Остановить Юпитер
Оригинал: Stop Jupiter«Новые горизонты» сделал гравитационный маневр у Юпитера, чтобы разогнаться по пути к Плутону. Как я понимаю, Юпитер при этом слегка замедлился. Сколько таких маневров понадобится, чтобы полностью остановить Юпитер?
— Диллон
Больше, чем мы можем себе позволить.
Космические аппараты иногда пролетают близко к тяжелым и быстро движущимся планетам, чтобы набрать побольше скорости, не расходуя топливо[1].↲Идея «чтобы ускориться, нужно приблизиться к планете и улететь от нее» может звучать странно: кажется, что при отлете мы потеряем всю скорость, набранную во время сближения. В действительности же гравитация ни при чем: ее с успехом могут заменить тросы или пружины, научись мы делать их достаточно большими. Облет вокруг планеты можно сравнить с «отскоком» от нее, а движение небесного тела даст дополнительный толчок — как если бросить теннисный мячик в лобовое стекло едущего навстречу грузовика. Можете заглянуть в статью про Вояджер или, по крайней мере, посмотреть там картинку с теннисным мячиком и грузовиком.↳ Согласно закону сохранения импульса, сама планета при этом слегка замедляется, но на деле это никого не волнует.
![Я долгое время неверно трактовал этот список, полагая важными пункты снизу.](/uploads/146-stop-jupiter/dontcare_ru.png)
Такие маневры практически не влияют на скорость планет, ведь они куда тяжелее космических аппаратов. Пролетая мимо Юпитера, «Новые горизонты» набрал 4 000 м/с, а планета потеряла порядка 10-21 м/с[2].↲Расчеты вовлекают довольно сложную геометрию — меняются как скорость, так и направление движения. Если хотите узнать больше, вот отличное исследование.
Потеря 10-21 метров в секунду не кажется существенной, но приведет к легкому изменению орбиты Юпитера, сокращению его года и уменьшит расстояние до Солнца. Благодаря нашему маневру юпитерианский календарь отклонится на несколько десятков наносекунд ко времени, когда Солнце станет красным гигантом!
![Через пять миллиардов лет ждем почти полного истощения адресов IPv4.](/uploads/146-stop-jupiter/y2k_ru.png)
«Несколько десятков наносекунд» — слишком маленькое отклонение, нам понадобится больше маневров. Сколько же мы потянем?
За 2001–2016 годы правительство США потратило на миссию «Новых горизонтов» где-то 700 миллионов долларов. Другие правительственные расходы за этот период составили 47 879 840 000 000 долларов. Если урезать прочие траты[3]↲Там, вроде, ничего важного.↳ и вложить эти средства в постройку «Новых горизонтов», можно запустить 68 000 таких зондов.
А вот здесь возникнут проблемы. Начнем с того, что топливом для «Новых горизонтов» служит плутоний, полученный из урана в реакторе, и на борту его около 10 кг. Для 68 000 «Новых горизонтов» понадобится существенная часть мировых запасов урана.
Дальше — хуже[4].↲С плутонием всегда так.↳ При запуске космического корабля с плутонием на борту NASA оценивает шансы аварии с высвобождением радиоактивных материалов в атмосферу. Обычно вероятность около 1 к 300. Так что для 68 000 запусков стоит ждать чуть больше 200 радиационных аварий, а это не радует.
![Да нет, все нормально. Давайте просто не выходить за трехзначные числа.](/uploads/146-stop-jupiter/accidents_ru.png)
Но оно бы того стоило, замедли мы Юпитер! К сожалению, 68 тысяч «Новых горизонтов» и близко не справятся с этой задачей. Мы украдем лишь крохотную часть скорости Юпитера, задержав его за время жизни Солнечной системы на пару миллисекунд.
Чтобы запустить больше аппаратов, можно удешевить постройку. Но рано или поздно у нас закончатся материалы, и на все эти запуски определенно не хватит топлива. Предположим, что мы построим что-то типа космического лифта, чтобы сэкономить на стартах. У нас довольно быстро не станет урана для производства плутония, но его можно заменить свинцом — в общем-то, аппарат не должен работать на самом деле.
Но в конце концов у нас кончится и свинец. Если взять что-то другое — камни, например, или мусор, — то и этих материалов не хватит. В отчаянных попытках замедлить Юпитер нам придется в какой-то момент запихивать камни и грязь в мешки с логотипом NASA на боку.
![Как известно, Никсон попросил Уильяма Сафира написать речь на случай, если какой-то из этих мешков окажется слишком полным и порвется.](/uploads/146-stop-jupiter/burlap.png)
А потом, верите или нет, у нас кончатся камни.
В земной коре столько всякой всячины[5]↲Вполне технический термин.↳ — пусть мы даже снимем несколько десятков километров сверху и отправим их к Юпитеру (чисто для протокола — я так делать не советую), замедлить газовый гигант получится на каких-то полтора километра в час.
Как можно догадаться, план не сработает. Земля намного легче Юпитера[6],↲Масса Земли — почти в точности π миллиюпитеров.↳ поэтому запусти мы хоть всю родную планету к нему, замедлить гиганта выйдет лишь на долю процента — меньше сотни километров в час. Здесь пригодится наша аналогия с теннисным мячиком и грузовиком. Чтобы остановить фуру мячиком, нужно придать снаряду больший импульс — либо сделать невероятно тяжелым, либо очень сильно разогнать — или и то и другое.
По сути, вот и беда этой идеи. Гравитационный маневр — это как бросить теннисный мячик в мчащийся грузовик. А чтобы остановить его…
![Подача Федерера (я художник, так вижу)](/uploads/146-stop-jupiter/truck.png)
…понадобится ужасно большой теннисный мяч.