Зміст
Чи можемо ми зробити що-небудь щодо астероїда, якому судилося вразити Землю? Відповідь - так, за умови, що вона досить мала і що у нас достатньо часу, щоб відправити космічний корабель, щоб відхилити його. Як ми побачимо, чим довший час попередження, тим більший астероїд ми зможемо керувати. Багато з аспектів пом'якшення впливу астероїдів були узагальнені у звіті про космічну охорону. Зовсім недавно NASA також закінчила дослідження і конгрес використовується для вирішення того, які кроки можуть і повинні зробити США та інші країни.
Астрономи витратили багато часу, намагаючись розібратися, як врятувати Землю від удару астероїда. Спочатку ви повинні знайти всі астероїди, обчислити їх орбіти і побачити, які з них небезпечно наближаються до Землі. Як тільки ви знаєте орбіту, можете зрозуміти, коли вона вдарить. Це говорить вам, скільки у вас часу на попередження. І нарешті, якщо ви зможете визначити масу астероїда, ви можете обчислити, наскільки сильно вам потрібно його натиснути, щоб змінити його орбіту достатньо просто, щоб пропустити Землю. Поняття Голлівуду надсилати бомбу, щоб "підірвати її", є нереальною, оскільки сучасні ракети-носії не можуть носити достатньо велику бомбу. Окрім того, замість одного великого тіла, ви можете закінчити багато маленьких фрагментів, спрямованих на землю.
Пошук їх
Знайти астероїди порівняно просто. Перший був знайдений Джузеппе Піацці у 1801 році. Зараз декілька обсерваторій присвячені пошуку астероїдів та відстеженню їх (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS та інші). В даний час виявлено близько 80% астероїдів, що мають діаметр більше 1 км. Жодна з цих орбіт не має орбіт, які б перенесли їх на земне око. У 2004 році було виявлено астероїд розміром 250 м, який, як очікується, пройде близько до Землі 13 квітня 2029 року (п’ятниця 13-го!). Названий Апофісом, ймовірність удару астероїда становить 1 на 45000 і, як очікується, зменшиться в міру вдосконалення орбіти в найближчі роки. Астероїд 1950 DA наблизиться до Землі в 2880 році. Зважаючи на невизначеності на його орбіті, вплив залишається можливим.
Що стосується астероїдних впливів, розмір має значення. Астероїди діаметром близько 10 метрів представляють невелику загрозу, оскільки вони розпадуться або згорять в атмосфері. Ті, що мають діаметр приблизно 5 км, занадто великі, щоб ми могли щось робити. Це лише оцінки, оскільки важлива маса, а не діаметр. Деякі астероїди - це "бутові кучі", нещільно зведені колекції менших тіл, згуртовані слабкою силою астероїда. Інші - жорсткі, щільні скелі, як хондрити та праски. Але, грубо кажучи, діапазон розмірів, який має значення, становить від 10 м до 5000 метрів у діаметрі. Тож подумайте з точки зору скель між розмірами вашого будинку та гори. Рашмор.
Якщо знайдеться астероїд, на якому написано ім’я Землі, потрібно зробити багато. Орбіти не відомі з нескінченною точністю, завжди є невеликі невизначеності. Чи дійсно це вдарить про Землю чи буде безпечно проїжджати повз нас з кількома тисячами кілометрів? (кілька тисяч км дуже-дуже близько!) У той час як деякі астрономи працюють над посиленням точності орбіти, інші намагаються виміряти масу астероїда.
Вимірювання їх
Це хитро. Навіть у найбільшому телескопі більшість астероїдів - це не що інше, як контактні точки світла на нічному небі. Ми не можемо бачити їх фактичний розмір і структуру, лише їх колір і яскравість. З цього і здогаду про щільність астероїда ми можемо оцінити масу. Але невизначеності занадто великі, щоб здійснити надійну місію відхилення. Отже, наступним кроком буде направлення космічного корабля на астероїд для вимірювання його маси та інших властивостей, таких як форма, щільність, склад, швидкість обертання та згуртованість. Це може бути або проліт, або земля. Така місія також надала б надзвичайно точну інформацію про орбіту, оскільки космічний апарат міг виконувати роль маяка або встановлювати радіопередавач на астероїд.
Виявити астероїд - найважча частина, хоча фізика досить проста. Ідея полягає в тому, щоб підштовхнути астероїд і змінити його орбіту на невелику кількість. Зазвичай він б’є по Землі зі швидкістю 30 км / с, хоча це залежатиме від того, потрапляє вона збоку, вперед чи ззаду. Але давайте для прикладу 30 км / с.
Відомо радіус Землі: 6375 км. Якщо ми знаємо, скільки часу попередження про вплив - скажімо, 10 років - тоді все, що нам потрібно зробити, - це прискорити або сповільнити астероїд на 6375 км / 10 років, або приблизно на 2 см / сек. Астероїд діаметром 1 км важить близько 1,6 мільйона тонн. Для зміни його швидкості на 2 см / с потрібно більше 3 мегатонів енергії.
Безпека залежить від знаходження астероїдів якомога раніше. Очевидно, що чим більше часу на попередження, тим простіше вносити зміни, оскільки не потрібно так сильно наполягати. Або ви можете затримати натискання під час вдосконалення орбіти або розвитку технології. Крім того, короткий час попередження означає, що вам доведеться зайнятися і натиснути як можна сильніше. Раннє попередження - найкращий підхід. Як висловлюється, "Шовкою в часі економить дев'ять".
Комети - це підгрунтя карти наземної гри. Їх зазвичай виявляють лише за кілька місяців до наближення до внутрішньої сонячної системи. Діаметри в кілька кілометрів і швидкість до 72 км / с представляють потенційно некеровану загрозу. Маючи за кілька років попередження, напевно, не вистачить часу на встановлення місії відхилення.
Космічний корабель навмисно врізався в ядро комети Tempel 1 зі швидкістю близько 10 км / с. Це був результат. 4 липня 2005. Зображення NASA.
Відхилення їх
Існує кілька способів відхилити астероїди, хоча жодного разу не пробували. Підходи поділяються на дві категорії - імпульсивні дефлектори, які натискають на астероїд миттєво або протягом декількох секунд, і дефлектори «повільного поштовху», що застосовують слабку силу до астероїда протягом багатьох років.
Імпульсивні дефлектори бувають двох різновидів: бомби та кулі. Обидва знаходяться в межах сучасних технологічних можливостей. Встановивши бомбу на астероїд або біля нього, матеріал видувається з поверхні. Астероїд відступає у зворотному напрямку. Як тільки відома маса астероїда, легко зрозуміти, яку велику бомбу використовувати. Найбільшими вибуховими пристроями у нас є ядерні бомби. Вони є найбільш енергійним і надійним засобом доставки енергії, тому ядерний відхилення є кращим підходом. Ядерні бомби в сотні тисяч разів сильніші за наступний найкращий підхід; кулі.
Підхід «кулі» також простий. Високошвидкісний снаряд пробивається в астероїд. В даний час у нас є технологія відправлення кулі вагою в кілька тонн в астероїд. Якби швидкість була досить високою, такий підхід міг би дати поштовх у кілька разів більший, ніж той, що був би наслідком одного удару, тому що матеріал буде здутий з астероїду так само, як і бомба. Насправді, підхід кулі - «кінетичний відхилення», як його називають, насправді було випробувано непрямим способом. У 2005 році космічний корабель NASA Deep Impact навмисно маневрував на шлях комети Tempel 1. Метою було пробити дірку в кометі і побачити, що вийшло. І це спрацювало. Хоча зміна швидкості комети була занадто малою для вимірювання, метод показав, що ми можемо відстежувати та успішно орієнтуватися на астероїд.
Повільні штовхачі в даний час значною мірою концептуальні. До них належать: іонні двигуни, гравітаційні трактори та масові водії. Ідея полягає в тому, щоб транспортувати пристрій до астероїда, приземлитися і приєднатись до нього, а потім безперервно штовхати або тягнути протягом багатьох років. Іонні двигуни та масові водії вистрілювали матеріал з високою швидкістю з поверхні. Як і раніше, астероїд відступає. Гравітаційний трактор - це керована маса, яка відстоюється від астероїда, використовуючи щось на зразок іонного рушія. Маса трактора тягне астероїд, використовуючи власну силу тяжіння. Перевага всіх повільних штовхачів полягає в тому, що в міру переміщення астероїда його місце розташування та швидкість можна постійно контролювати, і таким чином можна вносити корективи при необхідності.
Зображення NASA з ілюстративними правками.
Приєднати щось до астероїда важко, оскільки сила тяжіння надзвичайно слабка і властивості поверхні можуть бути невідомі. Як би ви прикріпили машину до піщаної купи? Більшість астероїдів обертається, і, таким чином, штовхач буде бити навколо і рідко вказувати в правильному напрямку. Він також повинен буде обертатися з астероїдом, і це забирає енергію, багато її. Хоча трактор тяжкості не страждає від цих недоліків, йому все одно потрібно постійне джерело живлення. Всі ці пристрої складні. Вони повинні живитись, керуватися і змушені працювати віддалено в космосі безперервно протягом багатьох років, і це дуже високий порядок.
Ми продемонстрували, що іонні двигуни можуть працювати принаймні кілька років у космосі, але поки що іонні двигуни не мають достатньої сили для відхилення загрозливого астероїду, якщо не існує надзвичайно тривалий час попередження. Нижній час тривалих попереджувальних часів полягає в тому, що невизначеність на орбіті астероїда унеможливлює впевненість, що він вдарить про Землю. Існує кілька далеких концепцій повільного поштовху: фарбування астероїду білим і дозволяючи сонячному світлу чинити тиск випромінювання; виведення лазера на орбіту і багато разів зашпарювати його; штовхаючи менший астероїд досить близько, щоб гравітаційно відхилити його. Однак, коли астрономи запускають цифри, ідеї не відповідають будь-якій практичній системі.
Астрономи - не єдині люди, які турбуються про астероїдні удари. Політики, організації з надзвичайних ситуацій та Організація Об'єднаних Націй занепокоєні. Якщо нам доведеться відхилити астероїд, то хто за це заплатить? Хто насправді запустить космічний апарат? Якщо ядерні бомби є найнадійнішим способом відбиття астероїда, чи потрібно нам тримати ядерні бомби під рукою? Чи довірять інші країни США, Ізраїль, Росія чи Індія, щоб розмістити ядерну зброю в космосі, навіть для гуманітарної місії? Що робити, якщо астероїд прямує до Женеви, і у нас є лише засоби для зрушення місця удару на 1000 км. Який напрям ми обираємо і хто вирішує? Чи можемо ми бути впевнені у виконанні точного зрушення за допомогою неперевірених технологій відхилення?
Якщо удар астероїда неминучий, що робити? Якщо ми знаємо, де це вдарить, чи евакуюємо людей з району? Як далеко ми їх перемістимо? Якщо ударні сміття залишаться в атмосфері, може статися глобальне похолодання. Хто відповідає за постачання продовольства у світі? Якщо він вдарить в океан, наскільки великим буде цунамі? Як ми можемо бути впевнені, що розруха, яку ми прогнозуємо, є правильною або що ми щось не помітили? Мабуть, найбільше хвилює всіх, що впливають на астероїди - це абсолютно новий вид катастрофи: як ми готуємося до знищення (скажімо) сходу США, коли у нас 20 років попередження?
Ці та інші питання сьогодні обговорюються на наукових нарадах у всьому світі. На щастя, шанси навіть маленького астероїда потрапити на Землю в осяжному майбутньому дуже малі.
Вчи більше: Близькоземні астероїди: що вони і звідки беруться?
Девід К. Лінч, доктор наук, є астрономом і планетарним вченим, що проживає в Топанге, Каліфорнія. Коли не висить навколо вини Сан-Андреаса або не користується великими телескопами на Мауна-Кеа, він грає в загадку, збирає гримучі змії, читає публічні лекції про веселки і пише книги («Колір і світло в природі», Кембриджський університетський прес) та есе. Найновішою книгою доктора Лінча є польовий путівник по вині Сан-Андреаса. Книга містить дванадцять одноденних поїздок за кермом по різних частинах несправності та містить журнали доріг за милею та GPS координати для сотень несправностей. Як це відбувається, будинок Дейвса був зруйнований у 1994 році магнітудою 6,7 в Нортріджі.