Pergunte a Ethan: por que não enviamos lixo para o sol?

O satélite Solar Orbiter é uma ótima maneira de estudar o Sol, mas há muitos riscos e custos associados ao lançamento de resíduos perigosos no Sol.

Por dezenas de milhares de anos, as pessoas praticamente não têm efeito no nosso planeta e no meio ambiente. Apenas alguns milhões de pessoas, distribuídas pelo mundo, mesmo levando em consideração incêndios, guerras e lixo, podem envenenar apenas uma pequena parte do mundo por um curto período de tempo. Mas com o aumento do número de pessoas e de nossas capacidades técnicas, nossa capacidade de danificar e destruir a biosfera também aumentou. Agora, temos mais de 7 bilhões, e gerenciar o ambiente hoje é mais difícil do que nunca - e tão importante quanto. E desde que entramos no espaço, não devemos enviar os poluentes mais perigosos e de longo prazo - resíduos nucleares, resíduos perigosos, plástico indestrutível etc. - ao sol? Isto é o que nosso leitor pergunta:

Argumentei com as pessoas durante anos, argumentando que enviar resíduos radioativos ou detritos espaciais ao sol seria muito caro e impossível. De acordo com meu entendimento pouco profissional da mecânica orbital, parece-me que primeiro teremos que acelerar o lixo para que ele deixe a órbita da Terra e depois abrandá-lo para que "caia no sol". Eu sei que isso é possível porque enviamos sondas para Vênus, mas não posso visualizá-lo. Você poderia ajudar?

Em primeiro lugar, é claro, é fisicamente possível. Mas se podemos fazê-lo e se devemos fazê-lo são duas questões diferentes. Vamos começar com o que é necessário para a implementação dessa empresa.


Foguete Soyuz colocado em posição em 24 de março de 2009 no Cosmódromo de Baikonur

Nós não caímos da Terra e não voamos para o espaço porque a atração gravitacional da Terra nos atrai para o centro da Terra, a uma distância do centro que estamos na superfície. Existe uma certa quantidade de energia que nos mantém na trela do nosso mundo (energia potencial gravitacional) e, para nossa posição com você, podemos calcular duas importantes velocidades importantes. A velocidade de uma órbita circular estável para nossa distância do centro da Terra, na qual podemos nos mover ao redor do planeta sem tocar na superfície, e a velocidade de escape, que nos permitirá escapar da atração gravitacional da Terra e entrar no espaço interplanetário. No caso da Terra, precisaremos nos mover a uma velocidade de 7,9 km / s para entrar em órbita e a uma velocidade de 11,2 km / s, a fim de romper a atração gravitacional. Para que você tenha algo a comparar, a velocidade de rotação do nosso planeta no equador é de apenas 0,47 km / s, para que não fiquemos em órbita.


Portanto, para lançar um foguete na órbita da Terra, precisamos investir nele a quantidade de energia necessária para acelerar a essa velocidade, e isso é muito. Mas, ainda assim, a humanidade faz isso desde a década de 1950 e, quando você entra em órbita, encontrará algo surpreendente que, em geral, era conhecido de antemão: você faz parte de um sistema que se move em órbita ao redor do Sol a uma velocidade enorme. . A Terra se move ao redor do Sol a uma velocidade de cerca de 30 km / s, então tudo o que você colocar em órbita também se moverá ao redor do Sol na mesma velocidade. Se você precisar lançar algo ao sol, precisará perder de 30 km / s a ​​velocidade. Por outro lado, já estamos a 150 milhões de quilômetros do Sol. Se quiséssemos sair completamente do sistema solar, precisaríamos pegar apenas 12 km / s de velocidade extra (e, eventualmente, atingir uma velocidade de 42 km / s)!



Como é preciso muita energia e força de elevação para sair para o espaço, estamos tentando permitir que o Universo faça o máximo de trabalho possível para nós. E isso significa que é necessário usar manobras gravitacionais - para usar as propriedades gravitacionais do planeta - para chegar aos planetas do sistema solar, situados dentro e fora da órbita da Terra. À medida que cada planeta se move ao redor do Sol, dois corpos importantes participam de nosso experimento, e a nave espacial será a terceira. Uma espaçonave pode executar uma manobra gravitacional de duas maneiras:

1. Você pode direcionar a nave para que ela ultrapasse o planeta, depois voe para a frente e, graças ao efeito estilingue, esteja novamente atrás dela.
2. Você pode direcionar a nave para que ela passe na frente do planeta em sua órbita, depois voe para trás e, graças ao efeito estilingue, a enfrente novamente.



No primeiro caso, o planeta arrasta a nave, e a nave arrasta o planeta para que o planeta acelere levemente em relação ao Sol, sua conexão gravitacional com ele enfraquece e a nave perde muito em velocidade (devido ao fato de sua massa ser muito menor) e fortalece a conexão gravitacional com o Sol, movendo-se para uma órbita com baixa energia. No segundo caso, tudo funciona da maneira oposta: o planeta perde velocidade, está mais fortemente associado ao Sol, a nave aumenta significativamente a velocidade e entra em uma órbita com alta energia.



No primeiro cenário, visitamos a parte interna do sistema solar: Vênus, Mercúrio e até o próprio Sol, e no segundo - alcançamos os planetas externos. Foi assim que a New Horizons chegou a Plutão, e as sondas Voyager deixaram o sistema solar completamente!


Portanto, é tecnicamente possível enviar lixo ao sol. Mas essa ideia tem muitas desvantagens:

• A probabilidade de um início com falha.
• Custo extremamente alto.
• Será mais fácil tirá-lo do sistema solar do que direcioná-lo para o sol.

O veículo de lançamento da Soyuz tem a história de lançamento mais bem-sucedida do mundo; 97% dos 1000 lançamentos foram bem-sucedidos. Mas mesmo um indicador de 2-3% pode ser desastroso se falarmos sobre carregar o foguete com resíduos perigosos que você deseja remover do planeta. Imagine que eles estejam distribuídos no oceano, na atmosfera, em áreas povoadas, em bairros comerciais, industriais ou residenciais. Isso não terminará com nada de bom para a humanidade.


Separação do foguete Soyuz-2.1a em 19 de abril de 2013 com a sonda Bion-M No. 1

A carga máxima da União é de 7 toneladas. Suponha que queremos nos livrar de todo o lixo nuclear. Cerca de 60.000 toneladas de resíduos perigosos estão agora armazenadas nos Estados Unidos e um quarto de todas as usinas nucleares do mundo opera no país. Trata-se de aproximadamente 34.000 mísseis cheios de mísseis, embora um lançamento de míssil barato custe US $ 100 milhões, mesmo que reduzamos a taxa de falhas para um valor irrealista de 0,1%, isso significaria cerca de 34 mísseis ou um quarto de milhão de quilogramas. O lixo será distribuído aleatoriamente pela Terra e liberado no meio ambiente.


2014 Antares explosão de foguetes não tripulados

Talvez quando tivermos um elevador confiável e de espaço de trabalho, vale a pena considerar essa opção. Mas até então, o custo e a confiança de que algum dia uma catástrofe certamente acontecerá significa que o lançamento de resíduos ao sol é melhor deixar para a ficção científica. E precisamos criar nossa própria maneira de lidar com nossos resíduos.