Obrana asteroidů NASA: zachrání nová planetární obrana Zemi. Co, najednou? Jak zachránit Zemi před asteroidem Jak nebezpečná a možná je srážka se Zemí

Pokud je Země v dráze obřího asteroidu, můžeme zachránit naši planetu? A jak? Poskytujeme názor tří vědců na to, co můžeme reálně dělat.

Země je neustále bombardována z vesmíru. Ve většině případů se jedná o prach nebo malé oblázky, které shoří v atmosféře dříve, než se dostanou na zemský povrch. Všimneme si jich nanejvýš jako krásných hvězd padajících z noční oblohy. Někdy se ale objeví ještě něco většího.

A co potom uděláme? Máme nějaký plán? Náš čtenář Silas Kristensen na to opravdu chce znát odpověď a my mu dobře rozumíme.

„Co se stane, když k Zemi zamíří asteroid? Co udělají vlády a jak to můžeme zastavit? Máme tu skupinu vědců zvanou Obránci Země, která má za úkol zachránit Zemi, pokud je v nebezpečí? — napsal do naší sekce „Zeptejte se“.

Odpověď na Silasovu otázku se týká, řekněme, spousty lidí, a tak jsme okamžitě oslovili vědce pracující v této oblasti, abychom si udělali představu, jak jsme skutečně připraveni.

Protože samotná otázka se skládá z několika menších otázek, je i odpověď v článku rozdělena do několika částí:

Nejprve pochopíme, co by se stalo, kdybychom věděli, že nějaký asteroid právě teď míří k Zemi.

Pak zjistíme, co budou vlády a vědci dělat ve svých vlastních oborech čistě prakticky.

Nakonec uvidíme, jaké možnosti nám zbývají, pokud je incident stále nevyhnutelný.

Odpověď na první otázku bohužel zní, že ode dneška srážce s největší pravděpodobností nezabráníme.

„Právě teď jsme nemohli dělat vůbec nic,“ říká Malte Olsen, emeritní odborný asistent fyziky na Niels Bohr Institute.

„Problém je, i když to najdeme, co můžeme dělat? Postavit raketu pro takovou misi nám bude trvat roky a dnes obvykle nedokážeme předpovědět, že asteroid proletí poblíž Země za méně než několik týdnů.“

Rychlost reakce je dnes hlavním problémem, říká Michael Linden-Vørnle, astrofyzik a hlavní konzultant z DTU Space Institute for Space Research.

„Včasné varování je klíčové. Pokud bude dostatek času, tak budeme mít šanci, máme základní technologie, které by měly stačit na vyřešení problému. Ale nezáleží na tom, jestli nejsme připraveni,“ říká.

Naštěstí již probíhají potřebné práce, řekl Line Drube, Ph.D., v oboru astronomie, který studuje asteroidy v Institutu pro planetární výzkum v Berlíně.

Sama se účastní několika společných mezinárodních projektů, které jsou zaměřeny právě na vypracování akčního plánu v případě přiblížení nebezpečných asteroidů, kterým se mezi vědci říká „Near Earth Objects“ (NEO).

„Vše začalo projektem NEOSHIELD 1, kdy Evropská komise poprvé řekla, že potřebujeme plán dopadu asteroidu. Nyní pracujeme na pokračování projektu, programu NEOSHIELD 2. Náš tým se skládá z vědců, inženýrů a dalších odborníků, kteří pečlivě studují a porovnávají asteroidy a hledají způsoby, jak se vyhnout srážkám,“ říká.

Paralelně a kontinuálně navíc probíhá společná práce členských zemí OSN v rámci Poradní skupiny pro plánování vesmírných misí (SMPAG). Podílí se na něm i Dane Line Drube.

„Jde o to, že vědci z celého světa mohou společně vyhodnocovat rizika a dávat doporučení, která jsou dále zasílána OSN a na jejichž základě se pak rozhodne o tom, co je třeba udělat,“ říká. .

Takže ve skutečnosti máme skupinu vědců "Obránců Země", kterou hledal náš čtenář Silas Christensen, a ti pracují na nalezení, studiu a pozorování asteroidů a také na hledání způsobů, jak problém vyřešit, v případě, že zamiřte k nám..

Protože je obtížné určit trajektorii asteroidu s absolutní přesností, skupina vědců pracuje na různých scénářích rizika a možnostech časového rámce, řekl Line Drube.

„Snažíme se zmapovat, kdy a co budeme dělat. Pokud do dopadu asteroidu zbývá například pět let, jaké metody v takovém případě používáme? Je velmi velký rozdíl, když jsou informace, že Zemi zasáhne za třicet let nebo za pět let. Pokud máme třicet let, můžeme udělat mnohem víc a v klidu najít dobré řešení, ale pokud zbývá jen pět let, plán by měl být hotový okamžitě.

„Bude to sloužit jako pobídka. Během posledních 10 let si lidé uvědomili hrozbu, kterou asteroidy představují. Proto si myslím, že vše umíme tvořit, testovat a plánovat akce, zvládneme to.“

Za pozitivní opatření považuje strategii Bílého domu i Mikael Linden-Wörnle, i když v podstatě představuje pouze výčet problémů a úkolů, které je třeba řešit.

„Tato strategie je v podstatě velmi obecná a nyní ji musí doplnit konkrétní plán akcí a opatření. Ale jako výchozí bod slouží jako uznání, že je třeba něco udělat a že tento problém je třeba brát vážně, což je samozřejmě velmi pozitivní.“

Mezinárodní spolupráce směřuje zejména k detekci asteroidů, které se mohou přiblížit k Zemi, říká Mikael Linden-Wörnle.

„Cílem je zachytit alespoň 90 % asteroidů větších než 140 metrů. Ty velké se docela snadno ovládají, protože jsou prostě lépe vidět, ale ty menší je velmi těžké rozeznat,“ říká.

Mnozí z vás si jistě pamatují fotografie a videa pořízená v Rusku v roce 2013, kdy nad městem Čeljabinsk explodoval 20metrový asteroid. Záblesk byl viditelný na 100 kilometrů, více než 1000 lidí bylo zraněno kvůli tlakové vlně.

„Objevil se za bílého dne, kdy byla obloha přirozeně jasná, a je také neuvěřitelně obtížné si všimnout tak malého objektu pohybujícího se ve stejnou dobu rychlostí 66 000 kilometrů za hodinu. Jednoduše to nedokázali opravit, “vysvětluje Line Drube.

„Proto nemůžeme počítat s předpovědí výskytu absolutně všech malých, ale stále pro nás potenciálně smrtelných hrozeb,“ říká Mikael Linden-Wörnle.

"U menších asteroidů často nemáme jinou možnost, než zvednout hlavu a doufat v to nejlepší," říká.

„Naštěstí vědci určili oběžné dráhy většiny největších asteroidů, kterým se říká „globální zabijáci“, protože se věří, že způsobují globální poškození planety,“ říká Line Draube.

Ale pro případ, že by nás najednou začal z modrého nebe ohrožovat „zabiják světa“, vědci už v záloze vyvinuli řadu různých protiasteroidních projektů.

A ano, zahrnují také metodu Bruce Willise, která zahrnuje odpálení atomové bomby na asteroidu, jak se to stalo ve filmu Armageddon.

„To by byl ale pravděpodobně nejextrémnější případ, protože použití atomových zbraní z politického hlediska je obecně velmi obtížná záležitost. Takže o tom by se dalo diskutovat pouze v případě velmi velkého asteroidu a pouze v případě, že do dopadu zbývalo velmi málo času, “vysvětluje Line Draube.

Navíc tato možnost může způsobit více problémů, než vyřeší, říká Malte Ohlson.

„Pokud odpálíte atomovou bombu na asteroidu, velmi pravděpodobně skončí s 10 000 menšími asteroidy místo jednoho velkého, které budou neustále představovat hrozbu a jejichž trajektorii bude ještě obtížnější vypočítat. Takže to bude jakási upravená sebevražda.“

Obecně existují dva přístupy k problému, říká Mikael Linden-Wörnle:

"Můžete buď zničit objekt, nebo změnit jeho trajektorii."

K dnešnímu dni existují následující dva návrhy, které se zdají reálné, říkají naši tři vědci.

Vysokou rychlostí vypusťte vesmírnou loď přímo do asteroidu a tím jej vyrazte z trajektorie směřující k Zemi. Tato metoda byla popsána například v projektu NASA Deep Impact a vesmírném projektu AIDA, který se skládá ze dvou programů DART a AIM, společné práce agentur ESA a NASA. Projektu AIDA však bylo zamítnuto další financování a vědci nyní pracují na podobné, ale levnější verzi mise.

Vypusťte těžkou kosmickou loď s velkou hmotností a umístěte ji blízko asteroidu tak, aby vlivem gravitace nějaký čas táhla asteroid z jeho trajektorie. To ale může fungovat pouze u malých asteroidů a pokud zbývá hodně času. Tento projekt NASA se také nazývá gravitační traktor.

Vypusťte iontové dělo poblíž asteroidu tak, aby bombardovalo „dlažební kostku“ radiací a časem způsobilo, že změní svou původní trajektorii. Tento projekt ESA se nazývá Ion Beam Shepherd a může být také použit k přesunu vesmírného odpadu.

Malte Ohlson a Mikael Linden-Wörnle navíc zmiňují i ​​variantu založenou na tzv. Szarkowského efektu. Line Drube to však nepovažuje za vážné rozhodnutí a nazývá to „idiotskou metodou“.

Je však založen na následujícím principu.

Můžete využít tzv. Zharkovského efekt, který byl také studován v rámci projektu NASA OSIRIS Rex. Efekt nastává, když je rotující asteroid zahřátý Sluncem. Když je teplá strana ve stínu, vyzařuje tepelné záření, které funguje jako motor a mění trajektorii asteroidu. Pokud je například jedna strana asteroidu natřena bílou barvou, bude možné ovlivnit trajektorii, protože se změní odrazivost natřené strany a tím i její zahřívání. Každopádně teoreticky.

Ale žádná z těchto metod nepatří mezi každodenní věci, které jsme dělali stokrát, říká Mikael Linden-Wörnle.

„V zásadě to může fungovat, ale teorie a praxe jsou úplně jiné věci. Musíme sestavit systémy zařízení, otestovat je a poté spustit. Zda to vše bude efektivně fungovat, zda to bude na správném místě - to bude jasné, až přijde rozhodující den, “říká.

"Na rozdíl od zemětřesení je zde opravdu možné něco udělat"

„Ačkoli se úkol sledovat létající kamenné bloky v celé sluneční soustavě a jednoho dne vzlétnout a změnit jejich trajektorii nebo vybuchnout, se může zdát nemožný, ve skutečnosti nemáme jinou alternativu,“ říká Line Draube.

Ale na rozdíl od jiných přírodních katastrof, jako jsou zemětřesení, je zde opravdu možné něco udělat, a to, jak věří, nás k něčemu zavazuje:

"Pokud jednoho dne přijde zpráva, že k nám letí asteroid, jsem si jistý, že lidé by rádi věděli, že máme nějaký připravený plán, který může zachránit každého."

Silas Christensen se tedy tentokrát musí spokojit s tak nejednoznačnou odpovědí. Plán zatím nemáme, ale naštěstí už na něm pracujeme.

Američtí vědci a inženýři pod vedením astrofyzika Philipa Lubina (UC Santa Barbara) na arXiv.org preprint s názvem „Guided Energy Missions for Planetary Defense“. Článek podrobně popisuje projekt, jehož realizace umožní zabezpečit Zemi v situaci, jako je ta ve filmu „Armageddon“, tedy zabránit srážce naší planety s asteroidem. Výzkum v rámci programu DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and ExploRation) je podporován NASA.

Alternativní scénáře ochrany Země před hrozbou asteroidu jsou: (1a) kinetický dopad bez přímého použití výbušniny (například v důsledku srážky dvou asteroidů), (1b) kinetický dopad s výbuchem ( zejména použití jaderných zbraní), (2) změna albedového asteroidu (zbarvením jeho povrchu) nebo využití Yarkovského efektu, (3) vychýlení asteroidu z původní dráhy iontovým paprskem, (4) přivedení zařízení s pohonným systémem (například raketa na kapalné palivo) k asteroidu, (5) pomocí těžkého satelitu, který se bude otáčet kolem asteroidu a postupně korigovat jeho trajektorii, (6) přistání robota na povrchu nebeské planety těleso, které jej začne ničit a vytvářet malou reaktivní sílu, která koriguje trajektorii nebeského tělesa, a (7) odpařování povrchové látky asteroidu soustředěním slunečních paprsků.

Země se neustále sráží s asteroidy. Většina z nich shoří v atmosféře, malé úlomky některých se dostanou až na povrch planety. Místní katastrofu mohou způsobit asteroidy o velikosti až kilometr, globální - od průměru několika kilometrů. Podle odhadů padají asteroidy prvního typu na Zemi jednou za několik desítek tisíc let, druhý - ne více než jednou za několik desítek milionů let. Největší nebezpečí pro Zemi představují asteroidy patřící do skupiny Apollo (asi šest tisíc nebeských těles) a Aten (necelých tisíc), křižující trajektorii planety z vnější (první) a vnitřní (druhé) strany své dráhy. .

Jedním z nejmladších, největších a dobře zachovaných artefaktů srážky Země s asteroidem je kráter Arizona (USA). Má průměr 1,2 kilometru a hloubku 170 metrů. Kráter je obklopen okrajem vysokým 45 metrů a uprostřed je kopec vysoký 240 metrů. Pád meteoritu uvolnil osm tisíckrát více energie než výbuch atomové bomby v Hirošimě. Ke srážce došlo asi před 50 tisíci lety. Meteorit o průměru asi 50 metrů dopadl na zemský povrch rychlostí asi 13 kilometrů za sekundu. Pokud by dnes takový objekt spadl na jakékoli město s mnoha miliony obyvatel, katastrofa (lokální) by byla nevyhnutelná.

Lubin nabízí řešení, jak se takovým (místním, nikoli však globálním) katastrofám vyhnout. Potenciálně nebezpečné objekty (PHO), mezi které patří především asteroidy, by měly být ovlivněny zářením řady laserů. Tím se změní dráha letu nebeského tělesa a ke srážce nedojde. Využívá se mechanismus laserové ablace - látka je z povrchu těla odstraněna odpařováním nebo sublimací vlivem zahřátí. Hmota proudící z nebeského tělesa jedním směrem vytváří proudový tah, který tlačí asteroid opačným směrem.

Navrhovaný projekt se nazývá DE-STARLITE a je modifikací programu DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and ExploRation) podporovaného NASA. Na rozdíl od DE-STAR, který již Lenta.ru podrobně popsal v souvislosti s konceptem mise vyvíjené týmem Lyubin s cílem poslat malou automatickou stanici na Alpha Centauri, DE-STARLITE zahrnuje použití mnohem méně výkonných laserů, které nepracují z povrchu planety nebo blízkozemské trajektorie a v bezprostřední blízkosti asteroidu (několik kilometrů nebo více).

Na rozdíl od programu ARM vyvinutého NASA k zachycení asteroidu o průměru 5-10 metrů a jeho doručení na oběžnou dráhu Měsíce je projekt DE-STARLITE navržen tak, aby mírně odchýlil nebeské těleso od jeho původní trajektorie.

Loď DE-STARLITE dodá k asteroidu pole laserů systému DE-STAR-0 o výkonu sto kilowattů (nejslabší z rodiny DE-STAR). Systém vyvíjený Lubinovým týmem nepřekračuje podle jeho tvůrců technická a designová omezení, která NASA ukládá (Asteroid Redirect Mission). Koncepčně je loď uspořádána následovně. Vpředu je centrální část aparátu tvořena fázovaným anténním polem o průměru až 4,5 metru (přibližně stejný průměr lodi ve složeném stavu). Zezadu a po stranách - iontové motory, po stranách - dvojice radiátorů (nahoře a dole) a fotovoltaické baterie (vpravo a vlevo). V kapotáži hlavy nosné rakety jsou panely a radiátory instalovány ve složeném stavu. Panely se nasazují z přední části lodi, radiátory zezadu.

Publikovaná práce uvažuje o solárních panelech americké společnosti Orbital ATK. Jejich protějšek (předchozí generace) byl instalován na přistávací modul Phoenix Mars. Průměr panelů je 15 metrů, výkon 50 kilowattů. Účinnost - 35 procent (a podle Lyubina 50 procent za pět let). Laserově fázované anténní pole stačí k zahřátí povrchu nebeského tělesa na 2,7 tisíce stupňů Celsia a zahájení ablace. V minimální verzi (s průměrem mřížky jeden metr) systém umožňuje získat na asteroidu ze vzdálenosti deseti kilometrů laserovou skvrnu o průměru deset centimetrů.

Obrázek: Q. Zhang

Zvětšení velikosti mřížky (při zachování vzdálenosti mezi stanicí a asteroidem) bude vyžadovat větší počet prvků a dá větší plochu skvrny. Celkem je v mřížce o průměru dva metry 19 prvků, z nichž každý vyvine výkon až tři kilowatty. Radiátor ve tvaru Z je rozložen na 18 segmentů o ploše 4,8 metrů čtverečních. Radiátorové panely se budou otáčet kolem své osy a budou kolmé na sluneční disk. Modulární povaha systému DE-STAR-0 umožňuje škálování DE-STARLITE na požadovanou kapacitu a velikost. Zejména dvojice solárních panelů o průměru 30 metrů je schopna vyvinout výkon až megawatt. Možná omezení jsou spojena s vysokými náklady na laserové pole a odpalovací služby.

Atlas V 551 je schopen dopravit 18,5 tuny (13,2 tisíc dolarů za kilogram) na nízkou oběžnou dráhu Země (od 160 do dvou tisíc kilometrů od povrchu planety), SLS Block 1 - 70 tun (18,7 tisíc dolarů za kilogram), Falcon Těžký - 53 tun (1,9 tisíc dolarů za kilogram) a Delta IV Heavy - 28,8 tun (13 tisíc dolarů za kilogram). Průměr hlavové kapotáže pro rakety je standardní (pět metrů nebo o něco více), kromě supertěžkého a nejdražšího z uvedených SLS Block 1, který ho má rovných 8,4 metru. V základní konfiguraci těmto parametrům vyhovují rozměry (4,6 x 12,9 metru ve složeném stavu) a hmotnost lodi DE-STARLITE.

Kosmická loď DE-STARLITE má být vypuštěna pomocí standardní nosné rakety na kapalné palivo a doprava na LEO bude probíhat pomocí iontových motorů, které se budou podílet i na manévrování stanice v blízkosti nebeského tělesa. Vědci a inženýři poznamenávají, že schopnosti amerických a evropských raket Atlas V 551, Ariane V a Delta IV Heavy a také budovaných Falcon Heavy a SLS (Space Launch System) umožňují zahájit misi již dnes. Ruské těžké rakety Proton-M a Angara-A5 Lyubin ve své práci nepočítal. Výzkumníci odhadli náklady na americké startovací služby, které měly dostat kosmickou loď DE-STARLITE na oběžnou dráhu.

Směrová destrukce a vychýlení trajektorie asteroidu typu (99942) Apophis (o průměru až 325 metrů) na vzdálenost dvou poloměrů Země může trvat 15 let s výkonem laserového systému DE-STARLITE jednoho sto kilowattů (s účinností 35 procent). K dosažení stejného za pět let by bylo zapotřebí 870 kilowattů energie. Poprvé objevený v roce 2003 PHO vyděsil vědce: výpočty ukázaly vysokou pravděpodobnost, že se v roce 2036 srazí se Zemí. Moderní data tuto pravděpodobnost stotisíckrát snížila.

Metoda navržená Lyubinem funguje v případě včasné detekce POE, která je stále extrémně vzácná (zejména při pozorování pozemními prostředky). Každý rok má NASA asi 1,5 tisíce objektů v blízkosti Země. Agentura v současné době soustředí své úsilí na nalezení menších asteroidů o průměru menším než 90 metrů. NASA věří, že se jí podařilo detekovat přibližně 90 procent nebeských těles větších než 90 metrů v průměru. Většina nových objektů v blízkosti Země je detekována méně než 15 dní před jejich přiblížením k Zemi. Srážka velkého asteroidu s planetou je jen otázkou času. S největší pravděpodobností budou muset další generace pozemšťanů vyřešit praktický úkol zbavit se této hrozby. I nyní je však rozumné přestat hrát ruletu a začít přijímat opatření k eliminaci nebezpečí asteroid-kometa.

Asteroidy jsou skutečnou hrozbou pro Zemi. Vědci přišli na desítky způsobů, jak změnit dráhu nebeských těles. TNENERGY vypráví více o projektech určených k záchraně naší planety před asteroidy

Dopad

Meteorit Tunguska explodoval 17. června 1908 nad tajgou na Sibiři ve výšce několika kilometrů. Síla výbuchu se odhaduje na 40-50 megatun, což odpovídá energii nejsilnější z odpálených vodíkových bomb. Podle jiných odhadů síla výbuchu odpovídá 10-15 megatunám.

Dopad je dopad asteroidu (v zásadě jakékoli velikosti) na Zemi, po kterém následuje uvolnění jeho kinetické energie do atmosféry nebo na povrch. Čím menší je energetický dopad, tím častěji k němu dochází. Energie nárazu je dobrý způsob, jak určit, zda je vesmírné těleso pro Zemi nebezpečné nebo ne. První takový práh je někde kolem 100 kilotun ekvivalentu TNT uvolněné energie, kdy přilétající asteroid (který se po vstupu do atmosféry začne nazývat meteorit) přestane být omezen na dopad na YouTube, ale začne přinášet potíže.

Simulace atmosférické exploze tunguzského metioritu

Dobrým příkladem takové prahové události je Čeljabinský meteorit z roku 2014 - malé těleso s charakteristickými rozměry 15 ... 20 metrů a hmotností ~ 10 tisíc tun způsobilo svým šokem škodu za miliardu rublů a zranilo ~ 300 lidí. mávat.

Výběr videí z pádu Čeljabinského metioritu.

Čeljabinský meteorit však mířil velmi dobře a celkově nijak zvlášť nenarušil život ani Čeljabinsku, nemluvě o celé Zemi. Pravděpodobnost náhodného zasažení hustě obydlené oblasti při srážce s naší planetou je asi pár procent, takže skutečný práh nebezpečných objektů začíná s výkonem 1000krát větším - asi stovky megatun, což je charakteristická energie dopadu pro tělesa ráže 140- 170 metrů.

Na rozdíl od jaderných zbraní je uvolňování energie meteoritů více rozprostřeno v prostoru a čase, a proto je o něco méně smrtelné. Na obrázku je test Ivy Mike, 10 megatun.

Takový meteor má poloměr zničení sto kilometrů a úspěšné přistání může ukončit mnoho milionů životů. Ve vesmíru jsou samozřejmě kameny i větší velikosti - 500metrový asteroid zařídí regionální katastrofu, která zasáhne oblast tisíce kilometrů od místa svého pádu, jeden a půl kilometru dokáže vymazat život z čtvrtinu povrchu planety a 10kilometrový asteroid zařídí nové hromadné vymírání a definitivně zničí civilizaci.

Nyní, když jsme zkalibrovali úroveň armagedonu podle velikosti, přejděme k vědě.

Blízké zemské asteroidy

Je zřejmé, že impaktorem se může stát pouze asteroid, jehož dráha bude v budoucnu protínat dráhu Země. Problém je v tom, že takový asteroid musíte nejprve vidět, poté s dostatečnou přesností změřit jeho dráhu a namodelovat jej do budoucnosti. Až do 80. let se počet známých asteroidů, které křižovaly oběžnou dráhu Země, pohyboval v desítkách a žádný z nich nepředstavoval nebezpečí (neproletěl blíže než 7,5 milionu kilometrů od oběžné dráhy Země při modelování dynamiky řekněme 1000 let dopředu) . Studium nebezpečí asteroidů bylo proto zaměřeno především na pravděpodobnostní výpočet – kolik těles větších než 140 metrů může být na oběžných drahách protínajících Zemi? Jak často dochází k dopadům? Nebezpečí bylo odhadnuto pravděpodobnostně „v příštím desetiletí dosáhnout dopadu s kapacitou více než 100 megatun je 10^-5“, ale pravděpodobnost neznamená, že zítra nezažijeme globální katastrofu.

Výpočet pravděpodobné frekvence dopadů v závislosti na energii. Na svislé ose je frekvence „případů za rok“, na vodorovné - síla nárazu v kilotunách. Vodorovné pruhy - tolerance na hodnotě. Červené značky - pozorování skutečných dopadů s chybou.

Kvalitativní a kvantitativní růst však vede k rychlému nárůstu počtu detekovaných blízkozemních objektů. Objevení se v 90. letech CCD matic na dalekohledech (které zvýšily jejich citlivost o 1-1,5 řádu) a zároveň automatické algoritmy pro zpracování snímků noční oblohy vedly ke zvýšení míry detekce asteroidů (mj. blízkozemské) o dva řády na přelomu století.

Dobrá animace detekce a pohybu asteroidů od roku 1982 do roku 2012. Blízkozemní asteroidy jsou zobrazeny červeně.

V letech 1998-1999 přichází do provozu projekt LINEAR - dva robotické dalekohledy s aperturou pouze 1 metr, vybavené pouze 5megapixelovou (později pochopíte, kde "všechno") maticí, s úkolem detekovat co nejvíce asteroidů a komety jak je to možné, včetně .h. blízkozemě. Nejednalo se o první projekt tohoto druhu (před pár lety byl ještě docela úspěšný NEAT), ale o první projekt speciálně navržený pro tento úkol. Dalekohled se vyznačoval následujícími vlastnostmi, které se pak staly standardem:

Speciální astronomické pole CCD s podsvícením pixelů, které zvýšilo jeho kvantovou účinnost (počet zaznamenaných dopadajících fotonů) na téměř 100 %, oproti 30 % u standardních neastronomických.

Širokoúhlý dalekohled, který umožňuje zachytit velmi velký povrch oblohy v noci

Soukromá kadence - dalekohled vyfotografoval stejnou oblast oblohy 5x během noci s odstupem 28 minut a tento postup opakoval za dva týdny. Expozice snímku byla v tomto případě pouhých 10 sekund, poté se dalekohled přesunul na další pole.

Speciální algoritmy, které odečítaly hvězdy ze snímku podle katalogu (to byla inovace) a hledaly pohybující se skupiny pixelů s určitou úhlovou rychlostí.

Původní složený z 5 snímků dalekohledu LINEAR a po zpracování algoritmem. Červený kruh je blízkozemní asteroid, žluté kruhy jsou asteroidy hlavního pásu.

Samotný dalekohled LINEAR, který se nachází ve White Sands v Novém Mexiku.

LINEAR se stane hvězdou první velikosti hledání asteroidů a během příštích 12 let najde 230 000 asteroidů, z nichž 2 300 překročí oběžnou dráhu Země. Díky dalšímu projektu MPC (Minor Planet Center) jsou informace o nalezených kandidátech na asteroidy distribuovány do různých observatoří pro další měření drah. V roce 2000 začne fungovat podobný automatizovaný průzkum oblohy Catalina (který bude více zaměřen na vyhledávání objektů v blízkosti Země a najde je ve stovkách ročně).

Počet blízkozemních asteroidů objevených různými projekty podle let

Postupně se odhady pravděpodobnosti Armagedonu obecně začnou podřizovat odhadům pravděpodobnosti smrti konkrétního asteroidu. Mezi prvními stovkami a poté tisíci blízkozemních asteroidů se rozlišuje přibližně 10 %, jejichž oběžné dráhy jsou blíže než 0,05 astronomické jednotky od oběžné dráhy Země (přibližně 7,5 milionu km), přičemž velikost asteroidu by měla přesáhnout velikost 100-150 metrů (absolutní hvězdná velikost tělesa sluneční soustavy H<22).

Koncem roku 2004 NASA oznámila světu, že asteroid Apophis 99942, objevený na začátku roku, měl šanci 1 ku 233, že v roce 2029 zasáhne Zemi. Asteroid má podle moderních měření průměr asi 330 metrů a odhadovanou hmotnost 4 miliony tun, což dává přibližně 800 megatun energie výbuchu.

Radarový snímek asteroidu Apophis. Měření trajektorie radarem na observatoři Arecibo umožnilo zpřesnit dráhu a vyloučit možnost srážky se Zemí.

Pravděpodobnost

Na příkladu Apophise však vyplula na povrch samotná pravděpodobnost, že se konkrétní těleso stane impaktorem. Když známe dráhu asteroidu s konečnou přesností a znovu integrujeme jeho trajektorii s konečnou přesností, do okamžiku potenciální srážky lze odhadnout pouze elipsu, která bude zahrnovat řekněme 95 % možných trajektorií. Jak se zpřesňovaly parametry oběžné dráhy Apophisu, elipsa se zmenšovala, až z ní definitivně vypadla planeta Země a nyní je známo, že 13. dubna 2029 asteroid proletí ve vzdálenosti minimálně 31 200 km od Zemský povrch (ale opět se jedná o nejbližší okraj chybové elipsy).

Ukázka toho, jak se trubice možných drah asteroidu Apophis zmenšovala v okamžiku možné kolize při zpřesňování parametrů dráhy. V důsledku toho nebyla Země ovlivněna.

Další zajímavou ilustrací na Apophisu je výpočet možných kolizních bodů (s přihlédnutím k nejistotě) pro srážku v roce 2036. Zajímavé je, že trajektorie procházela poblíž místa pádu tunguzského meteoritu.

Mimochodem, pro rychlé posouzení relativní nebezpečnosti blízkozemních asteroidů byly vyvinuty dvě stupnice – jednoduchá Turínská a složitější Palermo. Turin jednoduše vynásobí pravděpodobnost srážky a velikost odhadovaného tělesa a přiřadí mu hodnotu od 0 do 10 (například Apophis na vrcholu pravděpodobnosti srážky měl 4 body) a Palermo vypočítá logaritmus poměru pravděpodobnosti. dopadu konkrétního tělesa s pravděpodobností pozadí dopadu takové energie ode dneška do okamžiku možných kolizí.

Kladné hodnoty na palermské škále zároveň znamenají, že jedno tělo se stává významnějším potenciálním zdrojem katastrofy než všechny ostatní – objevené i neobjevené dohromady. Dalším důležitým bodem palermské škály je aplikovaná konvoluce pravděpodobnosti dopadu a jeho energie, která dává spíše kontraintuitivní křivku míry rizika od velikosti asteroidu - ano, 100metrové kameny nejsou schopny způsobit významné škody , ale je jich hodně a poměrně často vypadávají, obecně nesou více potenciálních obětí než 1,5 kilometroví „zabijáci civilizací“.

Vraťme se však do historie objevů blízkozemních asteroidů a mezi nimi potenciálně nebezpečných objektů. V roce 2010 byl uveden do provozu první dalekohled systému Pan-STARRS s ultraširokoúhlým dalekohledem s aperturou 1,8 metru, vybavený maticí 1400 megapixelů!

Fotografie galaxie Andromeda z dalekohledu Pan-STARRS 1, která umožňuje odhadnout její široký úhel. Pro srovnání je do pole vepsán úplněk a barevné čtverečky – „obvyklé“ zorné pole velkých astronomických dalekohledů.

Na rozdíl od LINEAR pořizuje 30sekundové snímky s hloubkou pohledu 22 hvězd. magnituda (tj. mohla detekovat asteroid o velikosti 100–150 metrů na vzdálenost 1 astronomické jednotky, oproti kilometrovému limitu na tuto vzdálenost pro LINEAR) a vysoce výkonný server (1480 jader a 2,5 petabajtů pevných disků) slaví 10. terabajtu na seznam přechodných jevů. Zde je třeba poznamenat, že hlavním účelem Pan-STARRS není hledání blízkozemských objektů, ale hvězdná a galaktická astronomie – hledání změn na obloze, jako jsou vzdálené supernovy, nebo katastrofické události v blízkých binárních systémech. V tomto klamném dalekohledu však byly během roku objeveny stovky nových blízkozemních asteroidů.

Server Pan-STARRS. Obecně se dá říct, že fotka je už v roce 2012, dnes se projekt docela rozšířil, přibyl druhý dalekohled, další dva jsou ve výstavbě.

Další misí, která stojí za zmínku, je vesmírný teleskop NASA WISE a jeho rozšíření NEOWISE. Toto zařízení pořizovalo snímky ve vzdálené infračervené oblasti a detekovalo asteroidy podle jejich IR záře. Obecně řečeno, původně bylo zaměřeno na hledání asteroidů za oběžnou dráhou Neptunu - objektů Kuiperova pásu, rozptýleného disku a hnědých trpaslíků, ale v prodlužovací misi poté, co dalekohledu došla chladicí kapalina a jeho teplota se pro původní úkol stala příliš vysokou , to Teleskop našel asi 200 blízkozemních těles.

Výsledkem je, že za posledních 30 let vzrostl počet známých blízkozemních asteroidů z ~50 na 15 000. Z nich je v současnosti 1763 uvedeno jako potenciálně nebezpečné objekty, přičemž žádný z nich nemá na Turíně a Turíně hodnocení vyšší než 0. Palermské váhy.

Spousta asteroidů

Je to hodně nebo málo? Po misi NEOWISE NASA znovu odhadla počet modelů asteroidů následovně:

Zde na obrázku jsou známé blízkozemní asteroidy (nejen nebezpečné objekty) zobrazeny šedě, obrysy jsou hodnocením existujících, ale nenalezených. situace v roce 2012.

Moderní syntetické modelování umožňuje nejen přesněji odhadnout celkový počet, ale také modelovat pravděpodobnost detekce a tím objasnit podíl objevených asteroidů.

Červené a černé křivky jsou modelové odhady počtu těles různých velikostí na oběžných drahách v blízkosti Země. Modré a zelené tečkované čáry představují detekované číslo.

Černá křivka z předchozího obrázku ve formě tabulky.

Zde v tabulce jsou velikosti planetek uvedeny v jednotkách H - absolutní hvězdné velikosti pro objekty ve sluneční soustavě. Hrubý převod na velikost je proveden pomocí tohoto vzorce a z něj můžeme usoudit, že známe více než 90 % blízkozemských objektů větších než 500 metrů a přibližně poloviční velikosti apofysu. U těles od 100 do 150 metrů je známo jen asi 35 %.

Můžeme si však připomenout, že před ubohými 30 lety bylo známo asi 0,1 % nebezpečných objektů, takže pokrok je působivý.

Další odhad podílu objevených asteroidů v závislosti na velikosti. U těles o velikosti 100 metrů bylo dnes odhaleno několik procent z celkového počtu.

Tím však příběh nekončí. Dnes se v Chile staví teleskop LSST, další dalekohled pro průzkum monster, který bude vyzbrojen 8metrovou optikou a 3,2 gigapixelovým fotoaparátem. Během několika let, počínaje rokem 2020, by měl pořídit asi 7 petabajtů snímků LSST a měl by detekovat ~ 100 000 blízkozemních asteroidů, což určuje oběžné dráhy téměř 100 % těles nebezpečné velikosti.

LSST má mimochodem velmi neobvyklý optický design, kde je třetí zrcadlo umístěno ve středu prvního.

Pracovním nástrojem LSST je 3,2 gigapixelový fotoaparát chlazený na -110 C s zornicí 63 cm.

Je lidstvo spaseno? Spíš ne. Existuje třída kamenů, které jsou na vnitřních drahách Země v rezonanci 1:1, které jsou ze Země velmi obtížně viditelné, existují dlouhoperiodické komety - obvykle relativně velká tělesa s velmi vysokými rychlostmi vzhledem k Zemi (tedy potenciálně velmi výkonné impaktory), kterých si dnes můžeme všimnout maximálně 2-3 roky před srážkou. Ve skutečnosti však poprvé za poslední tři století, od doby, kdy se zrodila myšlenka srážky Země s nebeským tělesem, budeme mít za pár let databázi trajektorií drtivého počtu nebezpečných tělesa nesoucí Zemi.

Jak se zachránit?

Než budeme hovořit o metodách vychylování potenciálních impaktorů, je nutné se znovu podívat na situaci, která z malých těles Sluneční soustavy jsou nebezpečná. Pro začátek si rozdělme všechna malá tělesa obíhající kolem Slunce do skupin podle orbitálních parametrů a vybereme z nich několik skupin - Blízkozemní asteroidy, Asteroidy hlavního pásu, Kentauři, Objekty Kuiperova pásu.

Největší z potenciálně nebezpečných blízkozemních asteroidů - 4179 Tautatis

Dráhu Země protínají z 99,5 % blízkozemní asteroidy, jejichž dráha leží někde mezi pásem asteroidů a vnitřní částí sluneční soustavy (samozřejmě uvnitř oběžné dráhy Země). Kvantitativně se však jedná o jednu z nejmenších skupin asteroidů. Dnes je tedy známo asi 15 000 blízkozemních asteroidů a více než 800 000 asteroidů hlavního pásu. Dráhy asteroidů hlavního pásu jsou však stabilizovány Jupiterem a Uranem a pouze v důsledku spíše vzácných srážek se mohou dostatečně velké úlomky přesunout na nebezpečné dráhy. Proto i přes velký počet nepředstavují asteroidy hlavního pásu pro Zemi výrazné nebezpečí.

Dalším nejvýznamnějším zdrojem nebezpečných těles je skupina Kentaurů - vnitřní část Kuiperova pásu, která se nachází mezi drahami Jupitera a Neptunu. Jedná se o dynamicky nestabilní území, ze kterého jsou malá tělesa v interakci s obřími planetami dříve či později vyvržena do Sluneční soustavy nebo z ní, a právě Kentauři jsou hlavním zdrojem krátkoperiodických komet. Tato skupina těles, mnohem obtížněji detekovatelná než asteroidy hlavního pásu nebo dokonce blízkozemské planetky, je zdrojem téměř 0,5 % průsečíků malých těles zemské oběžné dráhy (mluvíme o těch Centaurianech, jejichž perihelium se posunulo na oběžnou dráhu Země a afélium zůstalo někde poblíž oběžné dráhy Jupitera, pokud se afélio také posune do Sluneční soustavy, přejde objekt do skupiny blízkozemních asteroidů).

Různé skupiny vnějších asteroidů. Světle hnědé jsou objekty Scattered Disk, modré jsou Kuiperovy pásy. Světle a tmavě zelená - Kentauři, šedá - Trojané. Červené tečky - Jupiter, Saturn, Uran, Neptun, žlutý kruh, přestože odpovídá Slunci, je asi 1,5x větší než oběžná dráha Země. Dá se pochopit, že pro asteroid z vnějších částí Sluneční soustavy je těžké zasáhnout Zemi, která je 10 000krát menší než průměr jeho oběžné dráhy.

A konečně vnější části Sluneční soustavy – Kuiperův pás, rozptýlený disk a Oortův oblak také periodicky posílají do centra „dary“, zvané dlouhoperiodické komety (jsou definovány jako komety s oběžnou dobou delší než 200 let). Navzdory gigantickým odhadům celkového počtu těles v těchto skupinách však dynamika oběžné dráhy a nízké rychlosti vedou k tomu, že ročně na oběžnou dráhu Země nevletí více než 3 podobné objekty s potenciálně nebezpečnými velikostmi – ve skutečnosti proti Na pozadí tisíců přeletů blízkozemních asteroidů je pravděpodobnost srážky s takovou kometou asi 0,1 %. Vrátíme se však k objektům z Kuiperova pásu a Oortova oblaku a nyní budeme hovořit o metodách vychýlení nového „standardního“ asteroidu.

Poté, co astronomové „odfiltrovali“ všechny blízkozemské objekty o velikosti > 1 km (dnes je známo 157 těles větších než 1 km na drahách protínajících se se Zemí a toto číslo již několik let prakticky neroste), standardní cíl na kterým začali trénovat své Myšlenkou vynálezců různých způsobů vychylování asteroidů byl senzační Apophis – největší cíl co do velikosti a oběžné dráhy, který astronomové pravděpodobně dříve nebo později najdou.

V současné době bylo vynalezeno několik desítek způsobů, jak změnit dráhu asteroidů. Uveďme nejrozvinutější z nich v pořadí zvyšování efektivity. Účinnost bude definována jako hmotnost kosmické lodi, která vychýlí asteroid v místě požadovaného vychýlení (minimálně ~20 000 km).

Chemické raketové motory namontované na asteroidu. Z výhod jen to, že jsou po ruce a dobře známé. Pro poskytnutí minimálního impulsu (obvykle odhadovaného na ~ 0,3 m/s) potřebuje 10-50 milionů tun asteroidu dodat několik desítek tisíc tun paliva – což znamená zvednout stovky tisíc tun na nízkou oběžnou dráhu Země. Obecně tato možnost nemá žádné výhody, které by kompenzovaly tak přemrštěné náklady.

Elektroproudové motory, také instalované na asteroidu. Na jedné straně může být hmotnost paliva v řádu desítek tun, protože specifický impuls ERE je konfigurovatelný. Na druhou stranu je tu vážné mínus v podobě rotace asteroidu – motory dokážou malou část času dávat impuls správným směrem. Obvykle se spolu s impulsním působením zvažují také možnosti předběžného zastavení rotace asteroidu nebo precese rotační osy tak, aby se shodovala se směrem, kde je vyvíjen tah (tj. PS se v tomto případě přesune k pólu , přesněji tyč na PS). Obecně platí, že pokud máme mnoho desetiletí, pak je to nejrealističtější varianta – technologie jsou víceméně připraveny.

Výsledek modelování využití kosmické lodi s elektrickým pohonným motorem k potenciálnímu Apophisovi. Jedna osa ukazuje čas od okamžiku objevu, přičemž prvních 1000 dní je vytvoření, start a let k asteroidu a poté doba expozice. Na druhé ose - dostupná hmotnost aparátu v desítkách tun. Na třetím - dosažená odchylka asteroidu od počáteční trajektorie.

Toto řešení má však docela zajímavý obrat, nazývaný „gravitační tah“. Zde neinstalujeme pohonný systém s nádržemi na povrch, ale zavěsíme jej nedaleko od asteroidu, čímž zabráníme jeho přitažení k asteroidu tahem motorů. Vzájemná přitažlivost postupně vytahuje kámen z oběžné dráhy (ano, ano!) a dělá práci, kterou potřebujeme. Zde je nejdůležitější, aby trysky z motorů nezasáhly asteroid, je nutné umístit naše dálkové ovládání pod úhly k linii spojující kosmickou loď a asteroid. Obecně je účinnost na kilogram nižší než u řešení č. 2, ale o rotaci kosmického tělesa se nestaráme – a práce se provádí 24x7, takže tímto způsobem je možné zkrátit dobu, po kterou tělo bude vzato z nebezpečné trajektorie.

Podobné modelování pro gravitační remorkér.

Dopad dopad. Právě přetaktovaná záslepka rychlostí několika km/s narazí do asteroidu a dá mu impuls. Dobré řešení pro všechny (a již jednou implementované pro účely výcviku na kometě Tempel v roce 2005), s výjimkou nízké účinnosti. Pokud vezmeme ten samý trpělivý Apophis, pak by vesmírná loď vážící 100 tun, do ní správně najetá již 20 let před srážkou (připomínám, že zpočátku měla NASA 25 let od detekce do možné srážky, která se pak stala nemožnou) způsobit jeho odchylku pouze 12000 km. Ten se sice rovná průměru Země, tzn. zdá se to jistě dost, takové přesnosti jsou někde na hranici chyb měření a modelování, tzn. Chtěl bych mít možnost stáhnout karoserii na 20-30-40tis km.

Modelování pro dopadové kosmické lodě.

Další nápad je mnohem méně propracovaný, ale docela krásný. K odstraněnému asteroidu umístíme zaostřovací zrcadlo, které ohřeje bod na povrchu řekněme na 1600C - v tomto případě se i olivín, který se skládá převážně z planetek S a C, začne intenzivně odpařovat do vakua a vytváří tah. Zásadním problémem může být pouze rychlá rotace asteroidu – pokud se skvrna nestihne zahřát, pak nedostaneme tah. Přesto je zde spousta technických problémů: je nutné přesně držet zrcátko ve správné poloze, přeostřovat náš paprsek na různé vzdálenosti (protože asteroid není ideální koule, ale hrbolatý kámen), nakonec, nafukovací zrcadla o průměru 50 ... 100 metrů se nikdo nedal do prostoru s optickou kvalitou povrchu. Ale teoretická účinnost této metody je velmi vysoká, je vyšší než u jaderného bombardování (!).

Modelování pro solární koncentrátor. Zde "Plateau" - překročení vzdálenosti deviace nebezpečného objektu za oběžnou dráhu Měsíce, po kterém se simulace zastavila. Je vidět, že se stejnou hmotností přístroje ~10 tun si dokáže poradit i s poměrně velkými asteroidy.

Ještě teoretičtější je myšlenka „hromadného řidiče“ – elektromagnetického katapultu, který vrhá kusy asteroidu, a dává mu tak impuls správným směrem. Na první pohled dobrý nápad, který se obejde i bez reaktivní hmoty přivezené ze Země, ale samozřejmě vyžaduje velké množství nejrůznějších strojů pracujících na asteroidu - samotný katapult, „roboťáci“, továrna to dělá skořápky, oprava toho všeho. Dodnes neexistují ani prototypy takové techniky, nicméně její vývoj neuškodí, i když asteroidy nebude třeba nikdy takto vychylovat.

Modelování pro katapult - je vidět, že účinnost tohoto schématu rychle klesá s úbytkem hmotnosti kosmické lodi, ale přesto je velmi vysoká.

Pokud však chceme minimalizovat nejen reaktivní hmotu, ale i strojní zařízení, pak je tu možnost pohybu asteroidů vlivem YORP efektu. Zhruba se bavíme o tom, že rotující kámen je na jedné straně vyhřívaný a na druhé studený, takže na IR fotonech dochází k asymetrii tahu v důsledku jakéhosi „fotonového motoru“. Tento efekt je malý, ale natřením asteroidu reflexní a absorbující barvou je možné dosáhnout posunů tisíců a desetitisíců kilometrů v průběhu desetiletí. Ale pouze pro malé asteroidy, ne větší než 150 m, protože pro YORP efekt je důležitý poměr plochy k objemu. Odhaduje se, že na nebezpečný asteroid o velikosti ~100 metrů jsou potřeba pouze 2-3 tuny nátěru dvou barev, tzn. taková kosmická loď-malíř bude s největší pravděpodobností schopen vypustit dostupné nosiče.


Vysvětlení jedné z hlavních částí YORP - Yarkovského efektu, který způsobuje orbitální posun.

Blížíme se k tématu blogu – superpovrchový jaderný výbuch. Hustota energie v jaderné zbrani umožňuje dělat zázraky a v mžiku přenést velmi slušný impuls. Jaderné hlavice, zejména proti tělesům o průměru menším než 1 kilometr, mají účinek i v případě, že do případné srážky se Zemí nezbývá mnoho času. Je však zajímavé, že výsledek výrazně závisí na výšce výbuchu nad povrchem a kanálech pro uvolnění energie z jaderného výbušného zařízení. Pokud předpokládáme, že hlavice má parametry R-36M ICBM AP, tzn. výkon je 750 kt a hmotnost 600 kg, pak bude hybnost přenesená na asteroid Apophis ~0,3 m/s při optimální detonační výšce 48 metrů. To znamená, že asteroid uletí do vzdálenosti 20 000 km za ~2 roky. Značná část hybnosti se překvapivě přenáší zahřátím a sublimací povrchu neutronovým zářením - rentgenové záření se z povrchu pohltí v příliš tenké vrstvě a spíše ho přehřeje, ale neutrony se ukazují jako optimální. Tito. okamžitě je vidět optimalizační cesta - dvoustupňové termonukleární hlavice o maximální hmotnosti, kterou je technicky možné poslat k asteroidu, v extrémní verzi - s palivem deuterium-tritium, a nikoli deuterium-lithium (které produkuje mnohem méně neutronů).

Podobná simulace pro jaderné bombardování.

Konečně poslední vybranou možností je pohřbený jaderný výbuch. Jestliže to bylo dříve chápáno jako vyvrtání určité studny na asteroidu, kde je položena nálož, nyní modelování ukazuje, že umístění jaderné bomby uvnitř impaktoru letí do těla rychlostí několika km/s a detonuje jen několik metrů pod povrchem v kráteru poskytuje přibližně stejný puls. Tentokrát to zajišťuje masa trosek s průměrnou rychlostí ~ 80-100 m/s, což znamená mnohem vyšší využití energie jaderné nálože - k odražení asteroidu s hmotností strádajícího Apophis (doufám, že na Apophisu nikdo nečte odbornou literaturu o ochraně před asteroidy) na vzdálenost 20 000 km od zaměřovacího bodu k Zemi je nyní možné za 10-15 dní (!). V současné době je tato možnost ultimátem, včetně zajištění možného úniku před dlouhoperiodickými kometami. Dovolte mi, abych vám připomněl, že takové komety, i když jsou velmi nepravděpodobnými kandidáty na Apokalypsu, jsou nedetekovatelné dříve než 9-12 měsíců před datem dopadu, ačkoli průzkumný dalekohled o průměru 12-15 metrů nebo vesmírný dalekohled by toto období mohl výrazně prodloužit. .

Malý kulovitý asteroid ve vakuu a počáteční fáze exploze impaktoru o síle 50 kt. Po 30 milisekundách z kamene zůstanou rohy a nohy.

Je pravda, že je třeba připomenout několik nevýhod pohřbeného jaderného výbuchu. V prvé řadě jde o závislost impulsu výbuchu na vnitřní stavbě těla, určité množství úlomků, které přesto dopadají na zem (avšak tělesa menší než 10 metrů, jak víme, jsou téměř zcela bezpečná - je nepravděpodobné, že by se v důsledku exploze objevily úlomky větší než tato velikost) , no a tradiční špatná sofistikovanost takových kosmických lodí, i když jak se na to dívat - zdá se, že armáda má jaderné reentranty, které jdou hluboko do zem při rychlosti několika km/s (pamatujte soud takový se zrychlením na raketovém vozíku na kolejišti do 2 km/s?).

Odhadovaný spad trosek (nejasné velikosti), když je Apophis odkloněn pohřbeným jaderným penetrátorem 20 dní před dopadem.

Další spíše fatální nevýhodou jaderných zbraní pro odražení asteroidové hrozby je mnohá politická a bezpečnostní omezení pro použití jaderných zbraní ve vesmíru. Doposud existují pouze mechanismy, jak čelit vypuštění jaderné bomby na asteroid, a neexistují žádné mechanismy pro rychlou realizaci tohoto úkolu. A pokud čas není důležitý, pak, jak vidíme, existují metody, které nejsou horší a někde zajímavější.

Kovový asteroid Psyche podle představ umělce.

Mezitím dostávají peníze pouze dalekohledy a výzkumné mise k asteroidům - dnes Dawn, který navštívil Ceres a Vesta, čínský přístroj Chane-2, proletěl kolem asteroidu 4179 Tautatis, programy pro návrat vzorků z asteroidů Hayabusa-2 do 162173 Ryugu (také potenciálně nebezpečný objekt) a OSIRIS-REx od 101955 Bennu (další z největších asteroidů potenciálně nebezpečných pro Zemi – všimli jste si trendu?). Zrovna nedávno si NASA také vybrala pro financování orbiteru k jednomu z největších asteroidů hlavního pásu 16 Psyche (jeho zvláštností je, že se skládá téměř výhradně z kovu - železa, niklu a kobaltu, o hmotnosti několika set miliard tun). ) a průletová mise 6 asteroidů z Trojanů - těles uzavřených v Lagrangeových bodech na oběžné dráze Jupiteru.

P.S. Existuje poměrně zábavný simulátor dopadu, který vám umožní vypočítat následky srážek Země s asteroidy. Nepříliš vizuální (závěry v textu), ale velmi detailní z hlediska důsledků.

A toto je velmi čerstvé video z okolí Archangelska:

„Chceme změnit oběžnou dráhu tohoto satelitu,“ říká Patrick Michel, hlavní vědec z Národního centra pro vědecký výzkum Francie a jeden z vedoucích týmu Aida, „protože oběžná rychlost satelitu kolem hlavního tělesa je pouze 19 centimetrů za sekundu." Dokonce i malé změny mohou být měřeny ze Země, dodává, a mění tak Didymoonovu oběžnou dobu o čtyři minuty.

Je také důležité zjistit, zda bude výbušný prvek fungovat. „Všechny modely kolizí, které vyvíjíme, jsou založeny na pochopení fyziky kolizí, která byla testována pouze v laboratorním měřítku na centimetrových terčích,“ říká Michel. Zda budou tyto modely fungovat na skutečných asteroidech, není zatím zcela jasné.

Johnson dodává, že tato technologie je nejvyspělejší - lidé již prokázali schopnost dosáhnout asteroidu, zejména pomocí mise Dawn do Ceres a mise Rosetta ke kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Kromě přiblížení hlavice existuje také gravitační přiblížení – jednoduše umístěte relativně masivní kosmickou loď na oběžnou dráhu poblíž asteroidu a nechte jejich vzájemnou gravitaci jemně navést objekt na novou dráhu. Výhodou této metody je, že ve skutečnosti stačí pouze dopravit kosmickou loď na místo určení. Mise NASA ARM by mohla tuto myšlenku nepřímo otestovat; součástí tohoto plánu je vrátit asteroid do blízkozemského prostoru.

Klíčovým prvkem takových metod však bude čas; sestavení vesmírné mise mimo oběžnou dráhu Země by trvalo dobré čtyři roky a kosmické lodi by trvalo rok nebo dva navíc, než by se dostala ke správnému asteroidu. Pokud je času málo, budete muset zkusit něco jiného.

Quichen Zhang, fyzik z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře, si myslí, že nám lasery pomohou. Laser nevyhodí asteroid do vzduchu jako nějaká Hvězda smrti, ale odpaří malou část jeho povrchu. Zhang a kolegové spolupracovali s experimentálním kosmologem Philipem Lubinem na prezentaci sady orbitálních simulací Astronomické společnosti Pacifiku.


Takový plán se může zdát neefektivní, ale pamatujte, že pokud začnete brzy a budete pracovat dlouhou dobu, můžete změnit průběh těla na mnoho tisíc kilometrů. Zhang říká, že výhodou laseru je, že na oběžné dráze Země lze postavit velký laser, aniž by bylo nutné letět k asteroidu. Laser s výkonem jednoho gigawattu, který funguje po dobu jednoho měsíce, dokáže přesunout 80metrový asteroid - jako meteorit Tunguska - dva poloměry Země (12 800 kilometrů). To stačí, aby nedošlo ke kolizi.

Další variantou tohoto nápadu je vyslání kosmické lodi vybavené méně výkonným laserem, která by se však v tomto případě musela dostat k asteroidu a sledovat jej relativně blízko. Vzhledem k tomu, že laser bude menší - v rozsahu 20 kW - bude muset fungovat mnoho let, ačkoli Zhangovy simulace ukazují, že satelit pronásledující asteroid by jej mohl vychýlit z kurzu za 15 let.

Zhang říká, že jednou z výhod využití oběžné dráhy Země je, že pronásledování asteroidu nebo komety není tak snadné, jak se zdá, i když jsme to již udělali. „Rosetta měla původně letět k jiné kometě (46P), ale zpoždění startu způsobilo, že se původní cíl vzdálil z atraktivní pozice. Pokud se ale kometa rozhodne zamířit k Zemi, nebudeme mít příležitost to změnit na lepší variantu. Sledování asteroidů není obtížné, ale přesto trvá nejméně tři roky, než se k němu dostanete.

Johnson si však všímá jednoho z největších problémů s používáním laseru jakéhokoli druhu: nikdo dosud nevypustil na oběžnou dráhu kilometr dlouhý objekt, natož laser nebo jejich řadu. „V tomto plánu je spousta nezralých momentů; není ani jasné, jak spolehlivě přeměnit sluneční energii na energii laseru tak, aby fungovala po dlouhou dobu.“

Existuje také „jaderná varianta“. Pokud jste viděli film Armageddon, zní vám tato možnost jednoduše, ale ve skutečnosti je mnohem složitější, než se zdá. „Musíte dopravit celou infrastrukturu,“ říká Massimiliano Vasile z University of Straitclyde. Navrhuje odpálit jadernou bombu v určité vzdálenosti od cíle. Stejně jako u laseru je plánem odpařit část povrchu, čímž se vytvoří tah a změní se dráha asteroidu. „Když odpálíte, získáte výhodu vysoké energetické účinnosti,“ říká.


Zatímco lasery a jaderné bomby mohou fungovat, když je asteroid blíže, i v těchto případech bude složení objektu důležité, protože teplota vypařování se bude u jednotlivých asteroidů lišit. Dalším problémem jsou létající sutiny. Mnoho asteroidů může být jednoduše sbírkou kamenů, které nedrží pohromadě příliš dobře. V případě takového předmětu nebude fungovat hlavice. Lepší by byl gravitační tah - nezávisí na složení asteroidu.

Každá z těchto metod však může narazit na poslední překážku: politiku. Smlouva o vesmíru z roku 1967 zakazuje používání a testování jaderných zbraní ve vesmíru a uvedení gigawattového laseru na oběžnou dráhu může některé lidi znervóznit.

Zhang poznamenává, že pokud se výkon orbitálního laseru sníží na 0,7 gigawattu, posune asteroid pouze o 0,3 poloměru Země – asi 1911 kilometrů. „Malé asteroidy, které mohou zničit město, jsou mnohem běžnější než ničitelé planet. Nyní si představte, že takový asteroid je na trajektorii vedoucí do New Yorku. V závislosti na okolnostech by pokus a částečně neúspěšný odklon asteroidu od Země mohl posunout místo dopadu například do Londýna. Pokud existuje nějaké riziko chyby, Evropané prostě nenechají USA odklonit asteroid.“

Takové překážky se obecně očekávají na poslední chvíli. "Tyto smlouvy mají mezeru," říká Johnson, když mluví o smlouvě o vesmíru a smlouvě o úplném zákazu jaderných zkoušek. Nezakazují odpalování balistických raket, které cestují vesmírem a mohou být vyzbrojeny jadernými zbraněmi. A ve světle potřeby chránit planetu mohou být kritici trpěliví.

Michel také poukazuje na to, že na rozdíl od jakékoli jiné přírodní katastrofy je tato něco, čemu se můžeme vyhnout. „Přirozené riziko je velmi nízké ve srovnání s tsunami a podobně. Ale v tomto případě můžeme udělat alespoň něco.“

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) oznámil test technologie, která pomůže zachránit Zemi před srážkou se smrtícími asteroidy. Velmi dobrý nápad, který v budoucnu zachrání celé lidstvo, řekl vědecký pozorovatel pro televizní kanál Kultura zpravodaji Federální tiskové agentury. Alexandr Galkin.

Nutnost

V tiskové zprávě expertů NASA se uvádí, že mluvíme o nejnovějším systému planetární obrany, který má pomocí kinetického úderu odklonit nebezpečné vesmírné objekty od Země.

"DART bude první misí NASA, která demonstruje technologii takzvaného kinetického úderu," řekl důstojník planetární obrany v ústředí NASA ve Washingtonu. Lynley Johnsonová.

Zaměstnanci americké vesmírné agentury hodlají otestovat svůj systém na malém blízkozemním asteroidu Didymus, který kolem Země proletí v říjnu 2022 a v roce 2024. Údaje o odchylce trajektorie satelitu budou přijímány a zpracovávány na Zemi tak, aby v budoucnu bylo možné odchýlit trajektorie asteroidů od naší planety

„Tady mluvíme o potenciálních zabijácích celého lidstva – dostatečně velkých asteroidech, které se pohybují směrem k Zemi a mohou na ni spadnout. Potřebujeme planetární obranný systém, abychom se vyhnuli opakování scénáře, kdy před 65 miliony let spadl v oblasti poloostrova Yucatán asteroid o průměru 10 kilometrů. Vytvořil největší impaktní kráter na povrchu Země a způsobil katastrofické klimatické změny, které zničily dinosaury,“ vysvětluje situaci Galkin.

Technická stránka

Podle partnera FAN splňuje technologie navržená Americkou agenturou pro letectví a kosmonautiku všechny dnes požadované bezpečnostní požadavky.

„Faktem je, že velmi velké asteroidy nelze rozdělit kvůli jejich husté a silné vnitřní struktuře. Je nepravděpodobné, že dojde k nabití dostatečného výkonu, proto je navržena technologie kinetického dopadu, která by mohla „vesmírného hromotluka“ posunout doslova o milimetr a změnit jeho trajektorii. Pokud totiž přesunete asteroid o pár stupňů miliony kilometrů od Země, pak v důsledku útěku bude rozdíl na naší planetě již 30-40 stupňů a vesmírné těleso proletí. To dává smysl. Pokud mluvíme o úplném zničení kosmického těla, pak to bude možné pouze s malými ohnivými koulemi, “říká Galkin.

Ruský expert navíc připomíná, že použití jaderných zbraní pro tyto účely je stále nebezpečné, protože moderní letecké technologie neumožňují stoprocentní pravděpodobnost úspěšného odpálení rakety s jadernou hlavicí.

„Vyslání atomové bomby do vesmíru je děsivé, protože neexistuje 100% záruka bezpečného startu. Přesto existuje malé procento, že raketa nepůjde do vesmíru, exploduje při startu nebo při výstupu. A pokud se něco takového stane, pak všichni chápeme, jak katastrofální následky to bude mít pro přírodu a člověka. Mimochodem, podobný projekt se vyvíjel v SSSR, ale rozhodli se ho opustit právě z tohoto důvodu - je nebezpečný pro samotné lidstvo, “uzavře vědecký pozorovatel.

Připomeňme, že dříve specialisté ruské státní korporace Roskosmos uvedli, že pracují na projektu identifikace a detekce nebezpečných asteroidů a komet, které se pohybují směrem k Zemi. Vývoj vědců se stane základem pro budoucí vývojovou práci, kterou soutěžně vybere Vesmírná rada RAS a státní korporace. Tento projekt však není až do roku 2025 součástí Federálního vesmírného programu.

TsNIIMash uvedl, že systém pro sledování potenciálních hrozeb v blízkém prostoru Země bude sledovat aktivní kosmické lodě a vesmírný odpad. Upozorní také na možné kolize na oběžné dráze. Stejný systém bude monitorovat asteroidy a komety.