Dalam film fiksi ilmiah Cina The Wandering Earth, baru-baru ini dirilis di Netflix, umat manusia berupaya mengubah orbit Bumi menggunakan pendorong besar untuk menghindari matahari yang mengembang - dan mencegah tabrakan dengan Jupiter.
Skenario suatu hari nanti bisa jadi kenyataan. Dalam lima miliar tahun, matahari akan kehabisan bahan bakar dan mengembang, kemungkinan besar menelan Bumi. Ancaman yang lebih langsung adalah kiamat pemanasan global. Memindahkan Bumi ke orbit yang lebih luas bisa menjadi solusi - dan itu mungkin secara teori.
Tapi bagaimana kita bisa melakukannya dan apa saja tantangan tekniknya? Demi argumen, mari kita asumsikan bahwa kita bertujuan untuk memindahkan Bumi dari orbitnya saat ini ke orbit yang berjarak 50% lebih jauh dari matahari, mirip dengan Mars.
Kami telah merancang teknik untuk memindahkan benda kecil - asteroid - dari orbitnya selama bertahun-tahun, terutama untuk melindungi planet kita dari dampak. Beberapa didasarkan pada tindakan impulsif, dan seringkali destruktif,: ledakan nuklir dekat atau di permukaan asteroid, atau "penabrak kinetik", misalnya pesawat ruang angkasa yang bertabrakan dengan asteroid dengan kecepatan tinggi. Ini jelas tidak berlaku untuk Bumi karena sifatnya yang merusak.
Teknik lain sebagai gantinya melibatkan dorongan yang sangat lembut dan terus menerus dalam waktu yang lama, yang disediakan oleh kapal tunda yang merapat di permukaan asteroid, atau pesawat ruang angkasa yang melayang di dekatnya (mendorong melalui gravitasi atau metode lain). Tapi ini tidak mungkin untuk Bumi karena massanya sangat besar dibandingkan dengan asteroid terbesar sekalipun.
Pendorong listrik
Kami sebenarnya sudah memindahkan Bumi dari orbitnya. Setiap kali sebuah probe meninggalkan Bumi untuk planet lain, ia memberikan impuls kecil ke Bumi dalam arah yang berlawanan, mirip dengan recoil senjata. Beruntung bagi kita - tetapi sayangnya untuk tujuan menggerakkan Bumi - efek ini sangat kecil.
SpaceX's Falcon Heavy adalah kendaraan peluncuran paling mampu saat ini. Kami akan membutuhkan 300 miliar miliar peluncuran pada kapasitas penuh untuk mencapai perubahan orbit ke Mars. Bahan yang menyusun semua roket ini akan setara dengan 85% Bumi, hanya menyisakan 15% Bumi di orbit Mars.
Thruster listrik adalah cara yang jauh lebih efisien untuk mempercepat massa - khususnya penggerak ion, yang bekerja dengan menembakkan aliran partikel bermuatan yang mendorong kapal maju. Kita bisa mengarahkan dan menembakkan pendorong listrik ke arah orbit Bumi.
Thruster yang berukuran besar harus berada 1.000 kilometer di atas permukaan laut, di luar atmosfer bumi, tetapi masih menempel kuat di bumi dengan sinar yang kaku, untuk mentransmisikan gaya dorong. Dengan sinar ion ditembakkan pada 40 kilometer per detik ke arah yang benar, kita masih perlu mengeluarkan setara dengan 13% dari massa Bumi dalam ion untuk memindahkan 87% sisanya.
Berlayar dengan cahaya
Karena cahaya membawa momentum, tetapi tanpa massa, kita mungkin juga dapat terus menerus menyalakan sinar yang terfokus, seperti laser. Daya yang dibutuhkan akan dikumpulkan dari matahari, dan tidak ada massa Bumi yang akan dikonsumsi. Bahkan dengan menggunakan pabrik laser 100GW yang sangat besar yang dibayangkan oleh proyek Breakthrough Starshot, yang bertujuan untuk mendorong pesawat ruang angkasa keluar dari tata surya untuk menjelajahi bintang-bintang tetangga, masih akan membutuhkan tiga miliar miliar tahun penggunaan berkelanjutan untuk mencapai perubahan orbital.
Tetapi cahaya juga dapat dipantulkan langsung dari matahari ke Bumi menggunakan layar matahari yang ditempatkan di sebelah Bumi. Para peneliti telah menunjukkan bahwa itu akan membutuhkan cakram reflektif 19 kali lebih besar dari diameter Bumi untuk mencapai perubahan orbital selama skala waktu satu miliar tahun.
Biliar antarplanet
Teknik yang terkenal untuk dua benda yang mengorbit untuk bertukar momentum dan mengubah kecepatannya adalah dengan bagian yang dekat, atau ketapel gravitasi. Tipe manuver ini telah banyak digunakan oleh probe antarplanet. Sebagai contoh, pesawat ruang angkasa Rosetta yang mengunjungi komet 67P pada tahun 2014-2016, selama sepuluh tahun perjalanannya ke komet melewati di sekitar Bumi dua kali, pada tahun 2005 dan 2007.
Akibatnya, medan gravitasi Bumi memberikan akselerasi yang cukup besar bagi Rosetta, yang tidak akan bisa dicapai hanya dengan menggunakan pendorong. Akibatnya, Bumi menerima impuls yang berlawanan dan sama - meskipun ini tidak memiliki efek yang dapat diukur karena massa Bumi.
Tetapi bagaimana jika kita bisa melakukan ketapel, menggunakan sesuatu yang jauh lebih masif daripada pesawat ruang angkasa? Asteroid tentu dapat diarahkan oleh Bumi, dan sementara efek timbal balik pada orbit Bumi akan kecil, tindakan ini dapat diulang berkali-kali untuk akhirnya mencapai perubahan orbit Bumi yang cukup besar.
Beberapa wilayah tata surya padat dengan benda-benda kecil seperti asteroid dan komet, yang banyak di antaranya cukup kecil untuk digerakkan dengan teknologi realistis, tetapi masih ada perintah yang besarnya lebih besar dari apa yang dapat diluncurkan secara realistis dari Bumi.
Dengan desain lintasan yang akurat, dimungkinkan untuk mengeksploitasi apa yang disebut "leveraging" - sebuah benda kecil dapat didorong keluar dari orbitnya dan sebagai hasilnya berayun melewati Bumi, memberikan dorongan yang jauh lebih besar ke planet kita. Ini mungkin tampak menggairahkan, tetapi diperkirakan bahwa kita akan membutuhkan satu juta asteroid seperti itu, masing-masing berjarak sekitar beberapa ribu tahun terpisah, untuk mengimbangi ekspansi matahari.
Putusan
Dari semua opsi yang tersedia, menggunakan banyak ketapel asteroid tampaknya yang paling bisa dicapai saat ini. Tetapi di masa depan, mengeksploitasi cahaya mungkin menjadi kuncinya - jika kita belajar bagaimana membangun struktur ruang raksasa atau susunan laser yang sangat kuat. Ini juga dapat digunakan untuk eksplorasi ruang angkasa.
Tetapi meskipun secara teori dimungkinkan, dan suatu hari kelayakan secara teknis memungkinkan, sebenarnya mungkin lebih mudah untuk memindahkan spesies kita ke planet tetangga sebelah kita, Mars, yang mungkin selamat dari kehancuran matahari. Bagaimanapun, kita telah mendarat dan mengayuh permukaannya beberapa kali.
Setelah mempertimbangkan betapa sulitnya memindahkan Bumi, menjajah Mars, menjadikannya layak huni dan memindahkan populasi Bumi ke sana dari waktu ke waktu, mungkin kedengarannya tidak terlalu sulit.
Matteo Ceriotti, Dosen dalam rekayasa sistem ruang, Universitas Glasgow
