Обитатели «суперземель» могут быть прочно заперты на своих планетах силой тяжести

Планеты «суперземли» представляют собой гигантские версии Земли, причем некоторые исследования показали, что они более пригодны для жизни, нежели миры размером с Землю. Однако новое исследование показывает, как трудно будет обитателям этих экзопланет исследовать космическое пространство.

По словам автора, для запуска эквивалента миссии по исследованию Луны «Аполлон» ракета на «суперземле» должна иметь массу около 400 000 метрических тонн из–за требований к топливу — это величина порядка массы Великой пирамиды Гизы в Египте.

«На более массивных планетах космический полет будет экспоненциально дороже» — так сказал автор исследования Майкл Гиппке, независимый исследователь, связанный с обсерваторией Зоннеберга в Германии. «У таких цивилизациях не было бы спутникового телевидения, миссии к Луне или космического телескопа Хаббла».

Уже проведенные исследования чужих миров вокруг других звезд открыли новый класс экзопланет — «суперземли», которые могут быть больше нашей Земли по массе до 10 раз. Ряд «суперземель», по–видимому, лежит в обитаемых зонах их звезд, где температура теоретически может поддерживать жидкую воду на поверхности планеты и, следовательно, ту форму жизни, что известна на Земле.

В предыдущих работах было показано, что такие миры могли бы предложить условия более подходящие для жизни, чем подобные Земле планеты. Например, большая масса «суперземель» позволяет их гравитации удерживать более толстые атмосферы, чтобы лучше защитить жизнь от вредных космических лучей.

В принципе, эволюция жизни на далекой «суперземле» может привести к развитой цивилизации, способной к космическому полету. Тем не менее, сильное гравитационное поле таких планет может также затруднить для инопланетян попытки вырваться в косомос с их планет, сказал Гиппке в новом исследовании.

Чтобы понять уровень трудностей, с которыми бы столкнулись суперземлянцы при постройке обычной ракеты, Гиппке подсчитал размеры ракет, необходимые для того, чтобы покинуть «суперземлю» на 70 процентов превышающую нашу планету по размеру и в 10 раз более массивную. Это примерно спецификация чужой планеты Kepler–20b, которая лежит примерно в 950 световых годах от Земли. В таком мире скорость вылета примерно в 2,4 раза больше, чем на Земле.

Большой проблемой для инопланетян в таком мире будет вес топлива, которое несут обычные ракеты. Запуск ракеты с планеты требует большого количества топлива, что делает ракеты тяжелыми, что требует большего количества топлива, что делает корабль тяжелее — и так до бесконечности.

«Я удивлен тем, насколько нам, людям, повезло оказаться на планете, которая по–прежнему достаточно легка для проведения космических полетов» — сказал Гиппке Space.com. «Другие цивилизации, если они существуют, могут быть не такими удачливыми».

Предполагая на моделируемой «суперземле» ракету типа SpaceX Falcon Heavy для запуска полезной нагрузки типа космического телескопа Джеймса Уэбба (NASA), расчет требует минимум 55000 метрических тонн топлива, что сопоставимо с массой крупнейших океанских линкоров — сказал Гиппке.

«Цивилизации таких планет гораздо реже исследуют звезды» — сказал Гиппке. «Они в какой–то мере заперты как в тюрьме на своей родной планете и, например, больше используют лазеры или радиотелескопы для межзвездной связи вместо отправки зондов или космических кораблей».

Однако ракеты лучше работают в вакууме космоса, чем в атмосфере. Например, Гиппке предположил, что суперземлянцы могут захотеть запускать ракеты с вершин гор. Однако сильное гравитационное притяжение «суперземель» выравнивает их поверхности, приводя к меньшим горам. И на Земле преимущество запуска на больших высотах не очень велико по сравнению с запуском на уровне моря, сказал Гиппке.

Могут существовать способы достижения орбиты, отличные от обычных ракет, например, использование космических лифтов, движущихся по гигантским кабелям, выходящим за пределы атмосферы. Однако ключевым ограничивающим фактором космических лифтов является прочность кабельного материала. Наиболее подходящий материал, известный сегодня, углеродные нанотрубки, едва ли достаточно прочен даже для гравитации Земли, и неясно, существуют ли более прочные материалы в принципе, из–за чего трудно предсказать, могут ли космические лифты физически существовать на «суперземлях».

Другая возможность — это движение с использованием ядерной энергии, которое предполагает детонацию серии атомных бомб за транспортным средством, чтобы вытащить его в космос. Эта взрывная стратегия предлагает больше возможностей для подъема, чем обычные ракеты, и может быть единственным способом для цивилизации покинуть планету с массой свыше 10 масс Земли, сказал Гиппке.

Однако такой ядерный космический аппарат создаст не только технические проблемы, но и политические, — сказал он.

«Сбой запуска, который обычно происходит с 1–процентным риском, может привести к серьезным последствиям для окружающей среды» для атомного космического корабля, сказал Гиппке. «Я мог только представить себе, что общество принимает эти риски в флагманском проекте, где нет других вариантов, но желание сильное — например, миссия покинуть свою планету и посетить луну».

Гиппке подробно изложил свои выводы 12 апреля в исследовании, представленном в Международный журнал астробиологии.

Это перевод материала с сайта Space.com, осуществлённый читателем space.d3.ru, amginskiy. Редакция благодарит автора перевода за разрешение переопубликовать его.

Павел Поцелуев

Павел Поцелуев

Руководитель проекта. Переводит, озвучивает, ведёт прямые трансляции, короче, рулит этим огромным космическим кораблём.