Kategorie
Kosmologia

Przemieszczanie planetoid

Wydaje się, że to jest już możliwy wynik, lecz chwileczkę… Gdzie znajduje się planetoida 1,45 roku przed zderzeniem? Gdzieś w przestrzeni kosmicznej, w odległości około 730 milionów kilometrów od Ziemi. Skąd mamy wiedzieć, ile masy zostanie wyrzucone podczas eksplozji bomby? Żeby to ustalić, musielibyśmy mieć pewność, na jaką głębokość wbije się ona w grunt, co oznacza, że musielibyśmy znać budowę geologiczną planetoidy, i to w dodatku całej, a nie tylko warstwy przypowierzchniowej. I skąd mamy wiedzieć, w którą stronę zostaną wyrzucone fragmenty planetoidy podczas wybuchu bomby? Podpowierzchniowe zmiany w wytrzymałości materiału mogą mieć duży wpływ na osiągnięte rezultaty. Znowu musielibyśmy dysponować bardzo precyzyjnymi informacjami natury geologicznej, by mieć pewność w tym względzie. Co więcej, wybuch nie tylko wyrzuci w przestrzeń skały, podgrzeje również całą planetoidę, niewykluczone zatem, że uwolnione zostaną substancje lotne. Planetoida prawdopodobnie się obraca, więc strumienie uwalniających się gazów działałyby jak silniki popychające ją w całkowicie nieprzewidywalnych kierunkach, chyba że mielibyśmy komplet danych geologicznych, geometrycznych oraz kinetycznych na jej temat.

Jest zbyt wiele niewiadomych. A przecież na szali ważą się losy całej ludzkości. Jeżeli chcemy użyć bomb, by wytrącać planetoidy z ich orbit, nie można strzelać na ślepo. Nie, zanim jakakolwiek bomba wybuchnie, musimy dokładnie zbadać planetoidę, określić jej geologię, wyznaczyć optymalne miejsca rozłożenia ładunków i precyzyjnie ulokować bomby na swoich miejscach. Załoga złożona z geologów, mierniczych, górników, specjalistów od wierteł i od ładunków wybuchowych będzie niezbędna, by pomyślnie przeprowadzić tego typu operację.

Jeżeli jednak musimy tak esy inaczej wysłać załogę, jest parę innych sposobów na pozbycie się kłopotliwej planetoidy – nie powinniśmy od razu sięgać po bomby wodorowe. Cywilizacja, która opanowała loty kosmiczne, z pewnością będzie dysponować reaktorami nuklearnymi o wyjściowej mocy około 10 megawatów (MW) na potrzeby silników jonowych (NEP – Nuclear Electric Propulsion) statków handlowych. Załóżmy, że udało nam się dostarczyć tego typu reaktor na powierzchnię planetoidy i wykorzystać go do zasilania katapulty, wyrzucającej kawałki skał w przestrzeń kosmiczną z prędkością 1 km/s. Katapulta działałaby w tym wypadku jako swojego rodzaju silnik rakietowy, wykorzystując jako paliwo materiał tworzący planetoidę. Przeciętna wydajność maszyny powinna wynosić 20 kg/s, całkowity ciąg uzyskiwany przez nią wynosiłby wtedy 20 tysięcy niutonów (N). Uzyskany w ten sposób ciąg możemy wykorzystać, by przyspieszyć planetoidę w precyzyjnie wyznaczonym kierunku w tempie

(20 x 103 N) / (2,5 x 1012 kg) = 8 x 10-9 m/s².

Może się to wydawać niewielką wartością, lecz w ciągu roku uzyskujemy zmianę prędkości o 0,25 m/s, co wystarcza, by wytrącić planetoidę z kursu kolizyjnego z Ziemią, pod warunkiem że operację rozpoczęłoby się 1,6 roku przed datą zderzenia.

Jeżeli planetoida zawiera lód, może on zostać wykorzystany jako paliwo dla nuklearnej rakiety termicznej (NTR – Nuclear Thermo! Rocket). W tego typu rakiecie reaktor jądrowy ze stałym rdzeniem podgrzewa ciecz roboczą do bardzo wysokiej temperatury, następnie zaś jest ona wyrzucana z dysz w postaci rozgrzanego gazu. W latach sześćdziesiątych XX wieku Stany Zjednoczone prowadziły program o nazwie NERVA, w ramach którego przetestowano na Ziemi kilkanaście rakiet NTR o ciągu silnika od 45 tysięcy N do 1,1 miliona N i mocy wahającej się między 200 a 5000 megawatów (MW). Stosując wodór jako paliwo i wykorzystując jego małą masę cząsteczkową, by osiągnąć duże prędkości gazów wylotowych, można zbudować tego typu silnik działający przy temperaturze około 2500°C i mający impuls właściwy 900 sekund. Impuls właściwy silników testowanych podczas programu NERVA dochodził do 825 sekund, co jest wartością dwa razy większą niż impuls właściwy najlepszej rakiety z napędem chemicznym. Wemher von Braun planował wykorzystanie termicznych rakiet jądrowych w eksploracji Marsa, która miała nastąpić zaraz po zakończeniu programu Apollo, w 1981 roku. Niestety, gdy administracja Nucona zdusiła program Apollo i odwołała misje marsjańskie, w niełaski popadł również program NERVA, a testowane na Ziemi modele nigdy nie poleciały w powietrze. Niemniej rozwiązania techniczne z pewnością działają i, co więcej, mają dodatkowy atut oprócz znakomitych osiągów: elastyczność. W zasadzie jako paliwa w jądrowej rakiecie termicznej można użyć dowolnej cieczy. Marsjańska atmosfera zawiera dwutlenek węgla, więc pojazdy wykorzystujące rakiety NTR na dwutlenek węgla mogłyby tankować w dowolnym miejscu na planecie – po prostu włączając pompy. Tego typu pojazdy, omówione szerzej w książce Czas Marsa, zapewniłyby badaczom Marsa i osadnikom niezbędną mobilność. Na planetoidach lód występuje bardzo często. Można go topić i składować w specjalnych zbiornikach, by następnie, w postaci wody, wykorzystać go jako paliwo w jądrowej rakiecie termicznej. Impuls właściwy takiej rakiety wyniósłby około 350 sekund – znacznie mniej niż przy użyciu wodoru. Ale przecież ludzie pracujący na planetoidach, podobnie jak na Ziemi, często będą potrzebować „muła roboczego” znoszącego każde warunki, a nie wymagającego konia wyścigowego. Rakiety NTR na wodę oferują bardzo interesujące możliwości techniczne wszystkim, którzy będą potrzebowali przemieszczać się między planetoidami. Co więcej, jeżeli planetoida ma dostatecznie dużo lodu, rakiety NTR mogą z powodzeniem zostać wykorzystane do poruszenia jej.

Załóżmy, że dysponujemy rakietą NTR o mocy 5000 MW, nie większą niż najlepsze rakiety testowane w ramach programu NERVA w latach sześćdziesiątych i wykorzystującą wodę jako paliwo. Umieszczamy ją na planetoidzie o średnicy kilometra. Wymagany przepływ masy wynosi 850 kilogramów wody na sekundę, a ciąg silnika 2,9 miliona niutonów. Taki układ rozpędzałby planetoidę w tempie

(2,9 x 106 N) / (2,5 x 1012 kg) = 1,16 x 10-6 m/s²,

czyli 36 m/s na rok. To ponad 100 razy więcej, niż przyspieszenie uzyskiwane dzięki katapultom elektrycznym lub bombom detonowanym pod powierzchnią. Dysponując taką technologią, moglibyśmy nie tylko lekko potrącić planetoidę, by uniknąć zderzenia z nią -potrafilibyśmy zmienić jej orbitę tak, by nigdy już nie powróciła w pobliże Ziemi. Może nawet moglibyśmy pokusić się o zmianę orbit wielu planetoid, stworzenie grup poruszających się w uporządkowany sposób, co znacznie ułatwiłoby wydobywanie z nich surowców i inne prace.

Nie musimy więc być bezbronni w obliczu planetoid. Potrzebujemy dwóch rzeczy, by zorganizować skuteczną obronę. Musimy dowiedzieć się więcej na temat przeciwnika. Musimy także opanować loty kosmiczne.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *