I den kinesiska science fiction-filmen The Wandering Earth, nyligen släppt på Netflix, mänskligheten försöker ändra jordens omloppsbana med hjälp av enorma dragkrafter för att undkomma den expanderande solen – och förhindra en kollision med Jupiter.

Scenariot kan en dag bli verklighet. Om fem miljarder år, solen kommer att få slut på bränsle och expandera, antagligen uppslukar jorden. Ett mer omedelbart hot är en global uppvärmningsapokalyps. Att flytta jorden till en bredare bana kan vara en lösning – och det är möjligt i teorin.

Men hur skulle vi kunna gå till väga och vilka är de tekniska utmaningarna? För argumentets skull, låt oss anta att vi strävar efter att flytta jorden från sin nuvarande bana till en bana 50% längre från solen, liknande Mars.

Vi har utarbetat tekniker för att flytta små kroppar – asteroider – från sin omloppsbana i många år, främst för att skydda vår planet från stötar. Vissa är baserade på en impulsiv, och ofta destruktiva, åtgärd:en kärnvapensprängning nära eller på ytan av asteroiden, eller en "kinetic impactor", till exempel en rymdfarkost som kolliderar med asteroiden med hög hastighet. Dessa är uppenbarligen inte tillämpliga på jorden på grund av deras destruktiva natur.

Andra tekniker innebär istället en mycket skonsam, kontinuerlig tryckning under lång tid, tillhandahålls av en bogserbåt som ligger till kaj på ytan av asteroiden, eller en rymdfarkost som svävar i närheten av den (trycker igenom gravitationen eller andra metoder). Men detta skulle vara omöjligt för jorden eftersom dess massa är enorm jämfört med även de största asteroiderna.

Elektriska thrusters

Vi har faktiskt redan flyttat jorden från sin bana. Varje gång en sond lämnar jorden för en annan planet, det ger en liten impuls till jorden i motsatt riktning, liknande rekylen för en pistol. Lyckligtvis för oss – men tyvärr i syfte att flytta jorden – är denna effekt otroligt liten.

SpaceX:s Falcon Heavy är den mest kapabla bärraketen idag. Vi skulle behöva 300 miljarder miljarder uppskjutningar med full kapacitet för att uppnå omloppsbanan till Mars. Materialet som utgör alla dessa raketer skulle motsvara 85% av jorden, lämnar bara 15 % av jorden i omloppsbana om Mars.

En elektrisk thruster är ett mycket effektivare sätt att accelerera massan – i synnerhet jondrifter, som fungerar genom att skjuta ut en ström av laddade partiklar som driver kärlet framåt. Vi kunde peka och avfyra en elektrisk propeller i bakriktningen av jordens omloppsbana.

Den överdimensionerade thrustern ska vara 1, 000 kilometer över havet, bortom jordens atmosfär, men fortfarande stadigt fäst vid jorden med en stel stråle, för att överföra tryckkraften. Med en jonstråle avfyrad i 40 kilometer per sekund i rätt riktning, vi skulle fortfarande behöva kasta ut motsvarande 13 % av jordens massa i joner för att flytta de återstående 87 %.

Segling på ljus

När ljus bär fart, men ingen massa, vi kan också kontinuerligt driva en fokuserad ljusstråle, såsom en laser. Den kraft som krävs skulle samlas in från solen, och ingen jordmassa skulle förbrukas. Även om man använder den enorma laseranläggningen på 100 GW som planeras av Breakthrough Starshot-projektet, som syftar till att driva rymdfarkoster ut ur solsystemet för att utforska närliggande stjärnor, det skulle fortfarande ta tre miljarder miljarder år av kontinuerlig användning för att uppnå omloppsförändringen.

Men ljus kan också reflekteras direkt från solen till jorden med hjälp av ett solsegel som är stationerat bredvid jorden. Forskare har visat att det skulle behöva en reflekterande skiva 19 gånger större än jordens diameter för att uppnå omloppsförändringen över en tidsskala på en miljard år.

Interplanetarisk biljard

En välkänd teknik för två kretsande kroppar att byta momentum och ändra sin hastighet är med en nära passage, eller gravitationell slangbella. Denna typ av manöver har använts flitigt av interplanetära sonder. Till exempel, rymdfarkosten Rosetta som besökte kometen 67P 2014-2016, under sin tioåriga resa till kometen passerade i närheten av jorden två gånger, 2005 och 2007.

Som ett resultat, jordens gravitationsfält gav en avsevärd acceleration till Rosetta, vilket skulle ha varit ouppnåeligt enbart med hjälp av propeller. Följaktligen, jorden fick en motsatt och lika impuls – även om detta inte hade någon mätbar effekt på grund av jordens massa.

Men tänk om vi kunde utföra en slangbella, använder något mycket mer massivt än ett rymdskepp? Asteroider kan säkert omdirigeras av jorden, och medan den ömsesidiga effekten på jordens omloppsbana kommer att vara liten, denna åtgärd kan upprepas flera gånger för att i slutändan uppnå en avsevärd förändring i jordens omloppsbana.

Vissa regioner i solsystemet är täta med små kroppar som asteroider och kometer, massan av många är tillräckligt liten för att kunna flyttas med realistisk teknik, men fortfarande storleksordningar större än vad som realistiskt kan skjutas upp från jorden.

Med exakt bana design, det är möjligt att utnyttja så kallad "Δv hävstångseffekt" – en liten kropp kan knuffas ut ur sin bana och som ett resultat svänga förbi jorden, ger en mycket större impuls till vår planet. Det här kan tyckas spännande, men det har uppskattats att vi skulle behöva en miljon sådana närapass för asteroider, var och en med ett par tusen års mellanrum, för att hänga med i solens expansion.

Domen

Av alla tillgängliga alternativ, att använda flera asteroidslungor verkar vara det mest möjliga just nu. Men i framtiden, Att utnyttja ljus kan vara nyckeln – om vi lär oss hur man bygger gigantiska rymdstrukturer eller superkraftiga lasermatriser. Dessa kan också användas för utforskning av rymden.

Men även om det är teoretiskt möjligt, och kan en dag vara tekniskt genomförbart, det kan faktiskt vara lättare att flytta vår art till vår planetariska granne, Mars, som kan överleva solens förstörelse. Vi har, trots allt, redan landat på och vandrat dess yta flera gånger.

Efter att ha övervägt hur utmanande det skulle vara att flytta jorden, koloniserar Mars, göra det beboeligt och flytta jordens befolkning dit över tiden, låter kanske inte så svårt trots allt.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.