Могут ли жители других планет взлетать с них на химических ракетах, как мы?

Пока SpaceX готовится использовать свою ракету Starship для колонизации Марса, ученые рассматривают более широкий спектр потенциальных мест обитания за пределами Солнечной системы. В нашей галактике Млечный Путь насчитывается десятки миллиардов каменистых планет в обитаемой зоне своих звезд, большинство из которых представляют собой красные карлики – звезды с массой около одной десятой массы Солнца.

этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
Самая захватывающая загадка бозона Хиггса все еще остается нерешенной
Самая захватывающая загадка бозона Хиггса все еще остается нерешенной
Сколько глаз у паука?
Сколько глаз у паука?
Как жители крошечного острова изобрели двоичную систему счисления за столетия до европейских математиков
Как жители крошечного острова изобрели двоичную систему счисления за столетия до европейских математиков
Как выжить на Марсе
Как выжить на Марсе
Использование генеративного искусственного интеллекта для ответов на сложные вопросы в физике
Использование генеративного искусственного интеллекта для ответов на сложные вопросы в физике
previous arrow
next arrow

Недавнее исследование экзопланет показало, что хотя некоторые из них имеют скорость убегания (скорость, которую необходимо придать стартующему с поверхности небесного тела объекту, масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела, для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него) ниже, чем у Земли, другие обладают более высокими барьерами для выхода в открытый космос. Рассмотрим конкретный пример – систему TRAPPIST-1, находящуюся в 40,7 световых годах от Солнца.

TRAPPIST-1 – это красный карлик, вокруг которого вращаются семь транзитных планет радиусами от 0,7 до 1,13 радиуса Земли. Одна из этих каменистых планет, TRAPPIST-1d, имеет вторую космическую скорость (скорость убегания) 7,86 км/с, что составляет около 70% от земного значения 11,2 км/с. Поток звездного излучения, падающий на поверхность TRAPPIST-1d, аналогичен солнечному потоку на Земле, что может обеспечить сходную равновесную температуру при подобных альбедо планет.

Если на TRAPPIST-1d смогла зародиться технологическая цивилизация, то ее космическая программа столкнулась бы с более легкой задачей покинуть планету по сравнению с аналогичными усилиями, необходимыми для Starship на Земле – достаточно было бы ракеты с вдвое меньшей кинетической энергией. Такие ракеты могли бы обеспечить эффективную транспортную систему между семью планетами системы TRAPPIST-1, орбиты которых плотно сгруппированы на расстояниях от 1,1% до 5,9% орбиты Земли с периодами обращения от 1,5 до 19 дней.

Год на TRAPPIST-1d длится всего 4,05 дня. Несмотря на то, что звезда TRAPPIST-1 в 8,3 раза меньше Солнца по размеру, из-за близости планеты она выглядит на ее небе в 5,5 раз больше, чем Солнце с Земли. TRAPPIST-1 обладает 9% солнечной массы и 12% солнечного радиуса, что делает ее в 52 раза плотнее Солнца. Ее поверхностная температура составляет 2516 К (43,5% солнечной), а светимость – всего 0,05% солнечной. Однако, поскольку она расходует ядерное топливо медленнее, срок ее жизни может достигать 7 триллионов лет – в 600 раз больше, чем у Солнца.

ракет
Четвертая планета системы TRAPPIST-1.

Хотя покинуть обитаемую TRAPPIST-1d легче, чем Землю, достичь межзвездного пространства с ее орбиты гораздо сложнее. Дело в том, что TRAPPIST-1d находится в 45 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. В результате скорость убегания с орбитального радиуса TRAPPIST-1d в межзвездное пространство составляет 85 км/с – вдвое больше, чем для Земных аппаратов.

В 1903 году русский ученый Константин Циолковский вывел зависимость массы топлива, необходимого для разгона ракеты до заданной конечной скорости, показав, что эта масса растет экспоненциально с увеличением скорости. Для жидкого кислорода/метана, используемого на Starship со скоростью выхлопа 3,21 км/с (что эквивалентно удельному импульсу 327 секунд), масса топлива, требуемая для достижения второй космической скорости с орбиты TRAPPIST-1d, примерно в миллион раз больше, чем для Земли.

Иными словами, технологической цивилизации на TRAPPIST-1d потребовалось бы в миллион раз больше топлива, чем то, что мы использовали для запуска наших пяти межзвездных зондов: Вояджеров 1 и 2, Пионеров 10 и 11 и Новых Горизонтов. Так что нам следует быть благодарными за ту случайную удачу, что параметры Солнца и Земли позволили нам иметь межзвездную программу на основе химических ракет.

Наши межзвездные зонды перестанут существовать и превратятся в космический мусор, как только покинут внешнюю границу облака Оорта и выйдут в межзвездное пространство примерно через 10 000 лет. Упомянутые выше цифры говорят о том, что если мы и найдем на нашем космическом заднем дворе остатки инопланетных химических ракет, то они будут принадлежать цивилизациям, родившимся возле звезд, подобных Солнцу, а не красных карликов.

Учитывая глубину их гравитационной ямы, разумные инопланетные расы около красных карликов могут использовать альтернативные средства передвижения, такие как световые паруса, ядерные двигатели или новые орбиты с гравитационной поддержкой.

Читайте также: Термоядерная ракета, разгоняющаяся до 800 000 км в час

vener 01 1
fobos 01
anatolii 01
galaktik 01 1
chelovek 01
В самых разных местах Венеры все еще могут извергаться вулканы
В самых разных местах Венеры все еще могут извергаться вулканы
Обреченный Фобос может оказаться не тем, чем мы думали
Обреченный Фобос может оказаться не тем, чем мы думали
Самый древний стартап: первая компания в Анатолии основана 4000 лет назад
Самый древний стартап: первая компания в Анатолии основана 4000 лет назад
Мы смогли увидеть рождение первых галактик во Вселенной
Мы смогли увидеть рождение первых галактик во Вселенной
Загадка африканских истоков человечества
Загадка африканских истоков человечества
previous arrow
next arrow
Поделиться

Добавить комментарий