Si, como civilización, nuestro objetivo es cambiar la órbita de la tierra (por ejemplo, tal vez alejarla un poco más de un eventual sol brillante), me imagino que la mejor manera es hacerlo muy lentamente usando la asistencia de gravedad y la propulsión. basado en la luna. Si uno intentara mover la tierra ejerciendo un empuje directamente desde la tierra, con toda probabilidad la atmósfera de la tierra probablemente sería expulsada al espacio con el tiempo. Sin embargo, dado que la luna no tiene atmósfera, un empuje desde la superficie de la luna dirigido lejos de la tierra (pero obviamente en una dirección que movería la órbita de la luna en la dirección apropiada). Debido a que los objetos son tan masivos, las partículas de empuje deben ser de energía extremadamente alta, probablemente aceleradas en algún tipo de ciclotrón que circule por toda la luna. Lo más probable es que este impulso sea pulsado en ciertos puntos en el tiempo durante largos períodos de tiempo … miles a millones de años. A medida que movemos gradualmente la órbita de la luna, ya que está gravitacionalmente acoplada con la tierra, lentamente movería la órbita de la tierra junto con ella. Para lograr esto, se requeriría una fuente de energía, que probablemente sea la parte más difícil de la ingeniería. La fusión es una posibilidad, pero es poco probable que haya fule en la luna, incluso si resolvemos el problema de la fusión controlada. Otra posibilidad son las velas de captura solar en el espacio que emiten grandes cantidades de energía solar capturada hacia la luna. Sin embargo, para proporcionar suficiente energía, se pueden requerir grandes cantidades de estos dispositivos. Estas tecnologías son probablemente capaces de futuros ingenieros. El mayor problema al alejar intencionalmente la Tierra del sistema solar es que perdemos la fuente de energía primaria, el sol, y probablemente toda la vida en la Tierra moriría sin esta fuente de energía.
Sin embargo, se presenta un problema razonable para las civilizaciones futuras. Se predice que nuestro sol crecerá más y más en los próximos mil millones de años y eventualmente se convertirá en un gigante rojo, de tamaño similar a la órbita de la tierra. Por lo tanto, para que la civilización en la tierra sobreviva (en la tierra), gradualmente tendríamos que mover la órbita de la tierra más lejos del sol para mantener una densidad constante de energía solar en la tierra que se requiere para mantener la vida. Se predice que el sol crecerá en un 10% de luminosidad en los próximos mil millones de años causando un aumento catastrófico de la temperatura de la tierra. Para contrarrestar este aumento de la densidad de energía, tendríamos que mover la tierra (y la luna) a una órbita un 4,88% más lejos (porque la densidad de energía disminuye como una ley cuadrada inversa ([matemáticas] \ sqrt {1 + .10} -1 [/ math]). Entonces, la pregunta es cuánta energía se necesita para mover la órbita de la tierra y la luna 4.88% más lejos. La energía potencial combinada y la energía cinética de esta órbita viene dada por [math] \ frac {1 } {2} \ frac {G * M * m} {a} [/ math] donde G es la constante gravitacional (6.67e-11 [math] \ frac {m ^ 3} {kg * s ^ 2} [/ matemática]), M es la masa del sol (1.989e30 kg), m es la masa combinada de la tierra y la luna (6.045e24 kg), y a es la distancia del sol a la tierra (1 unidad astronómica o 149.6 millones de kilómetros). Esto da una energía total de -2.726e33 julios (negativo porque nos sentamos en el pozo gravitacional del sol y se necesita energía positiva para liberarnos de este pozo. La energía de una órbita 4.88% más lejos es -2.599 e33 julios o una diferencia de 1.27e + 32 julios necesarios para mover t La tierra a esta nueva órbita. Si hacemos este movimiento gradualmente durante los próximos mil millones de años, esto requeriría una energía anual de 1.27e23 julios cada año, que es una potencia de 4 Petawatts. es posible? Hoy ese consumo total de energía del planeta es de 18 Teravatios en total, por lo que estamos hablando de una cantidad de energía 222 veces mayor que toda la energía utilizada actualmente por la humanidad anualmente. Sin embargo, otra forma de ver esto es que la tierra recibe 174 Petavatios del sol en su superficie cada año, por lo que solo estamos hablando de utilizar solo un 2.3 por ciento de la radiación anual que recibimos del sol para cambiar la órbita de la Tierra. tierra y preservar la civilización. Puede que hoy no tengamos la tecnología para dirigir esta cantidad de uso de energía, pero en un millón de años más o menos, es muy probable que tengamos esta capacidad de ingeniería. Y no estamos limitados solo a la energía que cae en la tierra. El sol emite 3.85e26 vatios de energía al espacio cada año y solo necesitaríamos extraer 1 billonésima parte de esta cantidad de energía, tal vez con grandes colectores solares en el espacio. La energía de fusión, si se desarrolla, también podría usarse, sin embargo, se necesitarían aproximadamente 61 mil millones de kilogramos de deuterio anualmente para proporcionar suficiente energía de fusión. Como la energía solar ya es una fuente de fusión más fácilmente disponible, tiene más sentido usarla. Entonces, si durante el próximo millón de años más o menos, desarrollamos las tecnologías para capturar 4 petavatios de energía utilizable cada año para impulsar algún tipo de acelerador de ciclotrón iónico en la luna para proporcionar empuje, entonces es concebible que en los próximos mil millones de años puede mover la órbita de la tierra lo suficientemente lejos del sol (4.88%) para preservar la vida en la tierra.
Sin embargo, todo esto no es exactamente la pregunta original, la de alejar la tierra del sistema solar. Usando la misma tecnología descrita anteriormente, tomaría aproximadamente 21.5 mil millones de años generar suficiente energía para escapar del pozo de gravedad del sol. Pero aparte de un ejercicio académico, uno puede imaginar que la única razón por la que uno puede desear hacer esto es si se espera que nuestro sol muera y queramos mover todo nuestro planeta a un sol más viable … o usar el planeta tierra como nave espacial para viajar lo suficientemente cerca de otro planeta habitable de modo que cuando esté lo suficientemente cerca, podamos transferir la población del planeta. (Creo que si puedes usar el planeta como una nave espacial, entonces la solución ideal sería entrar en la órbita de una estrella sutible). Sin embargo, el mayor problema con esto es que una vez que la Tierra abandona el dominio de nuestro sol, perdemos nuevamente nuestra fuente de energía primaria y la vida en la Tierra probablemente muera. Como tal, tendríamos que mover el sol junto con nosotros durante la mayor parte del viaje (un problema significativamente más difícil que mover la tierra), o inventar una forma alternativa de alimentar la vida en la tierra sin nuestra estrella (interesante desafío de ingeniería).
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