Суперземли представляют собой гигантские копии Земли, и некоторые исследования полагают, что они более пригодны для жизни, чем миры размером с Землю. Однако новое исследование показало, как трудно будет исследовать космическое пространство на таких экзопланетах.
По словам исследователей, ракета, эквивалентная той что использовалась в лунной миссии, на суперземле должна иметь массу около 440 000 тонн, что вытекает из высоких требований к топливу. Это примерно равно массе Великих пирамид Гизы.
“На более массивных планетах космический полет будет экспоненциально дороже, чем на Земле”, – сказал автор исследования Майкл Гиппке (Michael Hippke), исследователь из обсерватории Зоннеберга (Германия). “У цивилизаций, живущих на таких планетах не будет ни спутникового телевидения, ни космических телескопов, ни полётов к спутникам.
Из множества видов чужих миров, открытых на сегодняшний день, наибольший интерес для астрономов представляют суперземли – планеты, которые могут быть до десяти раз более массивными, чем наша Земля. Некоторые суперземли, по-видимому, находятся в обитаемых зонах их звёзд, где температура теоретически позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты и, следовательно, жизни, в том в виде, в котором мы видим её знаем.
В новой работе говорится не только о том, что такие миры, могут быть пригодными для жизни, но также и то, что некоторые из них могут быть даже более подходящими, чем планеты, подобные Земле. Большая масса таких планет обуславливает более мощное гравитационное притяжение, что позволяет им удерживать более толстые атмосферы. А чем толще атмосфера, тем лучше она защищает жизнь от вредных космических лучей.
Если бы жизнь развивалась на далёкой суперземле, то инопланетная цивилизация могла бы достичь уровня развития необходимого для осуществления космических полётов. Тем не менее, сильное гравитационное притяжение на таких планетах сильно затруднило бы покорение космоса.
Чтобы понять, насколько трудно будет осуществить старт ракета-носителя с такой планеты Гиппке рассчитал её размеры, для суперземли на 70% шире и в 10 раз более массивной, чем Земля. Эти спецификации примерно соответствуют экзопланете Kepler-20 b, которая находится приблизительно в 950 световых годах от Земли. В таком мире первая космическая скорость будет примерно в 2,4 раза больше, чем на Земле.
Большой проблемой для цивилизаций в таком мире будет вес топлива, которое несут ракеты. Запуск ракеты потребует большого количества топлива, что сделает ракеты тяжелее, что потребует ещё большего количества топлива, что сделает корабль ещё тяжелее и так далее.
Расчёты Гиппке показали, что масса топлива для ракеты, запускаемой с поверхности суперземли и аналогичной SpaceX Falcon Heavy, составит около 60 000 тонн.
Существуют и иные способы достижения орбиты, не связанные с использованием ракет, например, космические лифты, движущиеся по гигантским кабелям, выходящим из атмосферы прямо в открытый космос. Однако ключевым ограничивающим фактором таких механизмов является прочность материала, из которого сделан этот кабель. Наиболее подходящий материал, из известных на сегодняшний день – это углеродные нанотрубки, однако они едва ли выдержат гравитацию Земли, не говоря уже о гравитации суперземли. Кроме того, неясно, возможно ли существование более прочных материалов, что не позволяет предсказать, могут ли космические лифты работать на суперземлях.
Другая возможность – это импульс, получаемый от серии ядерных взрывов, за самой ракетой. Эта взрывная стратегия, возможно, является единственным способом для цивилизации покинуть планету в 10 раз более массивную, чем Земля.
Однако такой ядерный космический аппарат создаст не только технические проблемы, но и экологические. Сбой запуска, который обычно происходит с 1-процентным риском, может привести к серьезным последствиям для окружающей среды.
12 апреля в исследовании, представленном в журнале International Journal of Astrobiology, Гиппке подробно изложил свои выводы.
