Серия «Космические белые полярные лисы»

К этому моменту светимость Солнца вырастет на 10 %. Казалось бы, мелочь. Но именно эти 10 % запустят необратимый парниковый эффект: океаны постепенно начнут испаряться, с каждым годом процесс будет идти интенсивнее, и Земля превратится в раскалённый каменный шарик — эдакую вторую Венеру.

Физики и фантасты предлагают два пути: сбежать или заняться звёздной инженерией.

Фантасты делятся на два лагеря: «спасаем весь дом и окрестности» и «самим бы выбраться».

Первый путь.

«Бегство Земли» (Франсис Карсак, 1960). Классика жанра: человечество решает эвакуироваться сразу двумя планетами — и Землёй, и Венерой. На обеих строят гигантские двигатели, превращая их в межзвёздные ковчеги.

«Блуждающая Земля» (Лю Цысинь).  Человечество решает, что родной дом слишком дорог, чтобы его бросать, и прикручивает к планете тысячи термоядерных двигателей. Земля перестаёт вращаться, становится гигантским межзвёздным кораблём и отправляется к Альфе Центавра.
Довольно затратный метод - нужна цивилизация выше уровня 1 по Кардышеву.

Второй путь

Корабли поколений и флот исхода (Корабли поколений — Хайнлайн, Олдисс, Гаррисон и флот исхода — Кларк, "Rescue Party", позднее — "Песни далёкой Земли"). Здесь всё проще: Землю признают безнадёжной, строят гигантские ковчеги и улетают, оставив биосферу догорать в лучах разбухающей звезды. По сути, это космический дауншифтинг с потерей всего имущества.
Этот путь значительно менее амбициозен. Не спасаем Землю — спасаем людей.

Для единичных кораблей поколений хватит цивилизации даже ниже первого уровня, для флота исхода, который увезет всех - уже нужен уровень 1.

Но зачем куда-то лететь, если можно починить родную звезду? Или хотя бы подвинуть планету подальше?

Астроинженерный подход: посадить Солнце на диету (Star Lifting)

Самый изящный способ спасти Землю — вообще не трогать саму планету. Достаточно убедить Солнце постепенно терять часть своей массы, и оно снова станет спокойным и долгоживущим.

Физика проста: светимость звезды зависит от массы по закону L ∝ M³·⁵. Чем тяжелее звезда, тем выше давление в ядре, тем быстрее выгорает водород и тем скорее наступает кризис среднего возраста с раздуванием до красного гиганта.

Как заставить звезду похудеть:

1 MHD-сифонинг (термомагнитный подъём). Орбитальные зеркала и мощные лазеры разогревают отдельные участки фотосферы Солнца. Это вызывает искусственные суперпротуберанцы, а магнитные кольца перехватывают ионизированную плазму и направляют её в сборщики. По сути, мы делаем Солнцу липосакцию с помощью лазера и магнитов.

2 Центробежный сброс. Экватор звезды раскручивают электромагнитными полями, помогая веществу легче покидать гравитационный колодец. Примерно как отжимать мокрую тряпку в сушилке, только тряпка — это звезда.

Забрав у Солнца 10–20% массы, мы снижаем давление в ядре. Это позволит звезде не раздуваться и оставаться компактной и относительно стабильной ещё очень долго, хотя её спектр изменится . А из собранной с Солнца массы можно наклепать сотню-другую Юпитеров. Мечта, а не сценарий. Но есть нюанс.

Если просто взять и откачать у Солнца 10% массы, его светимость упадёт сразу на 31%. А поскольку гравитация ослабнет, Земля отъедет на орбиту 1,11 а.е. В итоге поток света на планете снизится до 56% от нынешнего. Мы спасём Землю от перегрева, но она тут же превратится в ледяной шар.

Поэтому сифонинг нужно проводить микродозами на протяжении миллионов лет, точно компенсируя естественный возрастной нагрев звезды. Как с диетой: если резко перестать есть, можно и в обморок упасть.

Тут человечество использует звезду как инженерный объект - это уже цивилизация уровня 2.

Если трогать Солнце страшно (вдруг обидится?), можно аккуратно отодвинуть саму Землю. И для этого не придётся сверлить кору и втыкать в неё двигатели.

Метод называется Orbital Pumping (гравитационная накачка орбиты).

Находим в Поясе Койпера или где-то поближе астероид диаметром около сотни километров. С помощью импульсов настраиваем его траекторию так, чтобы он сначала пролетел мимо Юпитера и «украл» у гиганта немного орбитальной энергии.

Затем астероид направляется к Земле и пролетает перед ней на бреющем полёте, передавая планете гравитационный импульс. Земля чуть-чуть приподнимается на более высокую орбиту. Повторяем раз за разом миллионы лет.

По сути, мы забираем энергию у Юпитера (которому не жалко, он большой), и передаём её Земле, как эстафетную палочку. За миллионы лет планету можно плавно сдвинуть с 1 а.е. до орбиты Марса или даже дальше, синхронизируя этот процесс с ростом Солнца. Никакой тектоники, никаких супервулканов — только аккуратные гравитационные пинки. Главное не попасть по себе астероидом и не потерять в процессе Луну.

Солнце оставили в покое, но затраты энергии все равно колоссальны - уровень цивилизации выше первого, но все таки ниже второго.

Итог.

Превращение Солнца в красного гиганта — это масштабный инженерный вызов на миллиард лет, а не одномоментный апокалипсис. Вариантов масса: можно утащить Землю в другую звёздную систему, можно заставить звезду похудеть и светить помягче, можно отодвинуть планету астероидами-буксирами.

Главное — не сидеть сложа руки. Дедлайн, конечно, щедрый, но кто знает, сколько времени займёт согласование проекта «Спасение Земли».

С начинающим припекать через миллиард лет Солнцем человечество разберется. Есть немного времени для праздного ничегонеделания до следующей неприятности.

Второй ожидаемый белый полярный лис.

Как пережить возникновение Млекомеды.

Через 4,5 - 5 млрд. лет Земля налетит на небесную ось весь Млечный путь влетит в галактику Андромеды. Несмотря на гигантское время оставшееся до столкновения, уже сейчас, в некотором смысле столкновение двух галактик математически описано гораздо лучше, чем, например, прогноз погоды через месяц. Учитывая расстояния между звёздами, очень маловероятно, чтобы в нас прилетела другая звезда прямым попаданием.

Большинство сценариев отправляет Солнечную систему на значительно более далёкую орбиту от центра галактики по сравнению с нынешней. Но некоторые звёзды при слиянии получают сильно вытянутые орбиты, периодически проходящие через центральную область объединяющейся галактики. Для Солнечной системы вероятность такого исхода неизвестна, но, судя по существующим моделям, значительно меньше вероятности оказаться во внешнем гало. Так что мы имеем ненулевую вероятность пролететь мимо активного ядра галактики или улететь за её пределы.

Вблизи от центральной черной дыры мы будем лететь в потоке “живительной” радиации аккреционного диска и периодически получать гравитационные пинки от близко пролетающих звезд.

Улететь в межгалактическое пространство - тоже мало приятного, за исключением того, что «ночь темна и полна ужасов», человечество будет практически отрезано от возможности вести межзвездное расселение.

Снова нужно что-то делать. Когда массивные тела сталкиваются, то держаться подальше будет разумным решением. Я надеюсь к этому времени человечество достигнет второго типа по шкале Кардышева, а если не достигнет, то ему следует этим очень озаботиться.

На этот раз фантасты сказали «я пас», но учёные не подкачали. Займемся перемещением всей солнечной системы по какой нибудь траектории выглядящей безопасной.

Двигатель Шкадова: толкать светом.

Это самый простой из предложенных звездных двигателей. Его идея принадлежит советскому астрофизику Леониду Шкадову (1987).

Как работает?

Представьте гигантское параболическое зеркало размером с планетную орбиту, расположенное с одной стороны Солнца.

Зеркало отражает часть солнечного излучения обратно к звезде. В результате давление света становится несимметричным: в одну сторону Солнце излучает чуть меньше импульса, чем в другую. По закону сохранения импульса возникает очень маленькая, но постоянная тяга.

Получается своеобразный солнечный парус наоборот — только движется не корабль, а сама звезда вместе со всеми планетами.

По меркам мегасооружений — простая конструкция, не требующая топлива и готовая работать многие миллионы лет. Но для заметного изменения траектории потребуются те же десятки, если не сотни миллионов лет.

Как ни крути звездный двигатель - это минимум второй тип цивилизации.

Если нужно побыстрее, то ученые уже подумали над этим.

Двигатель Каплана: реактивный двигатель для Солнца

В 2019 году астрофизик Мэтью Каплан предложил гораздо более мощную схему. Вместо того чтобы использовать давление света, он предложил использовать само Солнце как реактивный двигатель.

Как работает?

Часть энергии Солнца собирается роем Дайсона. Эта энергия используется, чтобы «снимать» вещество с поверхности Солнца. Полученная плазма собирается мощными магнитными полями. Затем плазма выбрасывается в одном направлении с огромной скоростью. Только аккуратнее: не прожгите рой Дайсона и пролетающие планеты.

По сути, звезда начинает работать как гигантская ракета, выбрасывая часть собственной массы назад и тем самым двигаясь вперед.

Тут не одно мегасооружение, а несколько работающих в связке - уровень цивилизации уже выше просто второго.

Итог

Запас времени ещё больше, событие хорошо предсказуемо и моделируется уже сейчас. Но изменение траектории Солнечной системы — дело небыстрое, так что затягивать с постройкой хотя бы мегазеркала не стоит.

Вполне вероятно, что у человечества хватит времени, технологий и, возможно, здравого смысла, чтобы продолжить жить в Млекомеде.

Получается, человечество, немного развившись, справится со звёздными и галактическими катастрофами? Физика и технологии спастись позволяют, причём без превозмогания и авралов, просто планированием и выполнением на горизонтах длительностью миллионы лет (да, ничем не обоснованный оптимизм относительно «кожаных»). Но что будет, если дедлайн сократится с миллиардов лет до просто лет?