A milliós költségvetésű sci-fi filmek már nem kizárólag Hollywood privilégiumai. Kína is belekatapultált ebbe a jövedelmező piacba. A Netflixen látható, több mint kétórás, ambiciózus kínai film, a Vándorló Föld indítása 2019 elejére datálódik.

A történet egy kicsit a mitikus Űr: 1999 sorozat történetét veszi fel, amelyben a Hold egy katasztrofális atomrobbanást követően elhagyta a Föld pályáját, és a mélyűrben kóborolva találta magát, valahogyan a valószínűtlen idegen civilizációk által lakott, hipotetikus extrasoláris bolygók útvonalán köt ki.

A kínai film esetében nem a Hold hagyja el a Föld pályáját, hanem maga a Föld hagyja el a Nap körüli pályáját. A filmes fikcióban a Nap veszélyesen tágulni kezdett, és hogy halálos szorításából kiszabaduljon, a tudósok azt javasolják, hogy bolygónkat a több mint négy fényévre lévő Alfa Centauri rendszerbe hajózzuk. Ennek érdekében a Föld összes kormánya, amelyet hirtelen bölcsesség hatására megérintett, átadja a hatalmat egy nemzetek feletti testületnek. Ez a szervezet dönt az Egyenlítő mentén elhelyezett gigantikus motorok sorozatának megépítéséről, amelyek feladata az lesz, hogy a bolygónak megadják a szükséges lökést ahhoz, hogy elszakadjon a Nap gravitációjától, és megkezdje évszázados útját az Alfa Centauri felé.

A cselekmény későbbi bonyodalmait, amelyek szerint a Földet a jáviai gravitáció elpusztításának veszélye fenyegeti, hagyjuk ki, és tegyük fel a kérdést, hogy a film alapfeltevése – a Föld elmozdítása a Nap körüli pályájáról – megvalósítható-e valahogy. Matteo Ceriotti olasz űrmérnök, a skóciai Glasgow-i Egyetem mérnöki karának kutatója ugyanezt a kérdést tette fel magának. Lássuk, milyen válaszokat talált Ceriotti a nem sok módszer alapján, amelyek elméletileg segítenek egy ilyen vállalkozás sikerében.

Azt azonban tisztázni kell, hogy a Ceriotti által elemzett hipotézis nem éppen a filmben szereplő hipotézis: A Föld “elküldése” az Alfa Centaurira olyan elképzelés, amely túl valószínűtlenül hangzik ahhoz, hogy komolyan vegyük. Ceriotti, szerényebben fogalmazva, azt a lehetőséget vizsgálta, hogy a bolygót a jelenleginél 50%-kal távolabb lévő pályára lehetne mozgatni a Naptól. A megválaszolandó kérdés lényegében a következő: lehetséges-e a Föld pályáját addig növelni, amíg az nagyjából egybeesik a Mars pályájával? Lássuk.

A legegyszerűbb módszer, ami eszünkbe jut egy égitest pályájáról való elmozdítására, az a nehéz módszer. Az 1998-as Armageddon című filmben nukleáris robbanófejeket használtak egy, a Földdel ütközési pályán lévő aszteroida eltérítésére, helyesebben szétzúzására. A sci-fitől a tudomány felé haladva a NASA és az ESA is tervez olyan küldetést, amelynek célja egy kinetikus impaktor, azaz egy lövedék használata egy kisebb aszteroida pályájáról való kismértékű eltérítésére. Sajnos mindkét módszer kivitelezhetetlen lenne, ha a cél a Föld pályájának módosítása lenne. Bolygónk tömege ugyanis csaknem hat szeptilliárd kilogramm (egészen pontosan 5,97 × 10²⁴ kg). Ez olyan nagy, hogy bármely robbanószerkezet vagy kinetikus impaktor, amelyet ilyen tömegre kalibrálnának, nagyon kellemetlen mellékhatással járna: a Föld elpusztításával.

Szerencsére vannak kíméletesebb módszerek is a cél elérésére. Például a szükséges lökést fel lehetne osztani hatalmas számú, egymást követő kisebb lökésekre. Valami ilyesmi végül is már minden űrindítás alkalmával megtörténik. Az a lökés, amit a hajtóművek adnak a rakétának, hogy az kilője a légkörön túlra, egy lökés a Földdel szemben. A Föld pályamozgására gyakorolt hatása azonban észrevehetetlen, mert egyetlen rakéta hajtóművének teljesítménye, még a legnagyobbaké is, elhanyagolható a bolygó tömegéhez képest. Ceriotti kiszámította, hogy a SpaceX Falcon Heavy rakétájának 300 milliárd milliárd teljes terhelésű kilövésére lenne szükség ahhoz, hogy a Föld pályája 50%-kal kitágulva módosuljon. Sajnos a Föld tömegének 85%-át kellene elhasználni anyagokban egy hasonló Falcon Heavy flotta megépítéséhez és táplálásához, így az új pályán egy “elsorvadt” Föld maradna, amely a jelenlegi tömegének mindössze 15%-ával rendelkezik.

Kényelmesebb módszer lenne az ionhajtóművek, vagyis olyan motorok használata, amelyek egy elektrosztatikus rendszernek köszönhetően felgyorsított ionokat (általában xenonionokat) kilövő, enyhe folyamatos tolóerőt hoznak létre. Ez az a hajtóműtípus, amely a Dawn űrszondát hajtotta a Vesta és a Ceres felfedezésére szánt rendkívüli küldetése során. Ahhoz, hogy a Földet kilökjék a pályájáról, egy óriási ionhajtóművet kellene építeni, és 1000 km magasságban elhelyezni, hogy a légkörön kívül maradjon. A motort azonban szuperálló gerendák segítségével szilárdan a Föld felszínéhez kell kötni, hogy a tolóerőt a bolygóra továbbítsa. Egy olyan ionhajtóművet használva, amely a Föld pályamozgásának irányában 40 km/s folyamatos tolóerő előállítására képes, akkor a Föld tömegének mindössze 13%-át kellene ionhajtóanyaggá alakítani, hogy a pálya a Mars távolságáig szélesedjen. Így még mindig a Föld tömegének 87%-a állna rendelkezésre …

Szerencsére vannak olcsóbb hajtóművek is, amelyek nem köteleznek a Föld tömegének elszegényedésére. A fénynek például akkor is van lendülete, ha nincs tömege. Ezért elméletileg lehetséges, hogy nagy teljesítményű lézereket használjunk a tolóerő előállítására. A Breakthrough Starshot projekt pontosan ezen az elképzelésen alapul: a Föld egyes pontjain 100 GW-os lézererőművet építeni, amely képes olyan kollimált sugárzást létrehozni, amely a fénysebesség jelentős töredékére gyorsít fel egy Proxima Centauri felé indított napvitorlát. A szükséges energiát előállító napenergiának köszönhetően egy ilyen lézerrendszert a Föld pályájának módosítására alkalmas folyamatos tolóerő előállítására is lehetne használni. Sajnos, még egy 100 GW-os lézerrel rendelkezve is hárommilliárd milliárd évbe telne egy állandó lökést leadni ahhoz, hogy a Föld pályája 50%-kal kitáguljon: ez nyolc nagyságrenddel hosszabb idő, mint az ősrobbanástól napjainkig eltelt idő!

A sugárzás nyomását, azaz a fény által kifejtett erőt felhasználva ugyanezt a pályamódosítást sokkal rövidebb idő alatt is el lehet érni. A rendszer egy Föld körüli pályán “parkoló” napvitorla használatából áll, amely úgy van tájolva, hogy a napsugárzást a Föld felszíne felé terelje. Egy 2002-es tanulmány szerint a vitorla által a Napból a Föld felé visszavert fotonok elmozdítanák a Föld/Vitorla rendszer tömegközéppontját, így bolygónk pályája idővel megváltozna. Sajnos a Földnek a Mars pályájára való elmozdításához egy 19 földi átmérőjű, azaz több mint 240 000 km széles napvitorlára lenne szükség! Ez azonban rengeteg időt takarítana meg a korábbi, lézerek használatán alapuló megoldáshoz képest. Egy ekkora napvitorlával “csak” 1 milliárd év lenne elég ahhoz, hogy a Föld a Mars Naptól való távolságába kerüljön.