Астрономы заинтригованы. И неспроста. По той причине, что выяснилась удивительная вещь: большая часть из пяти с лишним тысяч известных внесолнечных планет относятся всего к двум типам! Это так называемые «суперземли» и «мининептуны». И эти два типа миров… отсутствуют в Солнечной системе! Такие дела.
Суперземли это (как понятно, наверное, из названия) каменистые планеты. Они крупнее, чем наша планета. Их радиус, как правило, превышает радиус Земли в полтора-два раза. Этот тип экзопланет вполне может быть наиболее подходящим для существования там жизни. Суперземли обладают большей гравитацией и, вероятно, серьёзной вулканической активностью, что позволило бы поддерживать плотную атмосферу на протяжении длительных интервалов времени.
Как улететь в космос?
Интенсивная внутренняя активность также привела бы и к более продолжительной и активной тектонике плит, а также существованию интенсивного магнитного поля. Что несомненно помогло бы сохранить пригодность планеты для жизни в течение длительного времени. По этим причинам эти миры обычно классифицируются как потенциально обитаемые.
И всё вроде бы хорошо. Но есть одно «но». Поскольку возникает такой вопрос: смогут ли жители таких миров полететь в глубокий космос? Или мощная гравитация навсегда закроет им возможность покинуть свой мир?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить две очень известные формулы. Первая – это та, с помощью которой можно рассчитать скорость покидания планеты (скорость убегания, вторая космическая). Она очень проста. И выглядит так:
Вторая формула связана со знаменитым ракетным уравнением Циолковского, соотношением, которое позволяет вычислить максимальную скорость, с которой будет лететь ракета, используя данные о её начальной и конечной массе и значении удельного импульса двигателя. Выглядит она так:
Для Земли давно рассчитано, что скорость убегания составляет порядка 11 км/с. Это минимальная скорость, которую нужно развить, чтобы получить возможность исследовать другие тела Солнечной системы. Однако вопреки распространённому мнению достижение такой скорости не предоставит космическому аппарату полною «свободу». Он лишь получит независимую от Земли орбиту вокруг Солнца. Если же мы захотим отправить его к другим планетам, то придётся добавить к скорости его полета скорость, необходимую для достижения пункта назначения.
Колоссальные ракеты
Итак, что там насчёт суперземель? Давайте считать. Возьмём, к примеру, Kepler-20b, суперземлю размером 1,7 земных радиуса и массой, почти в десять раз превышающей массу нашей планеты. Кеплер-20b является классическим примером подобной экзопланеты. Вторая космическая скорость для Kepler-20b составит 27 км/с. Хм. Хорошо ли это или плохо?
Расчёты показывают, что если использовать «классическое» соотношение начальной и конечной массы ракеты равное 80, то для сверхземли нам потребуется ракета массой более 9000 тонн при запуске только для того, чтобы вывести тонну полезной нагрузки на орбиту. Это означает, что ракета должна иметь массу, в три раза превышающую массу ракеты «Сатурн-5».
И речь идёт всего лишь об одной тонне! Но если мы захотим запустить что-то более полезное, например, космический телескоп имени Джеймса Уэбба весом 6,2 тонны, нам пришлось бы построить ракету с минимальной стартовой массой 55 000 тонн! (Для сравнения, «Титаник» имел массу около 50 000 тонн).
А что будет в случае, если жители суперземли захотят отправиться на свою гипотетическую «Луну»? Если мы возьмём за основу 45 тонн груза, который «Сатурн-5» мог вывести на лунную траекторию, то в этом случае мы говорим о ракете массой более 400 000 тонн!
Пленники гравитации
Итак, какой вывод можно сделать, друзья мои? Да, суперземли могут быть обитаемыми мирами. Но их жители оказались бы в ловушке. Они были бы не способны не только путешествовать в другие миры, но, возможно, даже выводить на орбиту метеорологические, коммуникационные или научные спутники. Может быть именно поэтому никаких инопланетян мы до сих пор не встретили? Они просто заперты на своей планете?
Но на самом деле ситуация может быть намного хуже. Поскольку у таких миров наверняка гораздо более плотная атмосфера, чем у Земли. А чем плотнее атмосфера, тем ниже производительность двигателей, поскольку рабочее тело будет сдерживаться окружающим воздухом. Не говоря уже о трении на начальных этапах полета.
Колыбель космонавтики
Возможно, мы живём в лучшем из миров для осуществления космических путешествий. Очевидно, что меньший мир, такой как Марс, был бы лучше, конечно, с точки зрения гравитации. Однако мы уже знаем, чем сегодня является Красная планета. Мёртвый, холодный, сухой мир. Да, очень маленькая планета более благоприятна для выхода в космос. Но она может потерять свою атмосферу и пригодность для жизни через несколько миллиардов лет.
Судя по всему, Земля – лучшее место для развития космонавтики в этой Галактике.
______________________________________________________________________
Дорогой друг! Если Вы хотите поблагодарить автора, заходите и подписывайтесь на канал наших соратников Такая настоящая жизнь. Здесь вы найдёте полезные советы на все случаи жизни и многое другое! Огромное Вам спасибо!