Miljoonabudjetilla tehdyt tieteiselokuvat eivät ole enää Hollywoodin yksinoikeus. Myös Kiina on katapultoinut näille tuottoisille markkinoille. Netflixissä näkyvän yli kaksituntisen, kunnianhimoisen kiinalaisen The Wandering Earth -elokuvan lanseeraus ajoittuu vuoden 2019 alkuun.

Tarina ottaa hieman tuon myyttisen Space: 1999 -sarjan, jossa Kuu hylkäsi Maan kiertoradan katastrofaalisen ydinräjähdyksen jälkeen ja löysi itsensä vaeltelemasta syvässä avaruudessa päätyen jotenkin hypoteettisten ekstraaurinkoplaneettojen reitille, joita asuttivat epätodennäköiset muukalaisten sivilisaatiot.

Kiinalaisessa elokuvassa Kuu ei jätä Maan kiertorataa, vaan Maa itse jättää kiertoratansa Auringon ympäri. Elokuvallisessa fiktiossa Aurinko alkoi laajentua vaarallisesti, ja paetakseen sen kuolettavasta otteesta tiedemiehet ehdottavat planeettamme siirtämistä Alfa Centauri-järjestelmään, yli neljän valovuoden päähän. Tätä varten kaikki maapallon hallitukset luovuttavat äkillisen viisauden koskettamina vallan ylikansalliselle elimelle. Tämä organismi päättää rakentaa joukon jättiläismäisiä moottoreita, jotka sijaitsevat päiväntasaajalla ja joiden tehtävänä on antaa planeetalle tarvittava työntövoima irrottautuakseen Auringon painovoimasta ja aloittaakseen vuosisatojen mittaisen matkan kohti Alfa Centauria.

Jätämme huomiotta juonen myöhemmät mutkittelut, joiden mukaan Maa on vaarassa tuhoutua Jovian painovoiman vaikutuksesta, ja kysymme itseltämme, olisiko elokuvan perusolettamus – Maapallon liikuttaminen Auringon kiertoradaltaan – jollakin tavalla toteutettavissa. Matteo Ceriotti, italialainen ilmailuinsinööri ja tutkija Glasgow’n yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa Skotlannissa, esitti itselleen saman kysymyksen. Katsotaanpa Ceriottin löytämiä vastauksia, jotka perustuvat niihin ei moniin menetelmiin, jotka teoreettisesti auttavat onnistumaan tällaisessa yrityksessä.

On kuitenkin syytä täsmentää, että Ceriottin analysoima hypoteesi ei ole nimenomaan se, jota elokuvassa esitetään: Maan ”lähettäminen” Alfa Centauriin on ajatus, joka kuulostaa liian epätodennäköiseltä ollakseen vakavasti otettava. Ceriotti on vaatimattomammin tutkinut mahdollisuutta siirtää planeetta kiertoradalle, joka on 50 prosenttia kauempana Auringosta kuin nykyinen kiertorata. Kysymys, johon on vastattava, on pohjimmiltaan seuraava: onko mahdollista laajentaa Maan kiertorataa, kunnes se osuu suunnilleen yhteen Marsin kiertoradan kanssa? Katsotaanpa.

Perusmenetelmä, joka tulee mieleen taivaankappaleen siirtämiseksi pois kiertoradaltaan, on tehdä se vaikealla tavalla. Vuoden 1998 elokuvassa Armageddon käytettiin ydinkärkiä Maan kanssa törmäyskurssilla olevan asteroidin harhauttamiseen tai oikeammin murskaamiseen. NASA:lla ja ESA:lla on suunnitelmissa käyttää kineettistä iskulaitetta, eli luotia, pienen asteroidin poikkeuttamiseksi hieman sen kiertoradalta. Valitettavasti molemmat menetelmät olisivat epäkäytännöllisiä, jos tavoitteena olisi muuttaa Maan kiertorataa. Planeettamme massa on nimittäin lähes kuusi septimiljoonaa kilogrammaa (tarkalleen ottaen 5,97 × 10²⁴ kg). Se on niin suuri, että millä tahansa räjähdysaineella tai kineettisellä iskulaitteella, joka olisi kalibroitu tällaiseen massaan, olisi lopulta hyvin epämiellyttävä sivuvaikutus: maapallon tuhoaminen.

Onneksi on olemassa lempeämpiä menetelmiä tämän tavoitteen saavuttamiseksi. Tarvittava sysäys voitaisiin esimerkiksi jakaa massiiviseen määrään peräkkäisiä pieniä sysäyksiä. Jotain tällaista tapahtuu jo nyt joka kerta avaruuslaukaisun yhteydessä, loppujen lopuksi. Se sysäys, jonka raketin moottorit antavat raketin laukaisemiseksi ilmakehän ulkopuolelle, on sysäys Maata vastaan. Sen vaikutus Maan kiertorataliikkeeseen on kuitenkin huomaamaton, koska yksittäisen raketin moottoreiden, jopa suurimpienkin, teho on häviävän pieni planeetan massaan nähden. Ceriotti laski, että tarvittaisiin 300 miljardia miljardia SpaceX:n Falcon Heavy -raketin täydellä kuormalla tapahtuvaa laukaisua, jotta Maan kiertorata muuttuisi 50 prosenttia leveämmäksi. Valitettavasti 85 % maapallon massasta pitäisi kuluttaa materiaaleihin vastaavan Falcon Heavy -laivueen rakentamiseksi ja ruokkimiseksi, jolloin uudelle kiertoradalle jäisi ”kuihtunut” maapallo, jonka massa olisi vain 15 % sen nykyisestä massasta.

Kätevämpi menetelmä olisi käyttää ionimoottoreita eli moottoreita, jotka tuottavat pientä jatkuvaa työntövoimaa ampumalla ioneja (tavallisesti ksenon-ioneja), jotka kiihdytetään sähköstaattisen järjestelmän ansiosta. Tämäntyyppinen moottori on polttoaineena Dawn-avaruusalukselle sen poikkeuksellisessa tehtävässä, joka on omistettu Vestan ja Cereksen tutkimiselle. Jotta Maa voitaisiin työntää pois kiertoradaltaan, olisi rakennettava jättimäinen ionimoottori ja sijoitettava se 1 000 kilometrin korkeuteen, jotta se pysyisi ilmakehän ulkopuolella. Moottori olisi kuitenkin liitettävä lujasti Maan pintaan superkestävien palkkien avulla, jotta työntövoima välittyisi planeetalle. Jos käytettäisiin ionimoottoria, joka kykenisi tuottamaan jatkuvan 40 km/s:n työntövoiman Maan kiertoradan suuntaan, olisi vain 13 prosenttia Maan massasta muutettava ionipolttoaineeksi, jotta kiertorata voitaisiin laajentaa Marsin etäisyydelle asti. Käytettävissä olisi edelleen 87 % Maan massasta …

Onneksi on olemassa myös halvempia propulsiojärjestelmiä, jotka eivät pakottaisi köyhdyttämään Maapalloa. Esimerkiksi valolla on vauhtia, vaikka sillä ei ole massaa. Siksi on teoriassa mahdollista käyttää voimakkaita lasereita työntövoiman tuottamiseen. Breakthrough Starshot -hanke perustuu juuri tähän ajatukseen: rakentaa joihinkin paikkoihin maapallolla 100 GW:n laservoimalaitos, joka kykenee tuottamaan kollimoidun säteen, joka kiihdyttää Proxima Centauria kohti laukaistun aurinkopurjeen merkittävään osaan valonnopeudesta. Tarvittavan tehon tuottamiseen tarvittavan aurinkoenergian ansiosta tällaista laserjärjestelmää voitaisiin käyttää myös tuottamaan jatkuvaa työntövoimaa, jolla voitaisiin muuttaa Maan kiertorataa. Valitettavasti, vaikka käytössä olisi 100 GW:n laser, tarvittaisiin kolme miljardia miljardia vuotta jatkuvalla sysäyksellä laukaistuna, jotta Maan kiertorata laajentuisi 50 %:lla: se on kahdeksan kertaluokkaa pidempi aika kuin alkuräjähdyksestä tähän päivään kulunut aika!

On olemassa myös vaihtoehtoinen tapa käyttää säteilypainetta, eli valon aiheuttamaa voimaa, jolla saataisiin aikaan samanlainen kiertoradan muutos paljon lyhyemmässä ajassa. Järjestelmässä käytetään maapallon kiertoradalle ”pysäköityä” aurinkopurjetta, joka on suunnattu siten, että se poikkeuttaa auringon säteilyä kohti maan pintaa. Vuonna 2002 tehdyn tutkimuksen mukaan aurinkopurjeen heijastamat auringon fotonit siirtäisivät Maan ja purjeen välisen järjestelmän massakeskipistettä ja muuttaisivat planeettamme kiertorataa ajan myötä. Valitettavasti Maan siirtäminen Marsin kiertoradalle vaatisi aurinkopurjeen, jonka leveys olisi 19 maapallon halkaisijan verran, eli yli 240 000 kilometriä! Se säästäisi kuitenkin paljon aikaa verrattuna aiempaan laserien käyttöön perustuvaan ratkaisuun. Näin suurella aurinkopurjeella ”vain” 1 miljardi vuotta riittäisi Maan siirtämiseen Marsin etäisyydelle Auringosta.