Demandez à Ethan: pourquoi n'envoyons-nous pas des déchets au soleil?

Le satellite Solar Orbiter est un excellent moyen d'étudier le Soleil, mais il existe de nombreux risques et coûts associés au lancement de déchets dangereux sur le Soleil.

Pendant des dizaines de milliers d'années, les gens n'ont pratiquement aucun effet sur notre planète et l'environnement. Seuls quelques millions de personnes, réparties dans le monde, même en tenant compte des incendies, des guerres et des ordures, ne peuvent empoisonner qu'une petite partie du monde pendant une courte période. Mais avec l'augmentation du nombre de personnes et de nos capacités techniques, notre capacité à endommager et à détruire la biosphère a également augmenté. Nous en avons maintenant plus de 7 milliards et gérer l'environnement aujourd'hui est plus difficile que jamais - et tout aussi important. Et depuis que nous sommes allés dans l'espace, ne devrions-nous pas envoyer les polluants les plus dangereux et à long terme - déchets nucléaires, déchets dangereux, plastique indestructible, etc. - au soleil? Voici ce que notre lecteur demande:

J'ai discuté avec les gens pendant des années, arguant que l'envoi de déchets radioactifs ou de débris spatiaux au soleil serait trop cher et impossible. Selon ma compréhension non professionnelle de la mécanique orbitale, il me semble que nous devrons d'abord accélérer les déchets pour qu'ils quittent l'orbite de la Terre, puis les ralentir pour qu'ils "tombent sur le Soleil". Je sais que cela est possible parce que nous avons envoyé des sondes à Vénus, mais je ne peux pas le visualiser. Pourriez-vous m'aider?

Tout d'abord, bien sûr, c'est physiquement possible. Mais si nous pouvons le faire et si nous devons le faire, ce sont deux questions différentes. Commençons par ce qui est nécessaire à la mise en œuvre d'une telle entreprise.


Mise en place d'une fusée Soyouz le 24 mars 2009 au cosmodrome de Baïkonour

Nous ne tombons pas de la Terre et ne volons pas dans l'espace parce que l'attraction gravitationnelle de la Terre nous attire au centre de la Terre à une telle distance du centre que nous sommes à la surface. Il y a une certaine quantité d'énergie qui nous maintient en laisse dans notre monde (énergie potentielle gravitationnelle), et pour notre position avec vous, nous pouvons calculer deux vitesses clés importantes. La vitesse d'une orbite circulaire stable pour notre distance du centre de la Terre, à laquelle nous pouvons nous déplacer autour de la planète sans toucher la surface, et la vitesse de fuite, qui nous permettra d'échapper à l'attraction gravitationnelle de la Terre et d'aller dans l'espace interplanétaire. Dans le cas de la Terre, nous devrons nous déplacer à une vitesse de 7,9 km / s pour entrer en orbite et à une vitesse de 11,2 km / s afin de sortir de l'attraction gravitationnelle. Pour que vous ayez quelque chose à comparer, la vitesse de rotation de notre planète à l'équateur n'est que de 0,47 km / s, de sorte que nous ne serons pas en orbite.


Par conséquent, afin de lancer une fusée sur l'orbite de la Terre, nous devons y investir autant d'énergie qu'il le faut pour accélérer à cette vitesse, et c'est beaucoup. Mais quand même, l'humanité le fait depuis les années 1950, et lorsque vous entrez en orbite, vous trouverez quelque chose de surprenant qui, en général, était connu à l'avance: vous faites partie d'un système se déplaçant en orbite autour du Soleil à une vitesse énorme . La terre tourne autour du soleil à une vitesse d'environ 30 km / s, donc tout ce que vous mettez en orbite se déplace également autour du soleil à environ la même vitesse. Si vous devez lancer quelque chose au soleil, vous devez en quelque sorte perdre 30 km / s de vitesse. En revanche, nous sommes déjà à 150 millions de km du Soleil. Si nous voulions sortir complètement du système solaire, nous n'aurions besoin de prendre que 12 km / s de vitesse supplémentaire (et finalement atteindre une vitesse de 42 km / s)!



Puisqu'il faut tant d'énergie et de puissance de levage pour sortir dans l'espace, nous essayons de permettre à l'Univers de faire autant de travail que possible pour nous. Et cela signifie qu'il est nécessaire d'utiliser des manœuvres gravitationnelles - pour utiliser les propriétés gravitationnelles de la planète - pour atteindre les planètes du système solaire, situées à l'intérieur et à l'extérieur de l'orbite terrestre. Alors que chaque planète se déplace autour du Soleil, deux corps importants participent à notre expérience et le vaisseau spatial sera le troisième. Un vaisseau spatial peut effectuer une manœuvre gravitationnelle de deux manières:

1. Vous pouvez diriger le vaisseau pour qu'il dépasse la planète, puis vole devant lui et, grâce à l'effet de fronde, se trouve à nouveau derrière lui.
2. Vous pouvez diriger le vaisseau pour qu'il passe devant la planète sur son orbite, puis vole derrière lui et, grâce à l'effet de fronde, lui fait de nouveau face.



Dans le premier cas, la planète fait glisser le navire et le navire fait glisser la planète de sorte que la planète accélère légèrement par rapport au Soleil, sa connexion gravitationnelle avec lui s'affaiblit et le navire perd beaucoup en vitesse (en raison du fait que sa masse est beaucoup moins) , et renforce la connexion gravitationnelle avec le Soleil, se déplaçant sur une orbite à faible énergie. Dans le second cas, tout fonctionne à l'inverse: la planète perd de la vitesse, est plus fortement associée au Soleil, le navire augmente considérablement de vitesse et entre sur une orbite à haute énergie.



Dans le premier scénario, nous visitons la partie intérieure du système solaire: Vénus, Mercure et même le Soleil lui-même, et dans le second - nous atteignons les planètes extérieures. C'est ainsi que New Horizons est arrivé à Pluton et les sondes Voyager ont complètement quitté le système solaire!


Il est donc techniquement possible d'envoyer des ordures au soleil. Mais cette idée présente de nombreux inconvénients:

• La probabilité d'un démarrage raté.
• Coût extrêmement élevé.
• Il sera plus facile de le faire sortir du système solaire que de le diriger vers le soleil.

Le lanceur Soyouz a l'histoire de lancement la plus réussie au monde; 97% des 1000 lancements ont été réussis. Mais même un indicateur de 2-3% peut être désastreux si nous parlons de charger la fusée avec des déchets dangereux que vous souhaitez retirer de la planète. Imaginez qu'ils sont répartis dans l'océan, dans l'atmosphère, sur des terres peuplées, dans des quartiers commerciaux, industriels ou résidentiels. Cela ne se terminera par rien de bon pour l'humanité.


Séparation de la fusée Soyouz-2.1a le 19 avril 2013 avec le vaisseau spatial Bion-M n ° 1

La charge maximale de l'Union est de 7 tonnes. Supposons que nous voulons nous débarrasser de tous les déchets nucléaires. Environ 60 000 tonnes de déchets dangereux sont désormais stockées aux États-Unis et un quart de toutes les centrales nucléaires du monde fonctionnent dans le pays. Il s'agit d'environ 34 000 missiles remplis de missiles, même si un lancement de missile bon marché coûte 100 millions de dollars. Même si nous réduisons le taux de défaillance à une valeur irréaliste de 0,1%, cela signifierait environ 34 missiles, soit un quart de million de kilogrammes. Les déchets seront répartis au hasard sur la Terre et rejetés dans l'environnement.


Explosion d'une roquette sans pilote Antares 2014

Peut-être que lorsque nous aurons un ascenseur fiable et fonctionnel, cette option sera utile. Mais jusque-là, le coût et la confiance qu'un jour une catastrophe se produira sûrement signifie que le lancement de déchets au soleil est mieux laissé à la science-fiction. Et nous devons trouver notre propre façon de gérer nos déchets.