Obří zrcadla ve vesmíru: Jak je udržet na oběžné dráze a co to znamená pro hledání mimozemských civilizací

Koncept obřích zrcadel ve vesmíru, schopných ovlivňovat klima planet, je dlouholetou součástí science fiction. Až dosud se však jen málo pozornosti věnovalo skutečné fyzice, která by za takovými megastrukturami stála.

Koncept obřích zrcadel ve vesmíru, schopných ovlivňovat klima planet, je dlouholetou součástí science fiction. Až dosud se však jen málo pozornosti věnovalo skutečné fyzice, která by za takovými megastrukturami stála. Nová studie Shauny Sallmenové z University of Wisconsin–La Crosse a Erica Korpely z UC Berkeley, dostupná jako preprint na arXiv, se zaměřuje právě na orbitální mechaniku těchto obřích zrcadel. Jejich výzkum je klíčový nejen pro potenciální terraformaci exoplanet, ale také pro identifikaci takzvaných technosignatur – důkazů existence vyspělých mimozemských civilizací.

Vyspělé civilizace by mohly umístit obří zrcadla kolem planet z mnoha důvodů. Mnoho planet v obyvatelných zónách svých hvězd nemá ve skutečnosti příliš pohostinné klima. Zrcadla by mohla pomoci tyto problémy řešit. Zejména planety v obyvatelných zónách slabých červených trpaslíků typu M jsou často slapově vázané, což znamená, že jedna strana je neustále otočena ke hvězdě, zatímco druhá je zmrzlou pustinou. Zrcadla odrážející sluneční světlo zpět na takovou planetu by mohla být zřejmým řešením. Existuje však podstatný háček: orbitální mechanika. Světlo se neodráží dokonale a energie fotonů dopadajících na zrcadlo vytváří „tlak“ podobný principu solární plachty. Vzhledem k tomu, že tato zrcadla by byla navržena jako lehká a s obrovskou plochou, i malé množství slunečního tlaku by je mohlo vytlačit z oběžné dráhy.

Radiační tlak by mohl časem snadno vychýlit takové obrovské megastruktury z oběžné dráhy. Jejich korekce by vyžadovala aktivní opatření, jako je spotřeba paliva k udržení aktuální pozice. Vědci si uvědomili tento problém a navrhli, že by bylo lepší použít jiné konstrukční omezení k minimalizaci potenciální spotřeby paliva pro takový masivní systém. Jedním z těchto omezení je samotná oběžná dráha zrcadla. Výzkumníci použili softwarový balíček REBOUND N-body simulátor k modelování planet o velikosti Země na vnitřním, středním a vnějším okraji obyvatelných zón kolem různých typů hvězd hlavní posloupnosti. Poté umístili zrcadlo o hmotnosti 1000 kg a ploše 1 km² do vzdálenosti 2, 3 a 10 poloměrů planety a uspořádali je do čtyř různých orbitálních konfigurací: ve stejné rovině a směru jako oběžná dráha planety, retrográdní oběžná dráha vzhledem k planetě, kolmo k oběžné dráze planety a čelně na terminátoru den/noc planety. Každá z těchto konfigurací byla spuštěna 1000krát s různými počátečními oběžnými dobami, aby se zjistilo, jaký bude největší dopad na přežití zrcadla.

Jedním z významných zjištění byl typ hvězdy – zrcadla kolem planet obíhajících nízko hmotné hvězdy typu M-trpaslíků měla mnohem větší šanci přežít simulaci než ta kolem žhavějších a hmotnějších hvězd. Pomohly také retrográdní oběžné dráhy, alespoň ve srovnání s progradními (shodnými) oběžnými dráhami. Vědci se domnívají, že to bylo způsobeno přenosem hybnosti z planety na zrcadlo, přičemž poznamenali, že orbitální protažení způsobené radiačním tlakem je v retrográdních simulacích menší. Důležitá je také vzdálenost – zrcadla, která byla umístěna blízko své hostitelské planety, nebo obíhající planetu umístěnou dále od své hvězdy, přežila nejdéle. V těchto scénářích působí gravitace planety jako stabilizující vliv, omezující účinky radiačního tlaku.