I den kinesiske science fiction-filmen The Wandering Earth, nylig utgitt på Netflix, prøver menneskeheten å endre jordens bane ved hjelp av enorme thrustere for å slippe unna den ekspanderende solen - og forhindre en kollisjon med Jupiter.
Scenariet kan en dag gå i oppfyllelse. Om fem milliarder år vil solen gå tom for drivstoff og ekspandere, mest sannsynlig oppslukningen av jorden. En mer øyeblikkelig trussel er en global oppvarmingsapokalypse. Å flytte jorden til en større bane kan være en løsning - og det er mulig i teorien.
Men hvordan kan vi gjøre noe med det, og hva er ingeniørutfordringene? La oss for argumentets skyld anta at vi tar sikte på å flytte jorden fra dens nåværende bane til en bane 50% lenger fra solen, på samme måte som Mars.
Vi har utviklet teknikker for å bevege små kropper - asteroider - fra deres bane i mange år, hovedsakelig for å beskytte planeten vår mot påvirkning. Noen er basert på en impulsiv og ofte ødeleggende handling: en kjernefysisk eksplosjon nær eller på overflaten av asteroiden, eller en "kinetisk påvirker", for eksempel et romfartøy som kolliderer med asteroiden med høy hastighet. Disse er tydelig ikke anvendelige på jorden på grunn av deres ødeleggende natur.
Andre teknikker involverer i stedet et veldig forsiktig, kontinuerlig dytt over lang tid, levert av en slepebåt som er tilkoblet overflaten til asteroiden, eller et romskip som svever i nærheten av det (skyver gjennom tyngdekraften eller andre metoder). Men dette ville være umulig for jorden, da massen er enorm sammenlignet med selv de største asteroider.
Elektriske thrustere
Vi har faktisk allerede beveget jorden fra dens bane. Hver gang en sonde forlater jorden etter en annen planet, gir den en liten impuls til jorden i motsatt retning, ligner på rekylen til en pistol. Heldigvis for oss - men dessverre med det formål å bevege jorden - er denne effekten utrolig liten.
SpaceXs Falcon Heavy er det mest dyktige utskytningsbilen i dag. Vi trenger 300 milliarder lanseringer på full kapasitet for å oppnå baneendringen til Mars. Materialet som utgjør alle disse rakettene, tilsvarer 85% av jorden, og bare etterlater 15% av jorden i Mars-bane.
En elektrisk thruster er en mye mer effektiv måte å akselerere masse - spesielt ionedrev, som fungerer ved å skyte ut en strøm av ladde partikler som driver fartøyet fremover. Vi kunne peke og skyte en elektrisk thruster i bakløpet til jordens bane.
Den store thrusteren skal være 1000 kilometer over havet, utenfor jordas atmosfære, men fortsatt solid festet til jorden med en stiv bjelke, for å overføre skyvekraften. Når en ionestråle avfyres med 40 kilometer per sekund i riktig retning, ville vi fremdeles trenge å kaste ut ekvivalentet av 13% av jordens masse i ioner for å bevege de resterende 87%.
Seiler på lys
Når lys bærer fart, men ingen masse, kan det hende at vi kontinuerlig kan drive en fokusert lysstråle, for eksempel en laser. Den nødvendige kraften ville bli samlet opp fra solen, og ingen jordmasse ville forbrukes. Selv ved å bruke det enorme 100 GW-laseranlegget som er planlagt av Breakthrough Starshot-prosjektet, som har som mål å drive romfartøyer ut av solsystemet for å utforske nabostjerner, vil det fortsatt ta tre milliarder milliarder år med kontinuerlig bruk for å oppnå endringene i banen.
Men lys kan også reflekteres direkte fra solen til jorden ved å bruke et solseil som er stasjonert ved siden av jorden. Forskere har vist at det vil trenge en refleksskive som er 19 ganger større enn jordas diameter for å oppnå omkretsendringen over en tidsperiode på en milliard år.
Interplanetær biljard
En velkjent teknikk for to kretsende kropper for å utveksle fart og endre hastigheten er med en tett passasje, eller gravitasjonssprøyt. Denne typen manøvrer har blitt mye brukt av interplanetære sonder. For eksempel passerte romfartøyet Rosetta som besøkte kometen 67P i 2014-2016, under sin ti år lange reise til kometen to ganger i nærheten av jorden, i 2005 og 2007.
Som et resultat overførte jordens tyngdekraftfelt en betydelig akselerasjon til Rosetta, noe som ville vært uoppnåelig utelukkende ved hjelp av thrustere. Følgelig fikk Jorden en motsatt og lik impuls - selv om dette ikke hadde noen målbar effekt på grunn av jordas masse.
Men hva om vi kunne utføre en sprettert og bruke noe mye mer massivt enn et romskip? Asteroider kan sikkert omdirigeres av jorden, og selv om den gjensidige effekten på jordens bane vil være liten, kan denne handlingen gjentas flere ganger for til slutt å oppnå en betydelig jordbaneendring.
Noen regioner i solsystemet er tette med små kropper som asteroider og kometer, hvor mange av dem er liten nok til å bli flyttet med realistisk teknologi, men fortsatt størrelsesordener større enn det som realistisk kan lanseres fra Jorden.
Med nøyaktig baneutforming er det mulig å utnytte den såkalte "leverv-løftestang" - en liten kropp kan dyttes ut av baneen sin og som et resultat svinge forbi jorden, og gi en mye større impuls til planeten vår. Dette kan virke spennende, men det har blitt anslått at vi vil trenge en million slike asteroide tett pasninger, hver med noen få tusen år fra hverandre, for å følge med solens ekspansjon.
Dommen
Av alle tilgjengelige alternativer virker bruk av flere asteroide sprettert det mest oppnåelige akkurat nå. Men i fremtiden kan det å utnytte lys være nøkkelen - hvis vi lærer å bygge gigantiske romstrukturer eller superkraftige lasersystemer. Disse kan også brukes til romutforskning.
Men selv om det er teoretisk mulig, og kanskje en dag er teknisk gjennomførbart, kan det faktisk være lettere å flytte artene våre til vår planetariske nabo, Mars, som kan overleve solens ødeleggelse. Vi har tross alt allerede landet på og elsket overflaten flere ganger.
Etter å ha vurdert hvor utfordrende det ville være å flytte jorden, koloniserer Mars, gjør den beboelig og flyttet jordens befolkning dit over tid, høres kanskje ikke like vanskelig ut.
Matteo Ceriotti, foreleser i romfartsingeniør, University of Glasgow
