Место расположения

Вы представляете, что эти корабли «сидят» в космосе, но на самом деле ничто не сидит в космосе. Все постоянно движется по изогнутым траекториям через гравитационные поля. Чтобы не расходовать непристойное количество топлива, этим кораблям необходимо найти место, которое позволит им естественным образом двигаться таким образом, чтобы они всегда находились между Солнцем и Землей. К счастью для вашего атакующего флота, такая точка существует: она называется точкой Лагранжа Солнце-Земля 1 или SEL-1 . Объекты, размещенные в этой точке, потребуют очень небольшого удержания позиции, чтобы оставаться в равновесии между Землей и Солнцем. Эта точка находится за пределами орбиты Луны, примерно на 1% расстояния от Земли до Солнца. В вики говорится, что в настоящее время у нас есть пять активных зондов в окрестностях SEL-1, включая солнечную обсерваторию SOHO .и климатической обсерватории DISCOVR , которая сделала следующую фотографию:

Размер щита

Прежде чем мы сможем определить количество кораблей, нам нужно знать общий размер щита, который они должны сформировать. Представьте себе очень длинный конус. В большом конце гигантский шар для Солнца. Рядом с маленьким концом находится меньший шарик для Земли. Несмотря на то, что между ними существует огромная разница в размерах, длина конуса (расстояние от Земли до Солнца) настолько больше, чем у Солнца, что конус все еще относительно узок (надеюсь, эта картина имеет смысл).

Чтобы заблокировать весь солнечный свет, экран должен представлять собой диск достаточной ширины, чтобы заполнить конус в том месте, где он находится. Напомним, этот диск расположен на 1% пути от Земли до Солнца. Это означает, что диск щита должен быть больше Земли, но ненамного (потому что конус узкий, а щит относительно близко к земле). На самом деле, вместо того, чтобы возиться с точной тригонометрией, я просто сделаю грубую оценку и предположу, что радиус щита примерно такой же, как у Земли.

Это приводит к площади:

Экран = _π * R _земля ² ~ 128 000 000 км ²

Размер и количество кораблей

Вам нужен корабль, «способный построить с помощью современной физики», что, я полагаю, означает что-то примерно на уровне сегодняшних инженерных возможностей.

Технология солнечного паруса все еще находится в зачаточном состоянии, но то, что изначально планировалось стать самым большим солнечным парусом в мире (конечно, не трудно превзойти), было Sunjammer . Интересно, что до того, как он был отменен, он должен был быть запущен в 2015 году с DISCOVR в направлении SEL-1. Он должен был иметь площадь 1200 м ² (что составляет всего 0,0012 км ² ).

МКС является крупнейшим рукотворным объектом в космосе, а ее солнечные панели имеют площадь примерно в два раза больше — 2500 м ² (0,0025 км ² ).

Давайте расширим границы того, что в настоящее время возможно, и предположим для простоты, что, приложив некоторые усилия, мы можем увеличить это примерно на 3 порядка, а также построить и развернуть большой солнечный парус площадью 1 км. ² (для сравнения, мост «Золотые ворота» имеет длину 2,7 км). Тогда, учитывая требуемую площадь, которую мы вычислили выше, нам понадобится всего 128 миллионов из них.

Защита Земли

При наличии достаточного количества времени мы можем получить объект практически в любой точке Солнечной системы... или, в некоторых случаях, даже за ее пределами. Продолжительность времени, которое требуется, чтобы добраться до пункта назначения, во многом определяется выбранной траекторией и типом используемого двигателя. DISCOVR потребовалось 100 дней, чтобы достичь уровня SEL-1, но, несомненно, это был экономичный маршрут. Если бы мы выбрали более энергичный маршрут, мы, вероятно, могли бы доставить туда объект в течение недели или около того (просто плюнуть, основываясь на 3-дневной лунной траектории, использованной для Аполлона, и необходимости срочности).

Однако в настоящее время у нас нет оружия, чтобы уничтожить флотилию кораблей буквально размером с планету . Или мы? Согласно этому списку , похоже, что если бы мы объединили наши международные ресурсы, мы могли бы собрать около 4000 активных единиц ядерного оружия. Марк отлично замечает, что ущерб от этого оружия в космосе минимален, поскольку нет газообразной среды для передачи ударной волны. Даже если мы поразим 4000 из 128 миллионов парусов, это меньше 1% от 1% всего флота. Но ... может быть, нам повезет, и мы вызовем синдром Кесслера .Цепная реакция в стиле. Ведь эти паруса предположительно летят довольно плотным строем, чтобы загораживать солнце. Удаление одного может быть достаточным для уничтожения его соседей, каждый из которых уничтожает своих соседей, и так далее. Произойдет ли это на самом деле, будет зависеть от ряда факторов, в том числе от прочности парусов, плотности строя, в котором они летят, и силы взрыва ядерного оружия.

Тем не менее, неясно, насколько это будет полезно, потому что между Землей и Солнцем все еще есть массивное поле обломков. Без активного обслуживания станции обломки в конечном итоге начнут рассеиваться, но можно ожидать, что это займет по крайней мере несколько месяцев. Наверное дольше.

Короче говоря, наша оборона будет состоять из создания достаточного количества ракет, чтобы запустить каждую ядерную бомбу на планете в SEL-1, ждать, по крайней мере, неделю, пока они туда доберутся, а затем надеяться, что они могут инициировать цепную реакцию, которая приведет к обломкам. поле, которое в конечном итоге рассеется через несколько месяцев. Я надеюсь, что кто-то сможет придумать лучший план защиты, потому что я не думаю, что этого будет достаточно.

С другой стороны, если каждый из этих кораблей, защищающих от солнца, будет стоить только проектируемую сумму Sunjammer ( 20 миллионов долларов на постройку + 10 миллионов долларов на запуск) — несмотря на то, что площадь поверхности на 3 порядка больше — тогда общая стоимость щита составит 30 млн долларов за корабль * 128 млн кораблей ~ 3,8 квадриллиона долларов. Это примерно в 200 раз больше государственного долга США, так что сейчас мы, вероятно, в безопасности.

Насколько большой и куда его поставить: вопросы взаимосвязаны. Вы должны нарисовать его геометрически.

Возьмите рулон крафт-бумаги, тонкой бумаги, которую продают для маскировки и улавливания разливов краски или чего-то еще. Или используйте мел на тротуаре! Вы, конечно, можете получить большой масштаб таким образом.

Нарисуйте солнце, землю и расстояние между ними в правильном масштабе.

Теперь вам нужно смоделировать тени тени и полутени . Поскольку солнце больше земли, тень сложна. Возьмите натянутую нить, чтобы сформировать линии. Нарисуйте (то есть положите веревку) линию, касательную к обеим окружностям с каждой стороны. Теперь вы можете видеть, что все, что находится между этими линиями, закроет все солнце от всей земли.

Он имеет форму конуса, поэтому чем ближе он к краю Земли, тем меньше он должен быть. Если он находится прямо напротив Земли, он размером с Землю. С другой стороны, если он расположен прямо против солнца, он должен быть размером с солнце.

Теперь, где бы вы ни выбрали, как вы держите его там? Чтобы он оставался на месте без постоянной тяги, посмотрите на внутреннюю точку Лангранжа. Радиационное давление вытолкнет его наружу, поэтому учтите, что это другая направленная наружу сила, и немного сдвиньте ее внутрь от точки Лагранжа, чтобы гравитационное притяжение было сильнее по направлению к солнцу. Если вы хотите быть действительно точным, вы можете вычислить задействованную силу и решить для правильного расстояния, чтобы сумма сил в направлении солнца и радиальная скорость, чтобы удержать его от падения, соответствовали 1-летнему периоду Земля.

Нанесите это расстояние на график. Измерьте ширину. На самом деле, вам может понадобиться что-то вроде чаши, а не плоский диск, из практических соображений при его создании и балансировке там.

Сфотографируйте свой рисунок и поместите его на обложку книги, которую вы пишете, где он присутствует.

Насколько велик? Чуть больше Земли.

Как много? Один

Как далеко? Немного за орбитой Луны.

Если вы хотите погрузить Землю в вечную тьму, проще всего это сделать с солнечным парусом . Благодаря своим размерам, отражательной способности и хрупкости он по существу невосприимчив ко всему, что может сделать с ним наземная оборона: в космосе эффект взрыва ядерной бомбы ограничивается газом, выделяемым корпусом самой бомбы, тепловые эффекты в основном отражаются материал паруса, и излучение просто проходит сквозь него.

Ваша главная забота будет не о Земле, а о Луне: вам нужно будет маневрировать частями паруса, чтобы компенсировать изменения гравитации по мере прохождения Луны, и выполнять удержание на месте, чтобы Земля оставалась полностью затененной в течение всего полета. каждый месяц.

Высокомотивированная инопланетная цивилизация могла бы более эффективно блокировать солнечные лучи, используя большое облако газа, расположенное в точке Лагранжа.

Облако серы(?), способное отражать лишь 20% солнечного света, снизило бы среднюю температуру Земли на 2 °C в год [Песочница Вселенной].

Через 10 лет температура упадет с 15ºC до -20ºC. Поскольку большая часть планеты подо льдом, больше солнечной радиации будет отражаться белой поверхностью, ускоряя охлаждение [Песочница Вселенной].

Через 20 лет после начала осады все экосистемы на поверхности будут дезактивированы, останется только жизнеспособная жизнь в океанах, в воде подо льдом.

Поскольку ядерная атака на облако бесполезна, ресурсы Земли будут использованы для выживания, возможно, для создания отапливаемых геодезических мест обитания для очень небольшой части населения. Более семи миллиардов человек умрут от голода, холода или хаоса.

Было бы иронично, если бы человечество поддалось гигантскому космическому пуку.

Это легко определить с помощью некоторых математических и физических вычислений.

Площадь, покрытая кораблями

Радиус Земли: 6371 км

Площадь поверхности Земли:$4\pi r^2$= 40589641$km^2$

Площадь поверхности дневного света = половина общей площади поверхности = 255032235$km^2$

Это область, которую вы хотите затемнить.

Теперь площадь экваториального среза (если вы разрезаете Землю по экватору, площадь поверхности этого среза) равна:$\pi r^2$= 127516117$km^2$

Это максимальный размер пластины, который может вам когда-либо понадобиться для ваших целей. На практике можно использовать тарелку чуть меньшего размера, учитывая угол рассеивания солнечного света (эту тему я не исследовал, так как она слишком сложна для такого человека, как я).

Площадь, покрытая кораблями, будет 127516117.$km^2$а эти корабли блокировали бы 127516117$km^2$площадь на Земле (дневная сторона).

Сколько кораблей потребуется?

Зависит от размера ваших космических кораблей. Например, площадь покрытия Международной космической станции составляет ~ 2500$m^2$

Если вы используете такие большие космические корабли, вам потребуется примерно 1,5 миллиарда космических кораблей. Вздох.

Как далеко от Земли они будут?

Рассчитанной мною площади космических кораблей достаточно, чтобы заблокировать весь солнечный свет, если разместить их в виде тарелки на поверхности Земли. Это означает, что где бы вы их ни разместили, они будут работать нормально. Ради вашего вопроса я бы предложил разместить их между Землей и Луной. Они должны быть почти геостатическими, учитывая наклон Земли.

Учитывая, что Луна находится примерно в 384 000 км от Земли, ваши космические корабли будут примерно в 348 000 км от Земли.