Tanya Ethan: mengapa kita tidak mengirim sampah ke matahari?

Satelit Solar Orbiter adalah cara yang bagus untuk mempelajari Matahari, tetapi ada banyak risiko dan biaya yang terkait dengan peluncuran limbah berbahaya di Matahari.

Selama puluhan ribu tahun, orang praktis tidak berpengaruh pada planet kita dan lingkungan. Hanya beberapa juta orang, yang didistribusikan ke seluruh dunia, bahkan dengan memperhitungkan kebakaran, perang, dan sampah, hanya dapat meracuni sebagian kecil dunia dalam waktu singkat. Tetapi dengan meningkatnya jumlah orang dan kemampuan teknis kami, kemampuan kami untuk merusak dan menghancurkan biosfer juga tumbuh. Sekarang kita memiliki lebih dari 7 miliar, dan mengelola lingkungan saat ini lebih sulit daripada sebelumnya - dan sama pentingnya. Dan karena kita pergi ke luar angkasa, bukankah kita harus mengirim polutan paling berbahaya dan jangka panjang - limbah nuklir, limbah berbahaya, plastik yang tidak bisa dihancurkan, dll. - di bawah sinar matahari? Inilah yang diminta pembaca kami:

Saya berdebat dengan orang-orang selama bertahun-tahun, berpendapat bahwa mengirimkan limbah radioaktif atau puing-puing angkasa ke matahari akan terlalu mahal dan mustahil. Menurut pemahaman tidak profesional saya tentang mekanika orbital, bagi saya tampaknya kita pertama-tama harus mempercepat limbah sehingga meninggalkan orbit Bumi, dan kemudian memperlambatnya sehingga "jatuh ke matahari". Saya tahu ini mungkin karena kami mengirim probe ke Venus, tetapi saya tidak bisa memvisualisasikannya. Bisakah kamu membantu?

Pertama, tentu saja, secara fisik dimungkinkan. Tetapi apakah kita dapat melakukannya dan apakah kita harus melakukannya adalah dua pertanyaan yang berbeda. Mari kita mulai dengan apa yang diperlukan untuk implementasi perusahaan semacam itu.


Roket Soyuz disiapkan untuk posisi pada 24 Maret 2009 di Kosmodrom Baikonur

Kita tidak jatuh dari Bumi dan tidak terbang ke luar angkasa karena gaya tarik gravitasi Bumi menarik kita ke pusat bumi pada jarak tertentu dari pusat sehingga kita berada di permukaan. Ada sejumlah energi yang membuat kita tetap berada di tali dunia kita (energi potensial gravitasi), dan untuk posisi kita bersama Anda, kita dapat menghitung dua kecepatan penting yang penting. Kecepatan orbit melingkar yang stabil untuk jarak kita dari pusat Bumi, di mana kita dapat bergerak di sekitar planet ini tanpa menyentuh permukaan, dan kecepatan lepas, yang akan memungkinkan kita melarikan diri dari tarikan gravitasi bumi dan pergi ke ruang antarplanet. Dalam kasus Bumi, kita perlu bergerak dengan kecepatan 7,9 km / detik untuk memasuki orbit, dan pada kecepatan 11,2 km / detik untuk keluar dari gaya tarik gravitasi. Agar Anda memiliki sesuatu untuk dibandingkan, kecepatan rotasi planet kita di garis khatulistiwa hanya 0,47 km / detik, sehingga kita tidak akan berada di orbit.


Oleh karena itu, untuk meluncurkan roket ke orbit Bumi, kita perlu berinvestasi di dalamnya sebanyak energi yang diperlukan untuk mempercepat ke kecepatan ini, dan ini sangat banyak. Tapi tetap saja, umat manusia telah melakukan ini sejak tahun 1950-an, dan ketika Anda memasuki orbit, Anda akan menemukan sesuatu yang mengejutkan bahwa, secara umum, diketahui sebelumnya: Anda adalah bagian dari sistem yang bergerak di orbit mengelilingi Matahari dengan kecepatan luar biasa. . Bumi bergerak mengelilingi matahari dengan kecepatan sekitar 30 km / s, jadi semua yang Anda letakkan di orbit juga akan bergerak mengelilingi matahari dengan kecepatan yang sama. Jika Anda perlu meluncurkan sesuatu di Matahari, Anda harus kehilangan kecepatan 30 km / s. Di sisi lain, kita sudah 150 juta km dari Matahari. Jika kita ingin sepenuhnya keluar dari tata surya, kita hanya perlu mengambil kecepatan ekstra 12 km / detik (dan akhirnya mencapai kecepatan 42 km / detik)!



Karena membutuhkan begitu banyak energi dan daya angkat untuk keluar ke ruang angkasa, kami berusaha memungkinkan Semesta untuk melakukan sebanyak mungkin pekerjaan bagi kami. Dan ini berarti bahwa perlu untuk menggunakan manuver gravitasi - untuk menggunakan sifat gravitasi planet - untuk sampai ke planet-planet tata surya, yang terletak di dalam dan di luar orbit Bumi. Saat setiap planet bergerak mengelilingi Matahari, dua tubuh penting berpartisipasi dalam percobaan kami, dan pesawat ruang angkasa akan menjadi yang ketiga. Pesawat ruang angkasa dapat melakukan manuver gravitasi dengan dua cara:

1. Anda dapat mengarahkan kapal sehingga melampaui planet, kemudian terbang di depannya dan, berkat efek sling, sekali lagi ada di belakangnya.
2. Anda dapat mengarahkan kapal sehingga lewat di depan planet dalam orbitnya, kemudian terbang di belakangnya dan, berkat efek sling, sekali lagi menghadapinya.



Dalam kasus pertama, planet itu menyeret kapal, dan kapal menyeret planet itu sehingga planet ini sedikit berakselerasi ke matahari, koneksi gravitasinya dengan itu melemah, dan kapal kehilangan banyak kecepatan (karena fakta bahwa massanya jauh lebih sedikit) , dan memperkuat koneksi gravitasi dengan Matahari, bergerak ke orbit dengan energi rendah. Dalam kasus kedua, semuanya bekerja dengan cara yang berlawanan: planet kehilangan kecepatan, lebih kuat terkait dengan Matahari, kapal secara signifikan meningkatkan kecepatan dan memasuki orbit dengan energi tinggi.



Dalam skenario pertama, kita mengunjungi bagian dalam tata surya: Venus, Merkurius dan bahkan Matahari itu sendiri, dan yang kedua - kita mencapai planet-planet luar. Begitulah cara Cakrawala Baru sampai ke Pluto, dan wahana Voyager meninggalkan tata surya sama sekali!


Jadi secara teknis dimungkinkan untuk mengirim sampah ke matahari. Tetapi ide ini memiliki banyak kelemahan:

• Probabilitas awal yang gagal.
• Biaya yang sangat tinggi.
• Akan lebih mudah membawanya keluar dari tata surya daripada mengarahkannya ke matahari.

Kendaraan peluncuran Soyuz memiliki sejarah peluncuran paling sukses di dunia, 97% dari 1000 peluncuran berhasil. Tetapi bahkan indikator 2-3% dapat menjadi bencana jika kita berbicara tentang memuat roket dengan limbah berbahaya yang ingin Anda hapus dari planet ini. Bayangkan mereka tersebar di lautan, di atmosfer, di tanah berpenduduk, di kawasan komersial, industri, atau perumahan. Ini tidak akan berakhir dengan sesuatu yang baik untuk kemanusiaan.


Pemisahan roket Soyuz-2.1a pada 19 April 2013 dengan pesawat ruang angkasa Bion-M No. 1

Beban maksimum Union adalah 7 ton. Misalkan kita ingin membuang semua limbah nuklir. Sekitar 60.000 ton limbah berbahaya sekarang disimpan di Amerika Serikat, dan seperempat dari semua pembangkit nuklir dunia beroperasi di negara itu. Ini adalah sekitar 34.000 rudal yang diisi rudal, meskipun peluncuran rudal yang murah harganya $ 100 juta. Bahkan jika kita mengurangi tingkat kegagalan menjadi nilai yang tidak realistis sebesar 0,1%, itu berarti sekitar 34 rudal, atau seperempat juta kilogram. Limbah akan didistribusikan secara acak di atas Bumi dan dilepaskan ke lingkungan.


Ledakan roket tak berawak Antares 2014

Mungkin ketika kita memiliki lift ruang yang dapat diandalkan dan berfungsi, opsi ini akan layak dipertimbangkan. Tetapi sampai saat itu, biaya dan kepercayaan bahwa suatu hari bencana akan pasti terjadi berarti bahwa peluncuran sampah di matahari sebaiknya diserahkan kepada fiksi ilmiah. Dan kita harus menemukan cara kita sendiri untuk menangani limbah kita.