делает корабль тяжелее и так далее.
«Я удивлен, увидев, насколько нам повезло с планетой для проведения космических полетов», - сказал Гиппке. «Другие цивилизации, если они существуют, могут быть не такими удачными».
Предполагая, что на моделируемой сверхземле, запускаем SpaceX's Falcon Heavy, для вывода в космос телескопа Джеймса Уэбба (NASA), потребуется 60 000 тонн (55 000 метрических тонн) топлива, это масса крупнейших океанских линкоров, - сказал Гиппке.
«Цивилизации сверхземлей гораздо реже исследуют звезды», - сказал Гиппке. «Вместо этого они были бы в какой-то мере арестованы на своей родной планете и, например, больше используют лазеры или радиотелескопы для межзвездной связи вместо отправки зондов или космических кораблей».
Однако ракеты лучше работают в вакууме пространства, чем в атмосфере. Итак, Гиппке предположил, что суперземляне могут захотеть начать с вершины горы. Однако сильное гравитационное притяжение суперземли изменило бы их поверхности, приводя к меньшим высотам гор. И на Земле преимущество запуска на больших высотах не очень велико по сравнению с запуском на уровне моря, сказал Гиппке.
Могут существовать способы достижения орбиты, отличные от обычных ракет, например, использование космических лифтов, движущихся по гигантским кабелям, выходящим из атмосферы. Однако ключевым ограничивающим фактором космических лифтов является прочность кабельного материала. Наиболее подходящий материал, известный сегодня, углеродные нанотрубки, едва ли достаточно силен для гравитации Земли, и неясно, являются ли более сильные материалы физически возможными, из-за чего трудно предсказать, могут ли космические лифты на сверхземлях работать.
Другая возможность - это ядерный импульс, который предполагает детонацию серии атомных бомб за транспортным средством, чтобы швырнуть его в космос. Эта взрывная стратегия предлагает больше возможностей для подъема, чем обычные ракеты, и может быть единственным способом для цивилизации покинуть планету более чем в 10 раз больше массы Земли, сказал Гиппке.
Однако такой ядерный космический аппарат создаст не только технические проблемы, но и политические, - сказал он.
«Сбой запуска, который обычно происходит с 1-процентным риском, может привести к серьезным последствиям для окружающей среды» от атомного космического корабля, сказал Гиппке. «Я мог только представить себе, что общество принимает эти риски в флагманском проекте, где нет других вариантов, но желание сильное - например, одна миссия покинуть свою планету и посетить луну».
12 апреля в исследовании, представленном в Международный журнал астробиологии, Гиппке подробно изложил свои выводы.