Solar-Orbiter sind eine großartige Möglichkeit, die Sonne zu studieren. Mit dem Einbringen von gefährlichem Abfall in die Sonne sind jedoch enorme Risiken und Kosten verbunden. Bildnachweis: ESA, über http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Solar_Orbiter.

Fragen Sie Ethan: Warum schießen wir den Müll der Erde nicht in die Sonne?

Wenn der Abfall, den wir haben, so gefährlich ist und wir die Fähigkeit haben, warum schleudern wir nicht alles in die Sonne?

„Es wird Frieden geben, wenn die Menschen auf der Welt es so sehr wollen, dass ihre Regierungen keine andere Wahl haben, als es ihnen zu geben. Ich wünschte nur, ihr könnt die Erde so sehen, wie ich sie sehe. Denn wenn man es sich wirklich ansieht, ist es nur eine Welt. "- Superman

Zehntausende von Jahren lang hatte die Menschheit kaum Einfluss auf unseren Planeten und unsere Umwelt. Mit nur wenigen Millionen von uns auf der ganzen Welt können selbst die größten Brände, Kriege und Abfälle, die in Städten entstehen, einen winzigen Teil unserer Welt für eine sehr kurze Zeit vergiften. Mit der Zunahme unserer Anzahl und unserer technologischen Fähigkeiten wächst auch unsere Fähigkeit, unsere Biosphäre zu beschädigen und zu zerstören. Mit mehr als 7 Milliarden von uns war der Umgang mit unserer Umwelt nie schwieriger oder wichtiger. Könnten wir als Weltraumzivilisation nicht unsere gefährlichsten langfristigen Schadstoffe - nukleare Nebenprodukte, gefährliche Abfälle, nicht biologisch abbaubare Kunststoffe usw. - in die Sonne schicken? Das möchte Roger Carlson wissen:

Ich habe jahrelang mit Leuten gestritten, dass das Versenden von radioaktivem Abfall oder Weltraummüll in die Sonne enorm teuer und einfach nicht durchführbar wäre. Nach dem Verständnis meines Laien für die Orbitalmechanik müssten wir sie aus der Erdumlaufbahn heraus beschleunigen und dann verlangsamen, damit sie „in die Sonne fällt“ Ich habe Sonden an Venus geschickt, kann sie mir aber nicht vorstellen. Kannst du helfen?

Zunächst einmal ist es absolut physikalisch möglich. Aber die Frage, ob wir können, ist nicht die gleiche wie die Frage, ob wir sollten. Beginnen wir damit, was nötig ist, um ein solches Unterfangen zu ermöglichen.

Die Sojus-Rakete für die Expedition 19 wurde am 24. März 2009 auf der Startrampe im kasachischen Kosmodrom Baikonur in Position gebracht. Bildnachweis: NASA / Bill Ingalls.

Der Grund, warum wir nicht von der Erde fallen oder einfach in den Weltraum ausgestoßen werden, liegt in der Anziehungskraft der Erde auf uns in unserer Entfernung vom Erdmittelpunkt. Insbesondere gibt es eine bestimmte Energiemenge, die uns an unsere Welt gebunden hält (potenzielle Gravitationsenergie), und es gibt zwei wichtige Meilensteingeschwindigkeiten, die wir berechnen können, wo wir uns befinden: die stabile Kreisbahngeschwindigkeit für unsere Entfernung vom Erdmittelpunkt, die würde uns die Erde umkreisen lassen, ohne jemals den Boden zu berühren, und die Fluchtgeschwindigkeit an unserem Standort, die es uns ermöglichen würde, der Anziehungskraft der Erde vollständig zu entkommen und in den interplanetaren Raum hinauszugehen. Für die Erde müssten wir uns mit ca. 7,9 km / s bewegen, um die Umlaufbahn zu erreichen, und mit ca. 11,2 km / s, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen. Zum Vergleich: Unser Planet dreht sich nur mit ungefähr 0,47 km / s am Äquator, sodass wir nicht in Gefahr sind, zu entkommen.

Es dauert 7,9 km / s, um „C“ (stabile Umlaufbahn) zu erreichen, während „E“ mit einer Geschwindigkeit von 11,2 km / s der Schwerkraft der Erde entkommt. Bildnachweis: Brian Brondel unter der Lizenz c.c.a.-s.a.-3.0.

Um eine Rakete in die Erdumlaufbahn zu bringen, müssen wir so viel Energie in die Erdumlaufbahn stecken, wie nötig wäre, um ein Raumschiff auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen, und das ist ein furchtbar hoher Preis. Die Menschheit tut dies jedoch seit den 1950er-Jahren. Wenn Sie dort angekommen sind, werden Sie etwas Merkwürdiges finden, von dem Sie wahrscheinlich die ganze Zeit gewusst haben: Sie sind Teil eines Systems, das die Sonne mit kolossaler Geschwindigkeit umkreist. Die Erde bewegt sich mit ungefähr 30 km / s um die Sonne. Alles, was Sie in die Erdumlaufbahn bringen, dreht sich also auch mit ungefähr dieser Geschwindigkeit um die Sonne. Wenn Sie etwas in die Sonne starten möchten, müssen Sie einen Weg finden, um 30 km / s Geschwindigkeit zu verlieren. Andererseits sind wir bereits 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. Wenn wir vollständig aus dem Sonnensystem entkommen wollten, mussten wir nur weitere 12 km / s (für insgesamt 42 km / s) Geschwindigkeit gewinnen, um hier rauszukommen!

Die Fluchtgeschwindigkeit von der Sonne in Erdentfernung beträgt 42 km / s, und wir bewegen uns bereits mit 30 km / s, wenn wir nur die Sonne umkreisen. Nachdem Voyager 2 mit Jupiter geflogen war, sollte er das Sonnensystem verlassen. Bildnachweis: Wikimedia Commons-Benutzer Cmglee unter der Lizenz c.c.a.-s.a.-3.0.

Weil es so viel Energie und Schub braucht, um überhaupt in den Weltraum zu gelangen, versuchen wir, das Universum so viel Arbeit wie möglich für uns machen zu lassen. Und das bedeutet, die Vorteile eines sogenannten Gravitationsassistenten zu nutzen - die Vorteile der Gravitationseigenschaften eines Planeten -, wenn wir entweder eine innere oder eine äußere Welt erreichen wollen. Da Planeten die Sonne umkreisen, haben wir zwei schwerkraftrelevante Körper im Spiel; Das Raumschiff, das wir betrachten, ist das dritte. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie ein Raumschiff eine Schwerkraftunterstützung nutzen kann:

  1. Das Raumschiff so zu fliegen, dass es hinter einem Planeten hervorkommt, davor fliegt und durch die Gravitation wieder hinter den Planeten zurückgeschleudert wird.
  2. Das Raumschiff so zu fliegen, dass es aus der Umlaufbahn eines Planeten kommt, dahinter fliegt und wieder vor den Planeten geschleudert wird.
Eine Gravitationsschleuder, wie hier gezeigt, ist, wie ein Raumfahrzeug seine Geschwindigkeit durch eine Schwerkraftunterstützung erhöhen kann. Bildnachweis: Wikimedia Commons-Benutzer Zeimusu unter einer Lizenz von c.c.a.-s.a.-3.0.

Die Art und Weise, wie Gravitationswechselwirkungen funktionieren, besteht darin, dass im ersten Fall der Planet an dem Raumfahrzeug und der Raumfahrzeug an dem Planeten so schleppt, dass der Planet mit Bezug auf die Sonne ein wenig schneller wird und etwas lockerer wird gebunden, während das Raumschiff (dank seiner viel kleineren Masse) einiges an Geschwindigkeit verliert und enger gebunden wird: auf eine Umlaufbahn mit niedrigerer Energie. Der zweite Fall ist der umgekehrte: Der Planet verliert ein wenig an Geschwindigkeit und wird enger gebunden, während das Raumschiff ziemlich viel an Geschwindigkeit gewinnt und in eine Umlaufbahn mit höherer Energie übergeht.

Die Flugbahn der NASA für die Messenger-Sonde, die nach einer Reihe von Schwerkraftassistenten in einer erfolgreichen, stabilen Umlaufbahn um Merkur landete. Bildnachweis: NASA / JHUAPL, über http://messenger.jhuapl.edu/About/Mission-Design.html

Das erste Szenario ist, wie wir das innerste Sonnensystem besuchen: Venus, Merkur oder sogar die Sonne selbst, während das zweite ist, wie wir die äußersten Teile des Sonnensystems erreichen, einschließlich wie neue Horizonte Pluto erreichen und wie die Voyager-Sonden das Solar verlassen System vollständig!

Es ist also machbar, unseren Müll in die Sonne zu schießen. Es ist aber auch eine Idee mit einer Vielzahl von Nachteilen:

  1. Starten Sie die Fehlermöglichkeiten.
  2. Das ist unglaublich teuer.
  3. Und es wäre einfacher, es aus dem Sonnensystem heraus als in die Sonne zu schießen.

Das Sojus-Weltraumstartsystem ist mit einer Erfolgsquote von 97% nach mehr als 1.000 Starts das erfolgreichste aller Zeiten. Doch selbst eine Ausfallrate von 2% oder 3% kann katastrophal sein, wenn Sie eine Rakete mit all dem gefährlichen Müll beladen, den Sie von Ihrem Planeten aus starten möchten. Stellen Sie sich vor, dass Abfälle in die Ozeane, in die Atmosphäre, auf bevölkerten Boden oder in Geschäfts-, Industrie- oder Wohnviertel gelangen. Es gibt keine Situation, in der dies gut für die Menschheit endet.

Eine Sojus-2.1a-Rakete hebt am 19. April 2013 mit Bion-M №1 ab. Bildnachweis: Roskosmos.

Die größte Nutzlast einer Sojus-Rakete beträgt etwa 7 Tonnen. Sagen wir einfach, wir wollen den gesamten Atommüll loswerden, den wir haben. In den USA lagern derzeit etwa 60.000 Tonnen hochaktive Abfälle, und wir verfügen über etwa ein Viertel der weltweiten Kernkraftwerke. Das sind also ungefähr 34.000 Raketen im Wert von Atommüll, wo selbst ein billiger Raketenstart ungefähr 100 Millionen Dollar kostet. Selbst wenn wir unsere Ausfallrate auf unrealistische 0,1% senken können, bedeutet dies, dass ungefähr 34 Raketen - oder etwa eine halbe Million Pfund Abfall - zufällig über die Erde verteilt und in die Umwelt freigesetzt werden.

Die ungeschraubte Antares-Raketenexplosion von 2014. Bildnachweis: NASA / Joel Kowsky.

Wenn wir einen zuverlässigen Arbeitsraumaufzug haben, ist dies möglicherweise eine Option, die es wert ist, erkundet zu werden. Aber bis dahin bedeutet der Preis und die nahezu Gewissheit einer möglichen Katastrophe, dass es am besten ist, unseren Müll in die Sonne zu schießen, wenn er im Bereich der Science-Fiction bleibt. Wir müssen unseren eigenen Weg aus den Unordnung herausfinden, die wir hier machen.

Dieser Beitrag erschien zum ersten Mal bei Forbes und wird Ihnen von unseren Patreon-Unterstützern werbefrei zur Verfügung gestellt. Kommentieren Sie unser Forum und kaufen Sie unser erstes Buch: Beyond The Galaxy!