Съдържание
Можем ли да направим нещо за астероид, който е предназначен да удари Земята? Отговорът е да, при условие че е достатъчно малък и че имаме достатъчно време да изпратим космически кораб, за да го отклоним. Както ще видим, колкото по-дълго време имаме предупреждението, толкова по-голям астероид ще можем да управляваме. Много от аспектите на смекчаване на въздействието на астероидите бяха обобщени в доклада на Spaceguard. Съвсем наскоро НАСА също завърши проучване и се използва от конгреса, за да реши какви стъпки могат и трябва да предприемат САЩ и други нации.
Астрономите са прекарали много време в опит да измислят как да спасят Земята от астероидно въздействие. Първо трябва да намерите всички астероиди, да изчислите орбитите им и да видите кои от тях се приближават опасно до Земята. След като познаете орбитата, можете да разберете кога ще удари. Това ви казва колко време за предупреждение имате. И накрая, ако можете да разберете масата на астероида, можете да изчислите колко силно трябва да го натиснете, за да промените орбитата си достатъчно, за да пропуснете Земята. Идеята на Холивуд да изпрати бомба, за да я „взриви“ е нереалистична, защото съвременните ракети не могат да носят достатъчно голяма бомба. Освен това вместо едно голямо тяло може да се окажете с много малки фрагменти, насочени към Земята.
Намирането на тях
Намирането на астероиди е сравнително лесно. Първата е намерена от Джузепе Пиаци през 1801 г. Понастоящем няколко обсерватории са посветени на намирането на астероиди и проследяването им (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS и други). В момента са открити около 80% от астероидите с диаметър по-голям от 1 км. Нито една от тях няма орбити, които биха ги докарали до земни око. През 2004 г. е открит астероид с размер 250 м, който се очаква да премине близо до Земята на 13 април 2029 г. (петък 13-ти!). Наричан Апофис, вероятността за удар на астероида е 1 на 45000 и се очаква да намалее, тъй като орбитата се усъвършенства през следващите години. Астероид 1950 DA ще се приближи много близо до Земята през 2880 г. С оглед на несигурността в орбитата си, въздействие остава възможно.
Когато става въпрос за астероидни въздействия, размерът има значение. Астероидите с диаметър по-малък от около 10 метра са малко заплаха, защото те ще се разпаднат или изгорят в атмосферата. Тези с по-голям диаметър от около 5 км са твърде големи, за да направим нещо. Това са само оценки, защото важността е масата, а не диаметърът. Някои астероиди са "развалини купчини", слабо консолидирани колекции от по-малки тела, държани заедно от слабата гравитация на астероида. Други са твърди, плътни скали като хондрити и ютии. Но грубо казано, диапазонът на размерите, който има значение, е между 10 м и 5000 метра в диаметър. Така че помислете по отношение на скалите между размера на вашата къща и Mt. Ръшмор.
Ако се намери астероид, на който е изписано името на Земята, трябва да се направи много. Орбитите не са известни с безкрайна точност, винаги има малки несигурности. Наистина ли ще удари Земята или ще се откаже безопасно от нас с няколко хиляди км, за да се запази? (няколко хиляди км са много, много близо!) Докато някои астрономи работят за затягане на точността на орбитата, други ще се опитат да измерят масата на астероида.
Измерването им
Това е сложно. Дори в най-големия телескоп повечето астероиди не са нищо друго освен щифт точки на нощното небе. Не можем да видим действителния им размер и структура, само техния цвят и яркост. От тях и предположение за плътността на астероида можем да преценим масата. Но несигурностите са твърде големи, за да се постави надеждна мисия за отклонение. Следователно следващата стъпка ще бъде изпращането на космически кораб до астероида, за да се измери неговата маса и други свойства като форма, плътност, състав, скорост на въртене и сплотеност. Това може да бъде или мухоловка или кацач. Подобна мисия би предоставила и изключително точна информация за орбитата, тъй като космическият кораб може да действа като маяк или да посади радио транспондер на астероида.
Отклоняването на астероида е трудната част, въпреки че физиката е доста проста. Идеята е да натиснете астероида и да промените орбитата му с малко количество. Обикновено той би ударил Земята с около 30 км / с, макар това да зависи от това дали е влязъл отстрани, с глава или отзад. Но нека вземем пример 30 км / с.
Ние знаем радиуса на Земята: 6375 км. Ако знаем колко време за предупреждение да въздействаме - да речем 10 години - тогава всичко, което трябва да направим, е да ускорим или забавим астероида с 6375 км / 10 години или около 2 см / сек. Астероид с диаметър 1 км тежи около 1,6 милиона тона. За да промените скоростта си с 2 см / с, са необходими повече от 3 мегатона енергия.
Безопасността зависи от намирането на астероидите възможно най-рано. Очевидно е, че колкото повече време за предупреждение имате, толкова по-лесно е да направите промяната, защото не е нужно да натискате толкова силно. Или можете да забавите натискането, докато прецизирате орбитата или развиете технология. Освен това, кратко време за предупреждение означава, че трябва да се заемете и да натиснете колкото можете по-силно. Ранното предупреждение е най-добрият подход. Както се казва: „Шев във времето спестява девет“.
Кометите са виртуалната карта на земната игра за въздействие. Те обикновено се откриват само няколко месеца преди да се приближат до вътрешната слънчева система. С диаметри от няколко километра и скорост до 72 км / с, те представляват потенциално неуправляема заплаха. С по-малко от няколко години предупреждение вероятно няма да има достатъчно време за монтиране на отклоняваща мисия.
Космическият кораб умишлено се е разбил в ядрото на комета Tempel 1 с около 10 км / сек. Това беше резултатът. 4 юли 2005 г. NASA Image.
Отклонявайки ги
Има няколко начина за отклоняване на астероидите, въпреки че никой никога не е бил опитван. Подходите попадат в две категории - импулсни дефлектори, които натискат астероида мигновено или в рамките на няколко секунди, и дефлектори с бавно натискане, които прилагат слаба сила към астероида в продължение на много години.
Импулсивните дефлектори се предлагат в две разновидности: бомби и куршуми. И двете са в рамките на текущите технологични възможности. Поставяйки бомба върху или близо до астероида, материалът се издухва от повърхността. Астероидът се отдръпва в обратна посока. След като е известна масата на астероида, лесно е да разберете колко голяма е бомбата. Най-големите експлозивни устройства имаме ядрени бомби. Те са най-енергичното и надеждно средство за доставяне на енергия и затова ядреното отклонение е предпочитаният подход. Ядрените бомби са стотици хиляди пъти по-силни от следващия най-добър подход; куршуми.
Подходът „куршум“ също е прост. Високоскоростен снаряд е забит в астероида. В момента имаме технологията да изпратим куршум с тегло няколко тона в астероид. Ако скоростта беше достатъчно висока, този подход би могъл да доведе до тласъци няколко пъти по-големи от това, което би се получило само от удара, тъй като материалът ще бъде издут от астероида по същия начин, както го прави бомба. Всъщност подходът за куршуми - „кинетично отклонение“, както се нарича - всъщност е бил изпробван по косвен начин. През 2005 г. космическият апарат на НАСА Deep Impact беше умишлено маневриран по пътя на кометата Tempel 1. Целта беше да се пробие дупка в кометата и да се види какво излезе. И работи. Въпреки че промяната в скоростта на кометата беше твърде малка за измерване, техниката доказа, че можем да проследим и успешно да се насочим към астероид.
Бавните тласкачи са до голяма степен концептуални в този момент. Те включват: йонни двигатели, гравитачни трактори и масови водачи. Идеята е да транспортирате устройството до астероида, да кацате и да се прикрепите към него, а след това да бутате или дърпате непрекъснато в продължение на много години. Йонните двигатели и масовите водачи изстрелват материал с висока скорост от повърхността. Както преди, астероидът отстъпва. Гравитационният трактор е контролирана маса, която се откроява от астероида, използвайки нещо като йонно тяло. Масата на трактора дърпа астероида, използвайки собствената си гравитация. Предимството на всички бавни буталки е, че докато астероидът се движи, неговото местоположение и скорост могат да бъдат непрекъснато наблюдавани и по този начин могат да се правят корекции, ако е необходимо.
NASA Image с илюстративни редакции.
Закрепването на нещо към астероид е трудно, тъй като гравитацията е изключително слаба и повърхностните свойства може да не са известни. Как бихте прикрепили машина към пясъчна купчина? Повечето астероиди се въртят и по този начин тласкачът ще бие наоколо и рядко ще бъде насочен в правилната посока. Той също трябва да се върти с астероида и това отнема енергия, много от него. Докато гравитационният трактор не страда от тези недостатъци, той се нуждае от постоянен източник на енергия. Всички тези устройства са сложни. Те трябва да бъдат захранвани, контролирани и да бъдат накарани да работят отдалечено в космоса непрекъснато в продължение на много години, много висок ред.
Доказахме, че йонните двигатели могат да работят в продължение на поне няколко години в космоса, но засега йонните двигатели нямат достатъчно сила, за да отклонят заплашващия астероид, освен ако няма изключително дълго време за предупреждение. Долната страна на дългите предупредителни времена е, че несигурността в орбитата на астероида прави невъзможно да бъдем сигурни, че ще удари Земята. Има няколко далечни концепции за бавно натискане: боядисване на астероида в бяло и оставяне на слънчевата светлина да упражнява радиационно налягане; пускане на лазер в орбита и захващане многократно; натискане на по-малък астероид достатъчно близо, за да го отклони гравитационно. Когато астрономите управляват числата обаче, идеите не достигат до всяка практическа система.
Астрономите не са единствените хора, притеснени от астероидните въздействия. Всички политици, организации за реагиране при извънредни ситуации и Организацията на обединените нации са загрижени. Ако трябва да отклоним астероид, кой ще плаща за него? Кой всъщност ще пусне космическия кораб? Ако ядрените бомби са най-сигурният начин за отклоняване на астероида, трябва ли да държим ядрени бомби под ръка? Ще се доверят ли други нации на САЩ, Израел, Русия или Индия да пуснат ядрени оръжия в космоса, дори и за хуманитарна мисия? Ами ако астероидът се насочи към Женева и имаме само средствата да изместим мястото на удара с 1000 км. Коя посока избираме и кой решава? Можем ли да сме сигурни в извършването на точна смяна с непроверени технологии на отклонение?
Ако ударът на астероида е неизбежен, какво да правим? Ако знаем къде ще удари, евакуираме ли хората от района? Докъде ги преместваме? Ако ударните остатъци останат в атмосферата, може да настъпи глобално охлаждане. Кой отговаря за световните хранителни доставки? Ако се удари в океана, колко голямо ще бъде цунамито? Как можем да сме сигурни, че опустошенията, които прогнозираме, са правилни или че не сме пренебрегнали нещо? Може би най-тревожното от всички, ударите на астероиди са съвсем нов вид бедствие: как да се подготвим за унищожаването на (да речем) източната част на САЩ, когато имаме 20 години предупреждение?
Тези и други въпроси се обсъждат днес на научни срещи по целия свят. За щастие шансовете дори малък астероид да удари Земята в обозримо бъдеще са много малки.
Научете повече: Близоземни астероиди: какви са те и откъде идват?
Дейвид К. Линч, доктор на науките, е астроном и планетарен учен, живеещ в Топанга, Калифорния. Когато не се мотае около грешката на Сан Андреас или използва големите телескопи на Мауна Кеа, той играе скрипка, събира дрънкалки, изнася публични лекции за дъги и пише книги (Цвят и светлина в природата, Кеймбриджския университет прес) и есета. Последната книга на д-р Линч е полевото ръководство за грешката на Сан Андреас. Книгата съдържа дванадесет еднодневни шофиране с шофиране по различни части на повредата и включва пътни дневници от километър и GPS координати за стотици неизправности. Както се случва, къщата на Дейвс е разрушена през 1994 г. при земетресението с магнитуд 6,7 в Северридж.