จะเกิดอะไรขึ้นถ้า เราจะย้ายโลกหนีดวงตะวันที่กำลังจะกลายเป็นดาวยักษ์แดงเพื่อไปเริ่มต้นใหม่ที่ระบบสุริยะ Proxima Centauri ที่ห่างออกไป 4 ปีแสงด้วยการเอาไอพ่นติดโลกเร่งความเร็วออกจากระบบสุริยะจักรวาล หนังเรื่อง Wandering Earth เป็นจุดรวมของสารพัดสถานการณ์ What If จะเกิดอะไรขึ้นถ้าดวงอาทิตย์ดับ จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลกหยุดหมุน จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลก...ฯลฯ หนัง จับสาระตอนที่โลกเข้าสู่ช่วงการเข้าทำ Gravity Assist ขโมยพลังงานจลน์จากดาวพฤหัส ทว่า ด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัส สร้างแรงไทดัลขนาดมหาศาลจนเปลือกโลกเคลื่อนเกิดแผ่นดินไหว เครื่องยนต์โลกดับ และมนุษยชาติต้องพยายามแก้วิกฤติการเพื่อกู้กำลังเครื่องยนต์เพื่อจะหลุดจากการชนกับดาวพฤหัสได้ และสถานการณ์ที่หนังเรื่องนี้จำลองไว้ แสดงให้เห็นว่า ทีมสร้างมีการขบโจทย์ทางฟิสิกส์ไว้เป็นอย่างดีทีเดียว
น้ำท่วมจากการหยุดโลก
ฉากที่ว่านี่เป็นฉากข่าว โดยที่โลกเรามีการป่องตรงกลางจากการเหวี่ยงหมุนรอบตัวเอง ผลของการหยุดโลกจะทำให้มวลน้ำเคลื่อนขึ่นทางขั้วโลกเหนือและลงไปที่ขั้วโลกใต้ แผ่นดินไหล่ทวีปจะโผล่เชื่อมประเทศใน้ขตเส้นศูนย์สูตรและเกิดน้ำท่วมในแถบยุโรป และการขนส่งหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์โลกสามารถขนส่งผ่านไหล่ทวีปได้ตั้งแต่โลกหยุดหมุนและอาจไม่ต้องรอให้น้ำทะเลแข็งด้วยซ้ำ
เปลวไอพ่นโลก
ลักษณะของเปลวไอพ่นโลกที่ขับจากหลายๆที่บนโลกค่อยๆรวบลงเป็นเส้นเดียวตรงกลางแม้จะดูแปลก แต่มันเป็นสิ่งที่ถูกต้อง ซึ่งในหนังหรืออนิเมเก่าๆอย่าง DieBuster ทำพลาด เพราะกลศาสตร์ของขนาด ถ้าวัตถุมีขนาดใหญ่ถึงระดับหนึ่ง แรงโน้มถ่วงจากมวลจะมีผลดึงให้เปลวไอพ่นที่เล็งไปด้านหลังโน้มตกลงสู่โลก นั่นคือแม้อนุภาคในเปลวไอพ่นมันจะมีความเร็วสูงกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลกแต่มันก็จะต้องโน้มรวบลงสู่ตรงกลางนั่นเอง
อุณหภูมิเฉลี่ยของโลก -70 องศาที่วงโคจรดาวพฤหัส
นี่เป็นรายละเอียดเล็กๆที่ผู้เชี่ยวชาญด้าน Heat transfer จะสังเกต ถ้าเราอิงอุณหภูมิ Blackbody Radiation อุณหภูมิของโลกสามารถลงได้ถึง -170 องศาที่วงโคจรดาวพฤหัส ทว่า โลกเรามีทั้งแหล่งความร้อนจากแกนโลก และมีพลังงานสะสมในเนื้อโลก ในน้ำ ดังนั้น อุณหภูมิของโลกจะสูงกว่าอุณหภูมิดาวพฤหัส และสูงกว่าอุณหภูมิ Blackbody
แผ่นดินไหวจากแรงไทดัลดาวพฤหัส
ดาวพฤหัส มีแรงโน้มถ่วงราว 2000 เท่าของดวงจันทร์ และการทำ Gravity Assist ยิ่งเข้าใกล้ ยิ่งขโมยพลังงานจากดาวพฤหัสได้มาก แต่มันก็ได้รับผลกระทบจากแรงไทดัลมากเช่นกัน และตรงนี้เป็นกุญแจสำคัญของพลอตที่ผลกระทบของแรงไทดัลนี้มีการดึงให้ผิวโลกมีการโก่งเคลื่อนเกิดเป็นแผ่นดินไหวขนาดใหญ่จนทำให้เครื่องยนต์โลกชำรุดและเหล่าตัวเอกต้องเร่งมือเข้าแก้ไขวิกฤติการณ์
สำหรับปัญหาของหนังเรื่องนี้ มันจะมีประเด็นเรื่องที่มาของพลังงานและสารขับดัน ที่ต้องใช้ในการส่งโลกไปถึง Proxima Centauri ภายในระยะเวลาเพียง 2500 ปี และแทคติกต่างๆในการประหยัดพลังงาน ซึ่งจะเอามาขบคิดกันต่อไป
ปริมาณสารขับดันที่ต้องใช้ ในการส่งโลกไปจนถึง Proxima Centauri ภายในเวลา 2500 ปี
ในเรื่อง Wandering Earth มนุษย์ยังไม่มีวาร์ป และเรายังขับเคลื่อนด้วยหลักอนุรักษ์โมเมนตั้ม เราพ่นมวลไอพ่นไปด้านหลังเพื่อที่เราจะเคลื่อนไปข้างหน้า ความเร็วของสารขับดันขั้นต่ำจะต้องเร็วกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลก หรือ 11.2 km/s มิฉะนั้น มันจะไม่หลุดจากโลกและไม่เกิดการขับเคลื่อน ในขณะเดียวกัน มันก็จะชนข้อจำกัดปริมาณมวลของโลกที่สามารถใช้ขับดันตัวโลกเอง
การเดินทางไป Proxima Centauri โลกจะต้องผ่านขั้นตอนคือ
1. เอาชนะอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์
2. เร่งความเร็วไปถึง 0.05 ความเร็วแสง (15,000 km/s)
3. ชะลอความเร็วจนได้ความเร็วพอดีกับการเข้าวงโคจรของดาวฤกษ์ Proxima Centauri
ในการเร่งความเร็วไปจนถึง 0.05C เมื่อทำนายปริมาณสารขับดันที่ต้องใช้ด้วยสมการ Tsiolkovsky จะพบว่าด้วยความเร็วของสารขับดัน Ion Thruster ที่ปัจจุบันทำได้ดีสุดที่ความเร็ว 50 km/s โลกจะต้องใช้สารขับดันเป็นปริมาณ 30% ของมวลโลกเพียงเพื่อจะเดินทางไปถึงดาวพฤหัส และมวลโลกที่เหลือเมื่อเดินทางถึง Proxima Centauri จะเหลือไม่ถึงอะตอมนึงด้วยซ้ำ เพราะความเร็วสารขับดันนั้นน้อยเกินไปกว่าจะเร่งความเร็วของโลกได้ถึง 0.05C ตรงนี้ มนุษย์ควรตั้งเป้าระยะเวลาในหลักแสนหรือล้านปี ด้วยความเร็วราว 15-20 km/s เพื่อที่เราจะเหลือมวลเนื้อโลกสัก 60-70% ซึ่งเราคงจะพอเรียกส่วนที่เหลือนี้ว่าโลกได้
แต่ถ้าเราต้องการจะใช้เวลาเพียง 2500 ปี และเหลือเนื้อมวลสารโลกสัก 40% เมื่อไปถึง Proxima Centauri เราต้องการความเร็วสารขับดันที่ 30,000 km/s หรือมีความเร็วที่ 0.1C ครื่องยนต์ Earth Engine จะต้องมีสภาพเป็นเครื่องเร่งอนุภาคขนาดยักษ์ การลดปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ ในการเดินทางไปจนถึงดาวพฤหัส เพื่อการทำ Gravity Assist เป็นสิ่งสำคัญของแผนการ เพื่อจะให้เหลือมวลโลกมากที่สุดเมื่อถึงที่หมาย ซึ่งเราจะมาคุยกันเรื่องการปรับวงโคจรให้โลกไปถึงดาวพฤหัสในหัวข้อถัดไป
การขยายวงโคจร
ทุกกิโลกรัมเชื้อเพลิงที่ประหยัดลงไปได้ จะหมายถึงราคาโครงการที่ลดลงมหาศาล การเดินทางในอวกาศ เรามีทริกการประหยัดเชื้อเพลิงสารขับดันที่ต่างจากการเคลื่อนที่บนโลก
การเดินทางจากโลกไปยังดาวเคราะห์ใดๆในระบบสุริยะจักรวาลนี้เราไม่ได้เดินทางเป็นเส้นตรง เส้นโค้ง เราใช้การขยายวงโคจรไปทับวงโคจรเป้าหมาย การสิ้นเปลืองพลังงานจะไม่แปรตามระยะทางเดี่ยวๆแต่แปรตามพื้นที่วงโคจร พลังงานที่ต้องใช้ในการเดินทางจะแปรผันกับพื้นที่วงโคจรที่เพิ่มขึ้นเสมอ แต่เคปเลอร์ได้บอกไว้ว่า ดาวเคราะห์สามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ซึ่งเท่ากับว่า ...
การขยายวงโคจรสามารถขยายแค่ทิศทางเดียวเป็นวงรีก็ได้
ในการขยายวงโคจรทั้งวงถ้าดูตามรูปซ้าย คำนวณด้วยหลักความเร็วหลุดพ้น เราจะต้องใช้สารขับดัน(ที่ความเร็ว 0.1C) เป็นปริมาณ 4x10
21 kg ในการขยายวงโคจรโลกมาถึงดาวพฤหัส แต่ถ้าเราขยายวงโคจรแค่แนวเดียวเป็นวงรีดังรูปขวา เราจะใช้สารขับดันเพียงราว 1x10^21 kg เปรียบเทียบได้โดยเอาพื้นที่สีเทามาเทียบกัน พลังงานที่ต้องใช้ ต่างกันราว 4-5 เท่า แน่นอนว่า Wandering Earth ก็ย่อมจะใช้แทคติกนี้เพื่อประหยัดการใช้สารขับดัน เพื่อจะได้เหลือเนื้อมวลโลกมากขึ้นเมื่อถึงที่หมาย และวงโคจรแบบวงรี จะมีมุมที่จะขโมยพลังงานจากการทำ Gravity Assist กับดาวพฤหัสได้
สำหรับรูปประกอบการขยายวงโคจรเป็นวงรีนี่ต้องบอกว่า การเพิ่มความเร็วในการปรับวงโคจรจะเป็นวงรีหรือวงกลม คาบการโคจรมันจะมีการเปลี่ยน มีนจะไม่เป็นวงรีในแนวเดียวกันเด๊ะๆ แต่จัดให้เป็นแนวคาบเดียวกันเพื่อให้เทียบพื้นที่ง่ายๆละนะ
ในส่วนสุดท้าย เราจะมาพูดถึงพลังงานและต้นกำลังที่ต้องใช้ในการเดินทางของ Wandering Earth เพราะ ความเร็วของสารขับดันยิ่งสูง แม้จะประหยัดมวลสารขับดันแต่มันก็จะสิ้นเปลืองพลังงานมาก
ปัญหาพลังงานของการเดินทาง
เพื่อที่โลกจะเดินทางไปถึง Proxima Centauri ภายใน 2500 ปีโดยยังจะเหลือมวลสารเนื้อโลกพอสมควร เราต้องใช้สารขับดันที่ความเร็วอย่างน้อย 0.1C (C คือความเร็วแสง) แต่การเร่งอนุภาคไปที่ความเร็ว 0.1C ต้องใช้พลังงานมหาศาล ถึงจะคำนวณด้วยหลักนิวตั้นไม่สนใจพจน์ Relativity เราก็ต้องใช้กำลังไฟฟ้าถึง 3×10
15 TW อ่านว่าเทร่าวัตต์
เพื่อให้เห็นภาพมากขึ้น ความร้อนจากแกนโลก มีขนาดเพียง 47 TW พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่ส่งถึงโลกทั้งหมดมีเพียง 1.6 x 10
5 TW โดยประมาณ และพลังงานของการสันดาปดวงอาทิตย์ในปัจจุบันมีเพียง 4 x 10
14 TW นั่นคือ ขนาดเครื่องยนต์โลก ต้องการเจเนอเรเตอร์ที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราเกือบ 10 เท่าเลยทีเดียว
การจะสร้างพลังงานขนาดนี้ พลังงานนิวเคลียร์ที่เรามีอยู่ทั้งหมดย่อมไม่พอ ต่อให้ใช้ไฮโดรเจนฟิวชั่นจนไฮโดรเจนหมดโลกมันก็คงมีเชื้อเพลิงพอจะเดินเครื่องได้แค่ในหลักวัน ในการนี้ เราต้องการเครื่องยนต์ที่สันดาปมวลของโลกเองได้ ซึ่ง เรากำลังพูดถึงเครื่องยนต์หลุมดำ
เพราะหลุมดำมีการแผ่รังสีฮอว์กกิ้งที่ปริมาณแปรผกผันกับขนาด หลุมดำยิ่งใหญ่การแผ่รังสียิ่งน้อย หลุมดำยิ่งเล็กการแผ่รังสียิ่งมาก ยิ่งหลุมดำที่เกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนาภาคของ CERN นี่จะระเหิดหายไปในเวลาราวชั่ว Planck time นั่นคือ ถ้าเราทำหลุมดำขนาดพอดีๆเท่าภูเขาสัก 2-3 ลูก เราเติมมวลลงไป มันจะเปลี่ยนมวลเป็นพลังงานผ่านกลไกการแผ่รังสีฮอว์กิ้ง และตรงนี้เอง เราจะสามารถสร้างเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาด Output ระดับดาวฤกษ์ได้ โดยเอาหลุมดำใส่ไว้ตรงกลางโดมกระจกที่เราคอยป้อนมวลเข้าไปและให้มีช่องระบายความร้อนในโครงสร้างกระจกเพื่อแปลงความร้อนเป็นพลังงาน
แต่ปัญหาของปฏิกรณ์หลุมดำก็คือ เราไม่สามารถหยิบจับแตะต้องมันได้เลย สิ่งที่จะมีผลดึงเคลื่อนหลุมดำได้ ก็มีเพียงแรงโน้มถ่วง และถ้าหากเราคุมสร้างแรงโน้มถ่วงได้เราก็คงสร้างวาร์ปได้แล้ว (เพราะการมีอยู่ของอนุภาคจะมีปฏิอนุภาคและการมีกราวิต้อนก็เท่ากับเรามีแอนติกราวิต้อนที่เราจะเอามาสร้างหลุมหนอนหรือวาร์ปได้ แต่ผมจะไม่ขอถั่วงอกตรงนี้ เพราะแค่นี้ก็ยาวพอแล้ว) เตาปฏิกรณ์หลุมดำจะต้องสร้างในอวกาศ ในวงโคจรสถิตย์ เพื่อที่เราจะส่งเชื้อเพลิงหินดินทรายขึ้นไปป้อนหลุมดำก่อนแถมเพราะเราไม่สามารถปล่อยการแผ่รังสีฮอว์กิ้งเป็นไอพ่นออกไปโดยตรงเพราะเราไม่มีการยึดโยงอะไรกับหลุมดำ หลุมดำอยู่ในวงโคจรด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่ดุลกับแรงโน้มถ่วง เราต้องเอาพลังงานที่ได้จากเตาปฏิกรณ์ถ่ายลงมาขับ Earth Engine บนโลก แล้วใช้แรงโน้มถ่วงของโลก ลากหลุมดำตามโลกที่เร่งความเร็วไปข้างหน้า
ตรงนี้ อีกข้อสังเกตที่อยากให้เห็น เราจะต้องไม่หยุดโลก ถ้าเราจะใช้เครื่องปฏิกรณ์หลุมดำ เพราะถ้าโลกหยุด เราจะไม่สามารถสร้างลิฟท์อวกาศได้ แต่เราต้องเปลี่ยนแนวหมุนรอบตัวเอง หันขั้วโลกเข้าสู่ระนาบโคจรรอบดวงอาทิตย์ อย่างในรูป เครื่องยนต์โลกสร้างบนทวีปแอนตาร์กติกา ส่วนประเทศในเขตศูนย์สูตรจะสร้างลิฟท์อวกาศเพื่อส่งเชื้อเพลิงขึ้นสู่อวกาศไปป้อนเตาปฏิกรณ์ นั่นเอง
และทั้งหมดนี้คือการแกะความเป็นไปได้ในหนัง The Wandering Earth ไซไฟสัญชาติจีนที่เคลื่อนโลก (ทั้งเชิงเปรียบเทียบและตามตัวอักษร) นำความรู้ทางวิทยาศาสตร์แบบฮาร์ดคอร์ไซไฟสุดๆมาเป็นเคสให้เราเอามาเล่นกัน ผมมีข้อสังเกตเพิ่มด้วยว่า ข้อผิดพลาดหลายๆอย่างในหนัง เช่นการเข้าใกล้ดาวพฤหัสมากๆ ถ้าดูในตอนจบ เมื่อจุดระเบิดไอผสมออกซิเจนจากโลกเข้ากับไฮโดรเจนของดาวพฤหัสแล้วมีอุกาบาตถูกแรงระเบิดกระแทกลงสู่โลก แสดงว่าตามบทหนังสือวงโคจร Gravity Assist ต้องห่างจากเขตวงแหวนดาวพฤหัสออกมา ไม่ได้เข้าใกล้ขนาดที่หนังถ่ายทำ บางทีผมควรไปหาตัวเล่มนิยายมาอ่านด้วย เราอาจได้อรรถรสจากการอ่านดีกว่าดูเป็นหนังที่ถ่ายทำด้วย cg ระดับคุณภาพ Playstation2 เสียอีก
และสุดท้ายนี้ มันยังมีอีกสิ่งที่ The Wandering Earth ได้สอนเรา
The Wandering Earth: moral of the story ...
Don't put the goddamn red dot on any friggin AI. It will say "Hello Dave" and turned murderous evil machine!!!
วิทยาศาสตร์ของThe Wandering Earth
น้ำท่วมจากการหยุดโลก
ฉากที่ว่านี่เป็นฉากข่าว โดยที่โลกเรามีการป่องตรงกลางจากการเหวี่ยงหมุนรอบตัวเอง ผลของการหยุดโลกจะทำให้มวลน้ำเคลื่อนขึ่นทางขั้วโลกเหนือและลงไปที่ขั้วโลกใต้ แผ่นดินไหล่ทวีปจะโผล่เชื่อมประเทศใน้ขตเส้นศูนย์สูตรและเกิดน้ำท่วมในแถบยุโรป และการขนส่งหินที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์โลกสามารถขนส่งผ่านไหล่ทวีปได้ตั้งแต่โลกหยุดหมุนและอาจไม่ต้องรอให้น้ำทะเลแข็งด้วยซ้ำ
เปลวไอพ่นโลก
ลักษณะของเปลวไอพ่นโลกที่ขับจากหลายๆที่บนโลกค่อยๆรวบลงเป็นเส้นเดียวตรงกลางแม้จะดูแปลก แต่มันเป็นสิ่งที่ถูกต้อง ซึ่งในหนังหรืออนิเมเก่าๆอย่าง DieBuster ทำพลาด เพราะกลศาสตร์ของขนาด ถ้าวัตถุมีขนาดใหญ่ถึงระดับหนึ่ง แรงโน้มถ่วงจากมวลจะมีผลดึงให้เปลวไอพ่นที่เล็งไปด้านหลังโน้มตกลงสู่โลก นั่นคือแม้อนุภาคในเปลวไอพ่นมันจะมีความเร็วสูงกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลกแต่มันก็จะต้องโน้มรวบลงสู่ตรงกลางนั่นเอง
อุณหภูมิเฉลี่ยของโลก -70 องศาที่วงโคจรดาวพฤหัส
นี่เป็นรายละเอียดเล็กๆที่ผู้เชี่ยวชาญด้าน Heat transfer จะสังเกต ถ้าเราอิงอุณหภูมิ Blackbody Radiation อุณหภูมิของโลกสามารถลงได้ถึง -170 องศาที่วงโคจรดาวพฤหัส ทว่า โลกเรามีทั้งแหล่งความร้อนจากแกนโลก และมีพลังงานสะสมในเนื้อโลก ในน้ำ ดังนั้น อุณหภูมิของโลกจะสูงกว่าอุณหภูมิดาวพฤหัส และสูงกว่าอุณหภูมิ Blackbody
แผ่นดินไหวจากแรงไทดัลดาวพฤหัส
ดาวพฤหัส มีแรงโน้มถ่วงราว 2000 เท่าของดวงจันทร์ และการทำ Gravity Assist ยิ่งเข้าใกล้ ยิ่งขโมยพลังงานจากดาวพฤหัสได้มาก แต่มันก็ได้รับผลกระทบจากแรงไทดัลมากเช่นกัน และตรงนี้เป็นกุญแจสำคัญของพลอตที่ผลกระทบของแรงไทดัลนี้มีการดึงให้ผิวโลกมีการโก่งเคลื่อนเกิดเป็นแผ่นดินไหวขนาดใหญ่จนทำให้เครื่องยนต์โลกชำรุดและเหล่าตัวเอกต้องเร่งมือเข้าแก้ไขวิกฤติการณ์
สำหรับปัญหาของหนังเรื่องนี้ มันจะมีประเด็นเรื่องที่มาของพลังงานและสารขับดัน ที่ต้องใช้ในการส่งโลกไปถึง Proxima Centauri ภายในระยะเวลาเพียง 2500 ปี และแทคติกต่างๆในการประหยัดพลังงาน ซึ่งจะเอามาขบคิดกันต่อไป
ปริมาณสารขับดันที่ต้องใช้ ในการส่งโลกไปจนถึง Proxima Centauri ภายในเวลา 2500 ปี
ในเรื่อง Wandering Earth มนุษย์ยังไม่มีวาร์ป และเรายังขับเคลื่อนด้วยหลักอนุรักษ์โมเมนตั้ม เราพ่นมวลไอพ่นไปด้านหลังเพื่อที่เราจะเคลื่อนไปข้างหน้า ความเร็วของสารขับดันขั้นต่ำจะต้องเร็วกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลก หรือ 11.2 km/s มิฉะนั้น มันจะไม่หลุดจากโลกและไม่เกิดการขับเคลื่อน ในขณะเดียวกัน มันก็จะชนข้อจำกัดปริมาณมวลของโลกที่สามารถใช้ขับดันตัวโลกเอง
การเดินทางไป Proxima Centauri โลกจะต้องผ่านขั้นตอนคือ
1. เอาชนะอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์
2. เร่งความเร็วไปถึง 0.05 ความเร็วแสง (15,000 km/s)
3. ชะลอความเร็วจนได้ความเร็วพอดีกับการเข้าวงโคจรของดาวฤกษ์ Proxima Centauri
ในการเร่งความเร็วไปจนถึง 0.05C เมื่อทำนายปริมาณสารขับดันที่ต้องใช้ด้วยสมการ Tsiolkovsky จะพบว่าด้วยความเร็วของสารขับดัน Ion Thruster ที่ปัจจุบันทำได้ดีสุดที่ความเร็ว 50 km/s โลกจะต้องใช้สารขับดันเป็นปริมาณ 30% ของมวลโลกเพียงเพื่อจะเดินทางไปถึงดาวพฤหัส และมวลโลกที่เหลือเมื่อเดินทางถึง Proxima Centauri จะเหลือไม่ถึงอะตอมนึงด้วยซ้ำ เพราะความเร็วสารขับดันนั้นน้อยเกินไปกว่าจะเร่งความเร็วของโลกได้ถึง 0.05C ตรงนี้ มนุษย์ควรตั้งเป้าระยะเวลาในหลักแสนหรือล้านปี ด้วยความเร็วราว 15-20 km/s เพื่อที่เราจะเหลือมวลเนื้อโลกสัก 60-70% ซึ่งเราคงจะพอเรียกส่วนที่เหลือนี้ว่าโลกได้
แต่ถ้าเราต้องการจะใช้เวลาเพียง 2500 ปี และเหลือเนื้อมวลสารโลกสัก 40% เมื่อไปถึง Proxima Centauri เราต้องการความเร็วสารขับดันที่ 30,000 km/s หรือมีความเร็วที่ 0.1C ครื่องยนต์ Earth Engine จะต้องมีสภาพเป็นเครื่องเร่งอนุภาคขนาดยักษ์ การลดปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ ในการเดินทางไปจนถึงดาวพฤหัส เพื่อการทำ Gravity Assist เป็นสิ่งสำคัญของแผนการ เพื่อจะให้เหลือมวลโลกมากที่สุดเมื่อถึงที่หมาย ซึ่งเราจะมาคุยกันเรื่องการปรับวงโคจรให้โลกไปถึงดาวพฤหัสในหัวข้อถัดไป
การขยายวงโคจร
ทุกกิโลกรัมเชื้อเพลิงที่ประหยัดลงไปได้ จะหมายถึงราคาโครงการที่ลดลงมหาศาล การเดินทางในอวกาศ เรามีทริกการประหยัดเชื้อเพลิงสารขับดันที่ต่างจากการเคลื่อนที่บนโลก
การเดินทางจากโลกไปยังดาวเคราะห์ใดๆในระบบสุริยะจักรวาลนี้เราไม่ได้เดินทางเป็นเส้นตรง เส้นโค้ง เราใช้การขยายวงโคจรไปทับวงโคจรเป้าหมาย การสิ้นเปลืองพลังงานจะไม่แปรตามระยะทางเดี่ยวๆแต่แปรตามพื้นที่วงโคจร พลังงานที่ต้องใช้ในการเดินทางจะแปรผันกับพื้นที่วงโคจรที่เพิ่มขึ้นเสมอ แต่เคปเลอร์ได้บอกไว้ว่า ดาวเคราะห์สามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ซึ่งเท่ากับว่า ...
การขยายวงโคจรสามารถขยายแค่ทิศทางเดียวเป็นวงรีก็ได้
ในการขยายวงโคจรทั้งวงถ้าดูตามรูปซ้าย คำนวณด้วยหลักความเร็วหลุดพ้น เราจะต้องใช้สารขับดัน(ที่ความเร็ว 0.1C) เป็นปริมาณ 4x1021 kg ในการขยายวงโคจรโลกมาถึงดาวพฤหัส แต่ถ้าเราขยายวงโคจรแค่แนวเดียวเป็นวงรีดังรูปขวา เราจะใช้สารขับดันเพียงราว 1x10^21 kg เปรียบเทียบได้โดยเอาพื้นที่สีเทามาเทียบกัน พลังงานที่ต้องใช้ ต่างกันราว 4-5 เท่า แน่นอนว่า Wandering Earth ก็ย่อมจะใช้แทคติกนี้เพื่อประหยัดการใช้สารขับดัน เพื่อจะได้เหลือเนื้อมวลโลกมากขึ้นเมื่อถึงที่หมาย และวงโคจรแบบวงรี จะมีมุมที่จะขโมยพลังงานจากการทำ Gravity Assist กับดาวพฤหัสได้
สำหรับรูปประกอบการขยายวงโคจรเป็นวงรีนี่ต้องบอกว่า การเพิ่มความเร็วในการปรับวงโคจรจะเป็นวงรีหรือวงกลม คาบการโคจรมันจะมีการเปลี่ยน มีนจะไม่เป็นวงรีในแนวเดียวกันเด๊ะๆ แต่จัดให้เป็นแนวคาบเดียวกันเพื่อให้เทียบพื้นที่ง่ายๆละนะ
ในส่วนสุดท้าย เราจะมาพูดถึงพลังงานและต้นกำลังที่ต้องใช้ในการเดินทางของ Wandering Earth เพราะ ความเร็วของสารขับดันยิ่งสูง แม้จะประหยัดมวลสารขับดันแต่มันก็จะสิ้นเปลืองพลังงานมาก
ปัญหาพลังงานของการเดินทาง
เพื่อที่โลกจะเดินทางไปถึง Proxima Centauri ภายใน 2500 ปีโดยยังจะเหลือมวลสารเนื้อโลกพอสมควร เราต้องใช้สารขับดันที่ความเร็วอย่างน้อย 0.1C (C คือความเร็วแสง) แต่การเร่งอนุภาคไปที่ความเร็ว 0.1C ต้องใช้พลังงานมหาศาล ถึงจะคำนวณด้วยหลักนิวตั้นไม่สนใจพจน์ Relativity เราก็ต้องใช้กำลังไฟฟ้าถึง 3×1015 TW อ่านว่าเทร่าวัตต์
เพื่อให้เห็นภาพมากขึ้น ความร้อนจากแกนโลก มีขนาดเพียง 47 TW พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่ส่งถึงโลกทั้งหมดมีเพียง 1.6 x 105 TW โดยประมาณ และพลังงานของการสันดาปดวงอาทิตย์ในปัจจุบันมีเพียง 4 x 1014 TW นั่นคือ ขนาดเครื่องยนต์โลก ต้องการเจเนอเรเตอร์ที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราเกือบ 10 เท่าเลยทีเดียว
การจะสร้างพลังงานขนาดนี้ พลังงานนิวเคลียร์ที่เรามีอยู่ทั้งหมดย่อมไม่พอ ต่อให้ใช้ไฮโดรเจนฟิวชั่นจนไฮโดรเจนหมดโลกมันก็คงมีเชื้อเพลิงพอจะเดินเครื่องได้แค่ในหลักวัน ในการนี้ เราต้องการเครื่องยนต์ที่สันดาปมวลของโลกเองได้ ซึ่ง เรากำลังพูดถึงเครื่องยนต์หลุมดำ
เพราะหลุมดำมีการแผ่รังสีฮอว์กกิ้งที่ปริมาณแปรผกผันกับขนาด หลุมดำยิ่งใหญ่การแผ่รังสียิ่งน้อย หลุมดำยิ่งเล็กการแผ่รังสียิ่งมาก ยิ่งหลุมดำที่เกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนาภาคของ CERN นี่จะระเหิดหายไปในเวลาราวชั่ว Planck time นั่นคือ ถ้าเราทำหลุมดำขนาดพอดีๆเท่าภูเขาสัก 2-3 ลูก เราเติมมวลลงไป มันจะเปลี่ยนมวลเป็นพลังงานผ่านกลไกการแผ่รังสีฮอว์กิ้ง และตรงนี้เอง เราจะสามารถสร้างเตาปฏิกรณ์ที่มีขนาด Output ระดับดาวฤกษ์ได้ โดยเอาหลุมดำใส่ไว้ตรงกลางโดมกระจกที่เราคอยป้อนมวลเข้าไปและให้มีช่องระบายความร้อนในโครงสร้างกระจกเพื่อแปลงความร้อนเป็นพลังงาน
แต่ปัญหาของปฏิกรณ์หลุมดำก็คือ เราไม่สามารถหยิบจับแตะต้องมันได้เลย สิ่งที่จะมีผลดึงเคลื่อนหลุมดำได้ ก็มีเพียงแรงโน้มถ่วง และถ้าหากเราคุมสร้างแรงโน้มถ่วงได้เราก็คงสร้างวาร์ปได้แล้ว (เพราะการมีอยู่ของอนุภาคจะมีปฏิอนุภาคและการมีกราวิต้อนก็เท่ากับเรามีแอนติกราวิต้อนที่เราจะเอามาสร้างหลุมหนอนหรือวาร์ปได้ แต่ผมจะไม่ขอถั่วงอกตรงนี้ เพราะแค่นี้ก็ยาวพอแล้ว) เตาปฏิกรณ์หลุมดำจะต้องสร้างในอวกาศ ในวงโคจรสถิตย์ เพื่อที่เราจะส่งเชื้อเพลิงหินดินทรายขึ้นไปป้อนหลุมดำก่อนแถมเพราะเราไม่สามารถปล่อยการแผ่รังสีฮอว์กิ้งเป็นไอพ่นออกไปโดยตรงเพราะเราไม่มีการยึดโยงอะไรกับหลุมดำ หลุมดำอยู่ในวงโคจรด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่ดุลกับแรงโน้มถ่วง เราต้องเอาพลังงานที่ได้จากเตาปฏิกรณ์ถ่ายลงมาขับ Earth Engine บนโลก แล้วใช้แรงโน้มถ่วงของโลก ลากหลุมดำตามโลกที่เร่งความเร็วไปข้างหน้า
ตรงนี้ อีกข้อสังเกตที่อยากให้เห็น เราจะต้องไม่หยุดโลก ถ้าเราจะใช้เครื่องปฏิกรณ์หลุมดำ เพราะถ้าโลกหยุด เราจะไม่สามารถสร้างลิฟท์อวกาศได้ แต่เราต้องเปลี่ยนแนวหมุนรอบตัวเอง หันขั้วโลกเข้าสู่ระนาบโคจรรอบดวงอาทิตย์ อย่างในรูป เครื่องยนต์โลกสร้างบนทวีปแอนตาร์กติกา ส่วนประเทศในเขตศูนย์สูตรจะสร้างลิฟท์อวกาศเพื่อส่งเชื้อเพลิงขึ้นสู่อวกาศไปป้อนเตาปฏิกรณ์ นั่นเอง
และทั้งหมดนี้คือการแกะความเป็นไปได้ในหนัง The Wandering Earth ไซไฟสัญชาติจีนที่เคลื่อนโลก (ทั้งเชิงเปรียบเทียบและตามตัวอักษร) นำความรู้ทางวิทยาศาสตร์แบบฮาร์ดคอร์ไซไฟสุดๆมาเป็นเคสให้เราเอามาเล่นกัน ผมมีข้อสังเกตเพิ่มด้วยว่า ข้อผิดพลาดหลายๆอย่างในหนัง เช่นการเข้าใกล้ดาวพฤหัสมากๆ ถ้าดูในตอนจบ เมื่อจุดระเบิดไอผสมออกซิเจนจากโลกเข้ากับไฮโดรเจนของดาวพฤหัสแล้วมีอุกาบาตถูกแรงระเบิดกระแทกลงสู่โลก แสดงว่าตามบทหนังสือวงโคจร Gravity Assist ต้องห่างจากเขตวงแหวนดาวพฤหัสออกมา ไม่ได้เข้าใกล้ขนาดที่หนังถ่ายทำ บางทีผมควรไปหาตัวเล่มนิยายมาอ่านด้วย เราอาจได้อรรถรสจากการอ่านดีกว่าดูเป็นหนังที่ถ่ายทำด้วย cg ระดับคุณภาพ Playstation2 เสียอีก
และสุดท้ายนี้ มันยังมีอีกสิ่งที่ The Wandering Earth ได้สอนเรา
The Wandering Earth: moral of the story ...
Don't put the goddamn red dot on any friggin AI. It will say "Hello Dave" and turned murderous evil machine!!!