Apărarea NASA împotriva asteroizilor: va salva noua apărare planetară Pământul? Ce, dintr-o dată? Cum să salvezi Pământul de un asteroid Cât de periculoasă și posibilă este o coliziune cu Pământul

Dacă Pământul se află în calea unui asteroid gigant, ne putem salva planeta? Si cum? Oferim opinia a trei oameni de știință despre ceea ce putem face în mod realist.

Pământul este bombardat constant din spațiu. În cele mai multe cazuri, acestea sunt praf sau pietricele mici care ard în atmosferă înainte de a ajunge la suprafața Pământului. Le observăm în cel mai bun caz ca stele frumoase care cad de pe cerul nopții. Dar uneori există ceva și mai mare.

Și ce facem atunci? Avem vreun plan? Cititorul nostru Silas Kristensen dorește cu adevărat să știe răspunsul la acest lucru și îl înțelegem bine.

„Ce se întâmplă dacă un asteroid se îndreaptă spre Pământ? Ce vor face guvernele și cum îl putem opri? Avem un grup de oameni de știință numit Apărătorii Pământului, a cărui sarcină este să salveze Pământul dacă este în pericol? — a scris el în secțiunea noastră „Pune o întrebare”.

Răspunsul la întrebarea lui Silas privește, să spunem, o mulțime de oameni, așa că am contactat imediat oamenii de știință care lucrează în acest domeniu pentru a ne face o idee despre cât de pregătiți suntem cu adevărat.

Deoarece întrebarea în sine constă din mai multe întrebări mai mici, răspunsul din articol este, de asemenea, împărțit în mai multe părți:

În primul rând, vom înțelege ce s-ar întâmpla dacă am ști că un asteroid se îndreaptă spre Pământ chiar acum.

Apoi, vom afla ce vor face guvernele și oamenii de știință în propriile lor domenii într-un mod pur practic.

În cele din urmă, vom vedea ce opțiuni ne mai rămân dacă un incident este încă inevitabil.

Răspunsul la prima întrebare, din păcate, este că de astăzi, cel mai probabil, nu vom putea preveni o coliziune.

„În acest moment, nu am putut face absolut nimic”, spune Malte Olsen, profesor asistent emerit de fizică la Institutul Niels Bohr.

„Problema este, chiar dacă o găsim, ce putem face? Ne va dura ani să construim o rachetă pentru o astfel de misiune și astăzi, de obicei, nu putem prezice că un asteroid va trece lângă Pământ în mai puțin de câteva săptămâni.”

Viteza de reacție este principala problemă astăzi, așa spune Michael Linden-Vørnle, astrofizician și consultant principal la Institutul Spațial pentru Cercetare Spațială DTU.

„Avertizarea timpurie este esențială. Dacă este suficient timp, atunci vom avea o șansă, avem tehnologiile de bază care ar trebui să fie suficiente pentru a rezolva problema. Dar nu contează dacă pur și simplu nu suntem pregătiți”, spune el.

Din fericire, lucrările necesare sunt deja în derulare, a spus Line Drube, dr. în astronomie, care studiază asteroizii la Institutul de Cercetări Planetare din Berlin.

Ea însăși participă la mai multe proiecte internaționale comune care vizează în mod special dezvoltarea unui plan de acțiune în cazul apropierii de asteroizi periculoși, care printre oamenii de știință sunt denumite „Objete din apropierea Pământului” (Near Earth Objects - NEOs).

„Totul a început cu proiectul NEOSHIELD 1, când Comisia Europeană a spus pentru prima dată că avem nevoie de un plan de impact pentru asteroizi. Acum lucrăm la continuarea proiectului, programul NEOSHIELD 2. Echipa noastră este formată din oameni de știință, ingineri și alți experți care studiază și compară cu atenție asteroizii și caută modalități de a evita coliziunile”, spune ea.

În plus, activitatea comună a țărilor membre ONU în cadrul Grupului consultativ de planificare a misiunilor spațiale (SMPAG) este în desfășurare în paralel și continuu. La ea participă și Dane Line Drube.

„Ideea este că oamenii de știință din întreaga lume pot evalua în comun riscurile și pot face recomandări care sunt trimise mai departe ONU și pe baza cărora se va lua o decizie ca urmare a ceea ce trebuie făcut”, spune ea.

Deci, de fapt, avem un grup de oameni de știință „Apărătorii Pământului”, pe care cititorul nostru Silas Christensen îl căuta și lucrează pentru a găsi, studia și observa asteroizii, precum și pentru a găsi modalități de a rezolva problema, în cazul în care se îndreaptă spre noi.

Deoarece este dificil să se determine traiectoria unui asteroid cu acuratețe absolută, un grup de oameni de știință lucrează la diferite scenarii de risc și opțiuni de interval de timp, a spus Line Drube.

„Încercăm să stabilim când și ce vom face. Dacă, de exemplu, au mai rămas cinci ani până la impactul unui asteroid, ce metode folosim într-un astfel de caz? Există o diferență foarte mare atunci când există informații că va lovi Pământul în treizeci de ani sau în cinci ani. Dacă avem treizeci de ani, putem face mult mai mult și găsim cu calm o soluție bună, dar dacă au mai rămas doar cinci ani, planul ar trebui să fie gata imediat.

„Va servi drept stimulent. În ultimii 10 ani, oamenii au devenit conștienți de amenințarea pe care o reprezintă asteroizii. Prin urmare, cred că putem crea totul, testa și planifica acțiuni, ne putem descurca.”

Mikael Linden-Wörnle consideră și strategia Casei Albe o măsură pozitivă, deși, în esență, prezintă doar o listă de probleme și sarcini care trebuie rezolvate.

„Această strategie este în esență foarte generală, iar acum trebuie completată cu un plan de acțiune și măsuri specifice. Dar, ca punct de plecare, servește ca o recunoaștere a faptului că trebuie făcut ceva și că această problemă trebuie luată în serios, ceea ce este, desigur, foarte pozitiv.”

Cooperarea internațională este îndreptată în special către detectarea asteroizilor care se pot apropia de Pământ, spune Mikael Linden-Wörnle.

„Obiectivul este de a captura cel puțin 90% dintre asteroizii mai mari de 140 de metri. Cele mari sunt destul de ușor de controlat pentru că sunt mai ușor de văzut, dar cele mai mici sunt foarte greu de observat”, spune el.

Mulți dintre voi vă amintiți probabil fotografiile și videoclipurile realizate în Rusia în 2013, când un asteroid de 20 de metri a explodat deasupra orașului Chelyabinsk. Blițul a fost vizibil timp de 100 de kilometri în jur, peste 1.000 de persoane au fost rănite din cauza valului de explozie.

„A apărut în plină zi, când cerul era strălucitor în mod natural și este, de asemenea, incredibil de dificil să observi un obiect atât de mic care se mișcă în același timp cu o viteză de 66.000 de kilometri pe oră. Pur și simplu nu l-au putut repara”, explică Line Drube.

„Prin urmare, nu ne putem baza pe prezicerea apariției absolut a tuturor amenințărilor mici, dar totuși potențial mortale pentru noi”, spune Mikael Linden-Wörnle.

„Pentru asteroizii mai mici, de multe ori nu avem de ales decât să ținem capul sus și să sperăm la ce este mai bun”, spune el.

„Din fericire, oamenii de știință au determinat orbitele majorității celor mai mari asteroizi, numiți „ucigași globali”, deoarece se crede că aceștia provoacă daune globale planetei”, spune Line Draube.

Dar pentru orice eventualitate, dintr-o dată, un „ucigaș al lumii” începe să ne amenințe din cerul albastru, oamenii de știință au dezvoltat deja o serie de proiecte anti-asteroizi diferite în rezervă.

Și da, includ și metoda lui Bruce Willis, care implică detonarea unei bombe atomice pe un asteroid, așa cum s-a făcut în filmul Armageddon.

„Dar acesta ar fi probabil cel mai extrem caz, deoarece utilizarea armelor atomice din punct de vedere politic este în general o problemă foarte dificilă. Așadar, acest lucru ar putea fi discutat doar în cazul unui asteroid foarte mare și numai dacă a mai rămas foarte puțin timp înainte de impact”, explică Line Draube.

În plus, această opțiune poate crea mai multe probleme decât rezolvă, spune Malte Ohlson.

„Dacă detonați o bombă atomică pe un asteroid, foarte probabil se va ajunge cu 10.000 de asteroizi mai mici în loc de unul mare, care va reprezenta în mod constant o amenințare și a căror traiectorie va fi și mai dificil de calculat. Deci va fi un fel de sinucidere modificată”.

În general, există două abordări ale problemei, spune Mikael Linden-Wörnle:

„Poți fie să distrugi un obiect, fie să-i schimbi traiectoria.”

Până în prezent, există următoarele două propuneri care par reale, spun cei trei oameni de știință ai noștri.

Cu viteză mare, lansați o navă spațială direct într-un asteroid și, astfel, scoateți-o de pe traiectoria îndreptată către Pământ. Această metodă a fost descrisă, de exemplu, în proiectul NASA Deep Impact și proiectul spațial AIDA, care constă din două programe DART și AIM, o activitate comună a agențiilor ESA și NASA. Totuși, proiectului AIDA i sa refuzat finanțare suplimentară, iar oamenii de știință lucrează acum la o versiune similară, dar mai ieftină a misiunii.

Lansați o navă spațială grea cu o masă mare și plasați-o lângă asteroid, astfel încât să tragă asteroidul din traiectoria sa pentru o perioadă de timp din cauza influenței gravitaționale. Dar acest lucru poate funcționa doar pentru asteroizii mici și dacă mai rămâne mult timp. Acest proiect NASA se mai numește și Gravity Tractor.

Lansați un tun cu ioni în apropierea asteroidului, astfel încât acesta să bombardeze „pietrul” cu radiații și, în timp, să-l facă să-și schimbe traiectoria inițială. Acest proiect ESA se numește Ion Beam Shepherd și poate fi folosit și pentru a muta resturile spațiale.

În plus, Malte Ohlson și Mikael Linden-Wörnle menționează și o variantă bazată pe așa-numitul efect Szarkowski. Line Drube, însă, nu o consideră o decizie serioasă și o numește „o metodă idioată”.

Cu toate acestea, se bazează pe următorul principiu.

Puteți utiliza așa-numitul efect Zharkovsky, care a fost studiat și în cadrul proiectului NASA OSIRIS Rex. Efectul apare atunci când un asteroid care se învârte este încălzit de Soare. Când partea caldă este în umbră, emite radiații termice, care acționează ca un motor și modifică traiectoria asteroidului. Dacă, de exemplu, o parte a unui asteroid este vopsită în alb, va fi posibil să se influențeze traiectoria, deoarece reflectivitatea părții vopsite și, prin urmare, încălzirea acesteia se va modifica. Oricum, in teorie.

Dar nici una dintre aceste metode nu se numără printre lucrurile de zi cu zi pe care le-am făcut de o sută de ori, spune Mikael Linden-Wörnle.

„În principiu, poate funcționa, dar teoria și practica sunt lucruri complet diferite. Trebuie să construim sisteme de dispozitive, să le testăm și apoi să le lansăm. Dacă toate acestea vor funcționa eficient, dacă vor fi la locul potrivit - va fi clar doar când va veni ziua decisivă ”, spune el.

„Spre deosebire de cutremure, este cu adevărat posibil să faci ceva aici”

„Deși sarcina de a urmări blocurile de piatră zburătoare din sistemul solar și într-o zi să decoleze și să le schimbe traiectoria sau să explodeze, poate părea imposibilă, de fapt nu avem altă alternativă”, spune Line Draube.

Dar, spre deosebire de alte dezastre naturale, cum ar fi cutremure, este cu adevărat posibil să facem ceva aici și asta, crede ea, ne obligă la ceva:

„Dacă într-o zi vine vestea că un asteroid zboară spre noi, sunt sigur că oamenii ar dori să știe că avem un fel de plan gata făcut, care poate salva pe toată lumea.”

Deci Silas Christensen trebuie să se mulțumească de data aceasta cu un răspuns atât de ambiguu. Nu avem încă un plan, dar din fericire lucrăm deja la el.

Oamenii de știință și ingineri americani conduși de astrofizicianul Philip Lubin (UC Santa Barbara) pe arXiv.org preprint intitulat „Misiuni energetice ghidate pentru apărarea planetară”. Articolul descrie în detaliu proiectul, a cărui implementare va face posibilă securizarea Pământului într-o situație precum cea prezentată în filmul „Armagedon”, adică prevenirea ciocnirii planetei noastre cu un asteroid. Cercetările din cadrul programului DE-STAR (Sistem energetic direcționat pentru țintirea asteroizilor și explorarea) sunt susținute de NASA.

Scenariile alternative pentru protejarea Pământului de amenințarea unui asteroizi sunt: ​​(1a) un impact cinetic fără utilizarea directă a unui exploziv (de exemplu, ca urmare a unei coliziuni a doi asteroizi), (1b) un impact cinetic cu o explozie (în special, folosirea armelor nucleare), (2) o modificare a albedoului asteroidului (prin colorarea traiectorului său original de la suprafața asteroidului Yakov). y printr-un fascicul de ioni, sistem de propulsie (de exemplu, o rachetă cu combustibil lichid), (5) utilizarea unui satelit greu care se va roti în jurul asteroidului și va corecta treptat traiectoria acestuia, (6) aterizarea unui robot pe suprafața corpului ceresc, care va începe să-l distrugă și să creeze o mică forță reactivă care corectează traiectoria asteroidului prin evaporarea razei solare a substanței (a7) focalizarea suprafeței cerești.

Pământul se ciocnește constant cu asteroizi. Cele mai multe dintre ele ard în atmosferă, mici fragmente din unele ajung la suprafața planetei. O catastrofă locală poate fi cauzată de asteroizi de până la un kilometru în dimensiune, una globală - de la câțiva kilometri în diametru. Potrivit estimărilor, asteroizii de primul tip cad pe Pământ o dată la câteva zeci de mii de ani, al doilea - nu mai mult de o dată la câteva zeci de milioane de ani. Cel mai mare pericol pentru Pământ este reprezentat de asteroizii aparținând grupelor Apollo (aproximativ șase mii de corpuri cerești) și Aten (mai puțin de o mie), care traversează traiectoria planetei de pe partea exterioară (prima) și interioară (a doua) a orbitei lor.

Unul dintre cele mai tinere, mai mari și bine conservate artefacte ale coliziunii Pământului cu un asteroid este craterul Arizona (SUA). Are 1,2 kilometri în diametru și 170 de metri adâncime. Craterul este inconjurat de o margine de 45 de metri inaltime, iar in centru se afla un deal de 240 de metri inaltime. Căderea meteoritului a eliberat de opt mii de ori mai multă energie decât explozia bombei atomice de la Hiroshima. Ciocnirea a avut loc acum aproximativ 50 de mii de ani. Un meteorit cu un diametru de aproximativ 50 de metri s-a prăbușit pe suprafața pământului cu o viteză de aproximativ 13 kilometri pe secundă. Dacă un astfel de obiect ar cădea astăzi asupra oricărui oraș cu o populație de multe milioane, o catastrofă (locală) ar fi inevitabilă.

Lubin oferă o soluție pentru a evita astfel de dezastre (locale, dar nu globale). Obiectele potențial periculoase (PHO), care includ în principal asteroizi, ar trebui să fie afectate de radiația unui șir de lasere. Ca urmare, traiectoria de zbor a corpului ceresc se modifică, iar ciocnirea nu are loc. Se folosește mecanismul de ablație cu laser - substanța este îndepărtată de pe suprafața corpului prin evaporare sau sublimare datorită încălzirii. Materia care curge dintr-un corp ceresc într-o direcție creează un jet care împinge asteroidul în direcția opusă.

Proiectul propus se numește DE-STARLITE și este o modificare a programului DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and exploRation) susținut de NASA. Spre deosebire de DE-STAR, detaliat deja de Lenta.ru în legătură cu conceptul misiunii dezvoltate de echipa Lyubin pentru a trimite o mică stație automată la Alpha Centauri, DE-STARLITE presupune utilizarea unor lasere mult mai puțin puternice care operează nu de pe suprafața planetei sau pe o traiectorie apropiată de Pământ, ci în imediata apropiere a asteroidului (câțiva kilometri sau mai mult).

Spre deosebire de programul ARM dezvoltat de NASA pentru a captura un asteroid cu un diametru de 5-10 metri și a-l livra pe o orbită lunară, proiectul DE-STARLITE este conceput să devieze ușor un corp ceresc de la traiectoria sa originală.

Nava DE-STARLITE va livra asteroidului o serie de lasere ale sistemului DE-STAR-0 cu o putere de o sută de kilowați (cel mai slab din familia DE-STAR). Sistemul dezvoltat de echipa lui Lubin nu depășește, conform creatorilor săi, limitările tehnice și de design impuse de NASA asupra (Asteroid Redirect Mission). Conceptual, nava este aranjată după cum urmează. În față, partea centrală a aparatului este formată dintr-o rețea de antene în faze cu un diametru de până la 4,5 metri (aproximativ același diametru al navei când este pliată). În spatele și pe laterale - motoare ionice, pe laterale - o pereche de radiatoare (sus și jos) și baterii fotovoltaice (dreapta și stânga). În carenarea capului vehiculului de lansare, panourile și radiatoarele sunt instalate în stare pliată. Panourile se desfășoară din partea din față a navei, radiatoarele din spate.

Lucrarea publicată are în vedere panourile solare ale companiei americane Orbital ATK. Omologul lor (generația anterioară) a fost instalat pe aterizatorul Phoenix Mars. Diametrul panourilor este de 15 metri, puterea este de 50 de kilowați. Eficiență - 35 la sută (și, conform lui Lyubin, 50 la sută în cinci ani). O rețea de antene cu fază laser este suficientă pentru a încălzi suprafața unui corp ceresc la 2,7 mii de grade Celsius și a începe ablația. În versiunea minimă (cu un diametru al grătarului de un metru), sistemul face posibilă obținerea unui punct laser de zece centimetri în diametru pe un asteroid de la o distanță de zece kilometri.

Imagine: Q. Zhang

Creșterea dimensiunii grilei (în timp ce se menține distanța dintre stație și asteroid) va necesita un număr mai mare de elemente și va oferi o zonă de spot mai mare. În total, există 19 elemente într-o rețea cu un diametru de doi metri, fiecare dintre ele dezvoltă o putere de până la trei kilowați. Radiatorul în formă de Z este descompus în 18 segmente cu o suprafață de 4,8 metri pătrați fiecare. Panourile radiatoarelor se vor roti în jurul axei lor și vor fi perpendiculare pe discul solar. Natura modulară a sistemului DE-STAR-0 permite ca DE-STARLITE să fie scalat la capacitatea și dimensiunea necesare. În special, o pereche de panouri solare cu un diametru de 30 de metri este capabilă să dezvolte putere de până la un megawatt. Posibilele limitări sunt asociate cu costul ridicat al matricei laser și al serviciilor de lansare.

Atlas V 551 este capabil să livreze 18,5 tone (13,2 mii de dolari pe kilogram) pe orbita joasă a Pământului (de la 160 la 2 mii de kilometri de suprafața planetei), SLS Block 1 - 70 de tone (18,7 mii de dolari pe kilogram), Falcon Heavy - 53 de tone (1,9 mii de dolari pe kilogram). Diametrul carenului de cap pentru rachete este standard (cinci metri sau puțin mai mult), cu excepția celui super-greu și mai scump dintre SLS Block 1 listat, care îl are egal cu 8,4 metri. În configurația de bază, dimensiunile (4,6 x 12,9 metri când este pliat) și masa DE-STARLITE se potrivesc acestor parametri.

Nava spațială DE-STARLITE ar trebui să fie lansată folosind un vehicul standard de lansare alimentat cu combustibil lichid, iar transportul către LEO va fi efectuat cu motoare ionice, care vor fi implicate și în manevrarea stației din apropierea corpului ceresc. Oamenii de știință și inginerii notează că capacitățile rachetelor americane și europene Atlas V 551, Ariane V și Delta IV Heavy, precum și Falcon Heavy și SLS (Space Launch System) în construcție, fac posibilă lansarea misiunii astăzi. Rachetele grele rusești Proton-M și Angara-A5 Lyubin nu au luat în considerare în munca sa. Cercetătorii au estimat costul serviciilor de lansare americane pentru a pune nava spațială DE-STARLITE pe orbită.

Distrugerea direcțională și devierea traiectoriei unui asteroid de tipul (99942) Apophis (cu un diametru de până la 325 de metri) la o distanță de două raze Pământului poate dura 15 ani cu puterea sistemului laser DE-STARLITE de o sută de kilowați (cu o eficiență de 35 la sută). Pentru a realiza același lucru în cinci ani ar fi nevoie de 870 de kilowați de putere. Descoperit pentru prima dată în 2003, PHO a speriat oamenii de știință: calculele au arătat o probabilitate mare ca în 2036 să se ciocnească cu Pământul. Datele moderne au redus această probabilitate de sute de mii de ori.

Metoda propusă de Lyubin funcționează în cazul detectării în timp util a POE, care este încă extrem de rară (mai ales atunci când se observă prin mijloace terestre). În fiecare an, NASA are aproximativ 1,5 mii de obiecte apropiate de Pământ. În prezent, agenția își concentrează eforturile pe găsirea de asteroizi mai mici, cu diametrul mai mic de 90 de metri. NASA crede că a fost capabilă să detecteze aproximativ 90 la sută din corpurile cerești cu diametrul mai mare de 90 de metri. Majoritatea obiectelor noi din apropierea Pământului sunt detectate cu mai puțin de 15 zile înainte de apropierea lor de Pământ. Ciocnirea unui asteroid mare cu planeta este doar o chestiune de timp. Cel mai probabil, următoarele generații de pământeni vor trebui să rezolve sarcina practică de a scăpa de această amenințare. Cu toate acestea, chiar și acum este rezonabil să nu mai jucați la ruletă și să începeți să luați unele măsuri pentru a elimina pericolul cometei asteroidului.

Asteroizii sunt o amenințare reală pentru Pământ. Oamenii de știință au venit cu zeci de moduri de a schimba orbita corpurilor cerești. TNENERGY spune mai multe despre proiectele menite să salveze planeta noastră de asteroizi

Impact

Meteoritul Tunguska a explodat pe 17 iunie 1908 peste taiga din Siberia, la o altitudine de câțiva kilometri. Puterea exploziei este estimată la 40-50 de megatone, ceea ce corespunde energiei celei mai puternice dintre bombele cu hidrogen detonate. Conform altor estimări, puterea de explozie corespunde la 10-15 megatone.

Un impact este impactul unui asteroid (în principiu de orice dimensiune) asupra Pământului, urmat de eliberarea energiei sale cinetice în atmosferă sau la suprafață. Cu cât impactul energetic este mai mic, cu atât apare mai des. Energia de impact este o modalitate bună de a determina dacă un corp spațial este periculos pentru pământ sau nu. Primul astfel de prag este undeva în jur de 100 de kilotone de echivalent TNT de eliberare de energie, atunci când un asteroid care vine (care, la intrarea în atmosferă, începe să fie numit meteorit) încetează să se limiteze la lovirea YouTube, dar începe să aducă probleme.

Simularea exploziei atmosferice a metioritului Tunguska

Un bun exemplu al unui astfel de eveniment de prag este meteoritul Chelyabinsk din 2014 - un corp mic cu dimensiuni caracteristice de 15 ... 20 de metri și o masă de ~ 10 mii de tone a provocat daune la un miliard de ruble și a rănit ~ 300 de oameni cu unda de șoc.

O selecție de videoclipuri cu căderea metioritului Chelyabinsk.

Cu toate acestea, meteoritul Chelyabinsk a vizat foarte bine și, în general, nu a perturbat în mod deosebit viața nici măcar Chelyabinsk, ca să nu mai vorbim de întregul Pământ. Probabilitatea de a lovi accidental o zonă dens populată într-o coliziune cu planeta noastră este de aproximativ câteva procente, astfel încât pragul real al obiectelor periculoase începe cu o putere de 1000 de ori mai mare - aproximativ sute de megatoni, energia de impact caracteristică pentru corpurile de calibrul 140-170 de metri.

Spre deosebire de armele nucleare, eliberarea de energie a meteoriților este mai răspândită în spațiu și timp și, prin urmare, este puțin mai puțin letală. În imagine este testul Ivy Mike, 10 megatone.

Un astfel de meteor are o rază de distrugere de o sută de kilometri, iar o aterizare reușită poate pune capăt multor milioane de vieți. Desigur, există pietre în spațiu și o dimensiune mai mare - un asteroid de 500 de metri va aranja o catastrofă regională, care va afecta zona la mii de kilometri de locul căderii sale, unul de un kilometru și jumătate poate șterge viața de pe un sfert din suprafața planetei, iar un asteroid de 10 kilometri va aranja o nouă extincție în masă și o nouă civilizație cu siguranță.

Acum că am calibrat nivelul de armaghedon din dimensiune, să trecem la știință.

Asteroizii din apropierea Pământului

Evident, doar asteroidul a cărui orbită va intersecta traiectoria Pământului în viitor poate deveni un impactor. Problema este că mai întâi trebuie văzut un astfel de asteroid, apoi traiectoria lui trebuie măsurată cu suficientă precizie și modelată pentru viitor. Până în anii '80, numărul de asteroizi cunoscuți care au traversat orbita Pământului era de zeci și niciunul dintre aceștia nu reprezenta un pericol (nu a trecut la mai puțin de 7,5 milioane de kilometri de orbita Pământului la modelarea dinamicii, să zicem, cu 1000 de ani înainte). Prin urmare, studiul hazardului de asteroizi s-a concentrat în principal pe un calcul probabilistic - câte corpuri mai mari de 140 de metri pot fi pe orbite care traversează Pământul? Cât de des apar impacturile? Pericolul a fost estimat probabil „în următorul deceniu să obținem un impact cu o capacitate de peste 100 de megatone este de 10^-5”, dar probabilitatea nu înseamnă că nu vom avea o catastrofă globală mâine.

Calculul frecvenței probabile a impacturilor în funcție de energie. Pe axa verticală, frecvența „cazurilor pe an”, pe axa orizontală, puterea de impact în kilotoni. Dungi orizontale - toleranțe asupra valorii. Semne roșii - observații ale impacturilor reale cu o eroare.

Cu toate acestea, creșterea calitativă și cantitativă duce la o creștere rapidă a numărului de obiecte din apropierea Pământului detectate. Apariția în anii 90 a matricelor CCD pe telescoape (care le-au crescut sensibilitatea cu 1-1,5 ordine de mărime) și, în același timp, algoritmi automati pentru procesarea imaginilor cerului nopții au dus la o creștere a ratei de detectare a asteroizilor (inclusiv a celor apropiati de Pământ) cu două ordine de mărime la începutul secolului.

Animație bună a detectării și mișcării asteroizilor din 1982 până în 2012. Asteroizii din apropierea Pământului sunt afișați cu roșu.

În 1998-1999 a fost dat în funcțiune proiectul LINEAR - două telescoape robotizate cu o deschidere de doar 1 metru, echipate cu o matrice de doar 5 megapixeli (mai târziu veți înțelege unde „totul”), cu sarcina de a detecta cât mai mulți asteroizi și comete, inclusiv. aproape de Pământ. Acesta nu a fost primul proiect de acest fel (cu câțiva ani mai devreme, NEAT a fost încă destul de reușit), ci primul proiectat special pentru această sarcină. Telescopul se distingea prin următoarele caracteristici, care urmau să devină standard:

O matrice CCD astronomică specială cu iluminare din spate a pixelilor, care a crescut eficiența sa cuantică (numărul de fotoni incidenti înregistrați) la aproape 100%, față de 30% pentru cele standard non-astronomice.

Un telescop cu unghi larg care vă permite să capturați o suprafață foarte mare a cerului pe timp de noapte

Cadena privată - telescopul a fotografiat aceeași zonă a cerului de 5 ori în timpul nopții cu un interval de 28 de minute și a repetat această procedură în două săptămâni. Expunerea cadrului în acest caz a fost de numai 10 secunde, după care telescopul s-a mutat în câmpul următor.

Algoritmi speciali care scădeau stelele din cadru conform catalogului (aceasta a fost o inovație) și căutau grupuri de pixeli în mișcare cu anumite viteze unghiulare.

Imaginea originală compusă din 5 a telescopului LINEAR și după procesare de către algoritm. Cercul roșu este un asteroid apropiat de Pământ, cercurile galbene sunt asteroizii principali din centura.

Telescopul LINEAR însuși, situat în White Sands, New Mexico.

LINEAR va deveni steaua de prima magnitudine a căutării de asteroizi, găsind 230.000 de asteroizi în următorii 12 ani, inclusiv 2.300 care traversează orbita Pământului. Datorită unui alt proiect MPC (Minor Planet Center), informațiile despre asteroizii candidați găsiți sunt distribuite la diferite observatoare pentru măsurători suplimentare ale orbitelor. În anii 2000, intră în funcțiune un sondaj automatizat similar al cerului Catalina (care se va concentra mai mult pe căutarea obiectelor din apropierea Pământului și le va găsi în sute pe an).

Numărul de asteroizi din apropierea Pământului descoperiți de diferite proiecte pe ani

Treptat, estimările probabilității Armaghedonului încep în general să cedeze estimărilor probabilității morții de la un anumit asteroid. Printre primele sute și apoi mii de asteroizi din apropierea Pământului, se disting aproximativ 10% ale căror orbite sunt mai aproape de 0,05 unități astronomice de orbita Pământului (aproximativ 7,5 milioane km), în timp ce dimensiunea asteroidului ar trebui să depășească dimensiunea de 100-150 de metri (magnitudinea absolută a sistemului solar H.<22).

La sfârșitul anului 2004, NASA a spus lumii că asteroidul Apophis 99942, descoperit la începutul anului, avea șanse de 1 din 233 să lovească Pământul în 2029. Asteroidul, conform măsurătorilor moderne, are un diametru de aproximativ 330 de metri și o masă estimată la 4 milioane de tone, ceea ce oferă aproximativ 800 de megatone de energie de explozie.

Imagine radar a asteroidului Apophis. Măsurarea traiectoriei prin radar la observatorul Arecibo a făcut posibilă rafinarea orbitei și excluderea posibilității unei coliziuni cu Pământul.

Probabilitate

Cu toate acestea, pe exemplul lui Apophis, a apărut însăși probabilitatea ca un anumit corp să devină un element de lovire. Cunoscând orbita asteroidului cu o precizie finită și integrând din nou traiectoria acestuia cu o precizie finită, până la momentul unei potențiale coliziuni se poate estima doar o elipsă, care va include, să zicem, 95% din traiectorii posibile. Pe măsură ce parametrii orbitei lui Apophis au fost perfecționați, elipsa a scăzut până când planeta Pământ a căzut în cele din urmă din ea, iar acum se știe că pe 13 aprilie 2029, asteroidul va trece la o distanță de cel puțin 31.200 km de suprafața Pământului (dar din nou, aceasta este cea mai apropiată margine a elipsei de eroare).

O ilustrare a modului în care tubul posibilelor orbite ale asteroidului Apophis se micșora în momentul unei posibile coliziuni, pe măsură ce parametrii orbitei erau perfecționați. Drept urmare, Pământul nu a fost afectat.

O altă ilustrație interesantă despre Apophis este calculul punctelor de coliziune posibile (ținând cont de incertitudine) pentru o coliziune în 2036. Interesant este că traiectoria a trecut în apropierea locului căderii meteoritului Tunguska.

Apropo, pentru o evaluare rapidă a pericolului relativ al asteroizilor din apropierea Pământului, au fost dezvoltate două scale - Torino simplă și Palermo mai complexă. Turinskaya pur și simplu înmulțește probabilitatea de coliziune și dimensiunea corpului estimat, atribuindu-i o valoare de la 0 la 10 (de exemplu, Apophis la vârful probabilității de coliziune a avut 4 puncte), iar cel din Palermo calculează logaritmul raportului dintre probabilitatea de impact a unui anumit corp și probabilitatea de fundal a impactului unei astfel de energii de la un posibil moment de coliziune de astăzi la momentul de coliziune.

În același timp, valorile pozitive pe scara Palermo înseamnă că un singur corp devine o sursă potențială de dezastru mai semnificativă decât toate celelalte - descoperite și nedescoperite combinate. Un alt punct important al scalei Palermo este convoluția aplicată a probabilității de impact și a energiei sale, care oferă o curbă destul de contraintuitivă a gradului de risc din dimensiunea asteroidului - da, pietrele de 100 de metri nu sunt capabile să provoace daune semnificative, dar sunt multe și cad relativ des, în general, purtând un număr mai mare de „victime potențiale de civilizație” de 1.5 kilometri.

Cu toate acestea, să ne întoarcem la istoria descoperirii asteroizilor din apropierea Pământului și a obiectelor potențial periculoase printre aceștia. In 2010 a fost dat in functiune primul telescop al sistemului Pan-STARRS, cu un telescop cu camp ultralarg cu deschidere de 1,8 metri, echipat cu o matrice de 1400 megapixeli!

O fotografie a galaxiei Andromeda de la telescopul Pan-STARRS 1, care face posibilă estimarea unghiului său larg. Pentru comparație, luna plină este înscrisă în câmp și pătrate colorate - câmpul vizual „obișnuit” al telescoapelor astronomice mari.

Spre deosebire de LINEAR, este nevoie de fotografii de 30 de secunde cu o adâncime de vizualizare de 22 de stele. magnitudine (adică ar putea detecta un asteroid cu dimensiunea de 100-150 de metri la o distanță de 1 unitate astronomică, față de limita de kilometri la acea distanță pentru LINEAR), și un server de înaltă performanță (1480 de nuclee și 2,5 petaocteți de hard disk) transformă 10 terabytes capturați în fiecare noapte într-o listă de fenomene tranzitorii. Aici trebuie remarcat faptul că scopul principal al Pan-STARRS nu este căutarea obiectelor din apropierea Pământului, ci astronomia stelară și galactică - căutarea schimbărilor pe cer, cum ar fi supernove îndepărtate, sau evenimente catastrofale în sisteme binare apropiate. Cu toate acestea, sute de noi asteroizi din apropierea Pământului au fost descoperiți în acest telescop delirante în timpul anului.

Server Pan-STARRS. În general, fotografia este deja în 2012, astăzi proiectul s-a extins destul de mult, a fost adăugat un al doilea telescop, încă două sunt în construcție.

O altă misiune care merită menționată este telescopul spațial WISE al NASA și extensia sa NEOWISE. Acest dispozitiv a făcut fotografii în infraroșu îndepărtat, detectând asteroizii prin strălucirea lor IR. În general vorbind, a avut ca scop inițial căutarea de asteroizi dincolo de orbita Neptun - obiecte din centura Kuiper, disc împrăștiat și pitice maro, dar în misiunea de extindere, după ce lichidul de răcire sa epuizat în telescop și temperatura sa a devenit prea ridicată pentru sarcina inițială, aproximativ 200 de corpuri apropiate de Pământ au fost găsite de acest telescop.

Drept urmare, în ultimii 30 de ani, numărul de asteroizi cunoscuți din apropierea Pământului a crescut de la ~ 50 la 15 000. Dintre aceștia, 1763 sunt în prezent listate ca obiecte potențial periculoase, niciunul dintre care nu are cote mai mari de 0 pe scara Torino și Palermo.

O mulțime de asteroizi

Este mult sau puțin? După misiunea NEOWISE, NASA a reestimat numărul modelului de asteroizi după cum urmează:

Aici, în imagine, asteroizii cunoscuți din apropierea Pământului (nu doar obiectele periculoase) sunt arătați umbriți, contururile sunt o evaluare a celor existenți, dar negăsiți. situația din 2012.

Modelarea sintetică modernă face posibilă nu numai estimarea mai precisă a numărului total, ci și modelarea probabilității de detectare și prin aceasta să clarifice proporția de asteroizi descoperiți.

Curbele roșii și negre sunt estimări de model ale numărului de corpuri de diferite dimensiuni pe orbitele apropiate de Pământ. Liniile punctate albastre și verzi reprezintă numărul detectat.

Curba neagră din imaginea anterioară sub formă tabelară.

Aici, în tabel, dimensiunile asteroizilor sunt date în unități de H - magnitudini stelare absolute pentru obiectele din sistemul solar. O conversie aproximativă la dimensiune se face folosind această formulă și din aceasta putem concluziona că cunoaștem mai mult de 90% din obiectele din apropierea Pământului mai mari de 500 de metri și aproximativ jumătate din dimensiunea unei apofize. Pentru corpurile de la 100 la 150 de metri, se cunosc doar aproximativ 35%.

Cu toate acestea, ne putem aminti că acum 30 de ani mizerabil, erau cunoscute aproximativ 0,1% din obiectele periculoase, așa că progresul este impresionant.

O altă estimare a proporției de asteroizi descoperiți, în funcție de dimensiune. Pentru corpurile cu dimensiunea de 100 de metri, câteva procente din total au fost detectate astăzi.

Totuși, acesta nu este sfârșitul poveștii. Astăzi, în Chile se construiește telescopul LSST, un alt telescop de sondaj monstru, care va fi înarmat cu optică de 8 metri și o cameră de 3,2 gigapixeli. În câțiva ani, începând din 2020, luând aproximativ 7 petabytes de imagini LSST, ar trebui să detecteze ~ 100.000 de asteroizi din apropierea Pământului, determinând orbitele a aproape 100% dintre obiectele de dimensiuni periculoase.

LSST, apropo, are un design optic foarte neobișnuit, unde a treia oglindă este plasată în centrul primei.

Răcită la -110 C Camera de 3,2 gigapixeli cu o pupila de 63 cm este instrumentul de lucru al LSST.

Este omenirea salvată? Nu chiar. Există o clasă de pietre care se află pe orbite interne Pământului într-o rezonanță 1:1, care sunt foarte greu de văzut de pe Pământ, există comete cu perioadă lungă - de obicei corpuri relativ mari cu viteze foarte mari în raport cu Pământul (adică impactori potențial foarte puternici), pe care astăzi le putem observa cu cel mult 2-3 ani înainte de coliziune. Cu toate acestea, de fapt, pentru prima dată în ultimele trei secole, de când s-a născut ideea ciocnirii Pământului cu un corp ceresc, în câțiva ani vom avea o bază de date cu traiectorii numărului covârșitor de corpuri periculoase care transportă Pământul.

Cum să fii salvat?

Înainte de a vorbi despre metodele de deviere a potențialilor impactori, este necesar să ne uităm din nou la situația cu care dintre corpurile mici ale Sistemului Solar sunt periculoase. Pentru început, să împărțim toate corpurile mici care se învârt în jurul Soarelui în grupuri în funcție de parametrii orbitali și să selectăm mai multe grupuri dintre aceștia - Asteroizi din apropierea Pământului, Asteroizi din centura principală, Centauri, Obiecte din Centura Kuiper.

Cel mai mare dintre asteroizii potențial periculoși din apropierea Pământului - 4179 Tautatis

Orbita Pământului este străbătută în proporție de 99,5% de asteroizi din apropierea Pământului, a căror orbită se află undeva între centura de asteroizi și partea interioară a sistemului solar (evident în interiorul orbitei Pământului). Cu toate acestea, cantitativ, acesta este unul dintre cele mai mici grupuri de asteroizi. Deci, astăzi sunt cunoscuți aproximativ 15.000 de asteroizi din apropierea Pământului și peste 800.000 de asteroizi din centura principală. Cu toate acestea, orbitele asteroizilor din centura principală sunt stabilizate de Jupiter și Uranus și numai ca urmare a unor ciocniri destul de rare pot fragmente suficient de mari să se deplaseze pe orbite periculoase. Prin urmare, în ciuda numărului mare, asteroizii centurii principale nu reprezintă un pericol semnificativ pentru Pământ.

Următoarea cea mai importantă sursă de corpuri periculoase este grupul Centaur - partea interioară a centurii Kuiper, situată între orbitele lui Jupiter și Neptun. Acesta este un teritoriu instabil din punct de vedere dinamic, din care corpuri mici, în interacțiune cu planete gigantice, mai devreme sau mai târziu sunt aruncate în sau în afara Sistemului Solar, iar Centaurii sunt principala sursă de comete de scurtă perioadă. Acest grup de corpuri, mult mai greu de detectat decât asteroizii centurii principale sau, cu atât mai mult, cei din apropierea Pământului, este sursa a aproape 0,5% din intersecțiile orbitei Pământului de către corpuri mici (vorbim despre acei Centaurieni al căror periheliu s-a mutat în orbita Pământului, iar aphelionul a rămas și el undeva în apropierea orbitei, în cazul în care aphelionul a rămas și el în apropiere de Jupire). Sistemul solar, apoi obiectul trece în grupul de asteroizi din apropierea Pământului).

Diverse grupuri de asteroizi exteriori. Maro deschis sunt obiecte Disc Scattered, Albastru sunt Centuri Kuiper. Verde deschis și închis - Centauri, gri - Troieni. Puncte roșii - Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, cercul galben, deși corespunde Soarelui, este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât orbita Pământului. Se poate înțelege că este dificil pentru un asteroid din părțile exterioare ale sistemului solar să lovească Pământul, care este de 10.000 de ori mai mic decât diametrul orbitei sale.

În cele din urmă, părțile exterioare ale Sistemului Solar - centura Kuiper, discul împrăștiat și norul Oort trimit și ele periodic „cadouri” către centru, numite comete cu perioadă lungă (sunt definite ca comete cu o perioadă orbitală de peste 200 de ani). Cu toate acestea, în ciuda estimărilor gigantice ale numărului total de corpuri din aceste grupuri, dinamica orbitală și vitezele scăzute duc la faptul că nu mai mult de 3 obiecte similare cu dimensiuni potențial periculoase zboară pe orbita Pământului în fiecare an - de fapt, pe fundalul a mii de traversări de orbită de către asteroizi aproape de Pământ, probabilitatea de a intra într-o astfel de coliziune este de aproximativ 1%. Cu toate acestea, vom reveni la obiectele din centura Kuiper și din norul Oort, iar acum vom vorbi despre metode de deviare a unui nou asteroid „standard” ..

După ce astronomii au „filtrat” toate obiectele din apropierea Pământului cu dimensiunea > 1 km (astăzi, 157 de corpuri mai mari de 1 km sunt cunoscute pe orbite care intersectează Pământul, iar acest număr practic nu a crescut de câțiva ani), senzaționalul Apophis a devenit ținta standard pe care inventatorii diferitelor metode de deviare a asteroizilor au început să-și antreneze astronomii în termeni de mărime cel mai mare - astfel încât astronomii au început să-și antreneze cele mai mari dimensiuni. una sau mai târziu.

În prezent, au fost inventate câteva zeci de moduri de a schimba orbita asteroizilor. Să le enumerăm pe cele mai dezvoltate dintre ele în ordinea creșterii eficienței. Eficiența va fi definită ca fiind masa navei spațiale care deviază asteroidul în punctul de deviere necesar (minimum ~20.000 km).

Motoare de rachete chimice montate pe un asteroid. Dintre avantaje, doar că sunt la îndemână și bine cunoscute. Pentru a da un impuls minim (estimat de obicei la ~ 0,3 m/s), 10-50 de milioane de tone de asteroid trebuie să livreze câteva zeci de mii de tone de combustibil - ceea ce înseamnă ridicarea a sute de mii de tone pe orbita terestră joasă. În general, această opțiune nu are niciun avantaj care să compenseze astfel de costuri exorbitante.

Motoare cu electroreacție, instalate și pe asteroid. Pe de o parte, masa combustibilului poate fi de ordinul zecilor de tone, deoarece impulsul specific al ERE este configurabil. Pe de altă parte, există un minus serios sub forma rotației asteroidului - motoarele vor putea da un impuls în direcția corectă o mică parte a timpului. De obicei, împreună cu acțiunea de impuls, sunt luate în considerare și opțiuni pentru oprirea preliminară a rotației asteroidului sau precesia axei de rotație, astfel încât aceasta să coincidă cu direcția în care este emisă împingerea (adică PS se deplasează spre pol în acest caz, mai precis, polul de pe PS). În general, dacă avem multe decenii, atunci aceasta este cea mai realistă opțiune - tehnologiile sunt mai mult sau mai puțin gata.

Rezultatul modelării utilizării unei nave spațiale cu un motor de propulsie electrică la un potențial Apophis. O axă arată timpul din momentul descoperirii, primele 1000 de zile fiind crearea, lansarea și zborul către asteroid, iar apoi timpul expunerii. Pe cealaltă axă - masa disponibilă a aparatului în zeci de tone. Pe al treilea - abaterea realizată a asteroidului de la traiectoria inițială.

Cu toate acestea, există o întorsătură destul de interesantă a acestei soluții, numită „remorcher gravitațional”. Aici nu instalăm un sistem de propulsie cu rezervoare la suprafață, ci îl suspendăm nu departe de asteroid, împiedicându-l să fie atras de asteroid de împingerea motoarelor. Atracția reciprocă scoate treptat piatra din orbită (da, da!), făcând munca de care avem nevoie. Cel mai important lucru aici este să nu lăsăm jeturile de la motoare să lovească asteroidul, este necesar să plasăm telecomanda în unghiuri față de linia care leagă nava spațială și asteroidul. În general, eficiența pe kilogram este mai mică decât cea a soluției nr. 2, dar nu ne preocupă rotația corpului cosmic - iar munca se face 24x7, astfel încât în ​​acest fel este posibil să se reducă timpul în care corpul va fi îndepărtat de traiectoria periculoasă.

Modelare similară pentru remorcherul gravitațional.

Impact impact. Doar un blank overclockat la o viteză de câțiva km/s se prăbușește cu un asteroid, dându-i un impuls. O soluție bună pentru toată lumea (și deja implementată o dată în scopuri de antrenament pe cometa Tempel în 2005), cu excepția eficienței scăzute. Dacă luăm același Apophis suferind, atunci o navă spațială cu o greutate de 100 de tone, introdusă corect în ea deja cu 20 de ani înainte de coliziune (vă reamintesc că inițial NASA a avut 25 de ani de la detectare până la o posibilă coliziune, care apoi a devenit imposibilă) ar determina să devieze cu doar 12.000 km. Deși acesta este egal cu diametrul Pământului, i.e. pare a fi cu siguranță suficient, astfel de precizii sunt undeva la limita erorilor de măsurare și modelare, adică. Aș dori să pot retrage corpul pentru 20-30-40 mii km.

Modelare pentru nave spațiale de impact.

Următoarea idee este mult mai puțin elaborată, dar destul de frumoasă. Așezăm o oglindă de focalizare lângă asteroidul îndepărtat, care încălzește un punct de pe suprafață la, să zicem, 1600C - în acest caz, chiar și olivina, care constă în principal din asteroizi S și C, începe să se evapore intens în vid, creând împingere. Problema fundamentală poate fi doar rotația rapidă a asteroidului - dacă locul nu are timp să se încălzească, atunci nu vom fi împinși. Cu toate acestea, există o mulțime de probleme tehnice aici: este necesar să ținem cu precizie oglinda în poziția corectă, să ne reorientăm fasciculul la diferite distanțe (deoarece asteroidul nu este o sferă ideală, ci o piatră denivelată), în cele din urmă, nimeni nu a luat oglinzi gonflabile cu un diametru de 50 ... 100 de metri cu o calitate optică a suprafeței în spațiu. Dar eficiența teoretică a acestei metode este foarte mare, este mai mare decât cea a bombardamentului nuclear (!).

Modelare pentru un concentrator solar. „Podiș” aici - depășirea distanței de abatere a unui obiect periculos dincolo de orbita Lunii, după care simularea s-a oprit. Se poate observa că, cu aceeași masă a aparatului de ~10 tone, este capabil să facă față asteroizilor destul de mari.

Și mai teoretică este ideea unui „conducător de masă” - o catapultă electromagnetică care aruncă bucăți de asteroid și, astfel, îi dă un impuls în direcția corectă. La prima vedere, o idee bună, care se descurcă și fără masa reactivă adusă de pe Pământ, totuși, în mod evident, necesită un număr mare de diferite mașini care lucrează pe asteroid - catapulta în sine, „roboții-mineri”, fabrica care face obuze, repararea tuturor acestora. Până în prezent, nu există nici măcar prototipuri ale unei astfel de tehnici, cu toate acestea, dezvoltarea acesteia nu va strica, chiar dacă asteroizii nu vor trebui niciodată să fie deviați în acest fel.

Modelare pentru o catapultă - se vede că eficiența acestei scheme scade rapid cu o scădere a masei navei spațiale, dar cu toate acestea este foarte mare.

Cu toate acestea, dacă dorim să minimizăm nu numai masa reactivă, ci și mașinile, atunci există o opțiune pentru mișcarea asteroizilor datorită efectului YORP. Aproximativ, vorbim despre faptul că o piatră rotativă este încălzită pe o parte și rece pe cealaltă, deci există o asimetrie a forței datorată unui fel de „motor fotonic” pe fotonii IR. Acest efect este mic, dar prin vopsirea asteroidului cu vopsea reflectorizantă și absorbantă, este posibil să se realizeze deplasări de mii și zeci de mii de kilometri de-a lungul deceniilor. Dar numai pentru asteroizii mici, nu mai mari de 150 m, pentru că Pentru efectul YORP, raportul dintre suprafață și volum este important. Se estimează că pentru un asteroid periculos de ~100 de metri este nevoie de doar 2-3 tone de vopsea de două culori, adică. un astfel de pictor de nave spațiale va putea, cel mai probabil, să lanseze transportatoarele disponibile.


Explicația uneia dintre părțile principale ale YORP - efectul Yarkovsky, care provoacă o schimbare orbitală.

Ne apropiem de subiectul blogului - o explozie nucleară de suprafață. Densitatea energiei dintr-o armă nucleară vă permite să faceți miracole și să transmiteți un impuls foarte decent într-o clipă. Focoșele nucleare, în special împotriva corpurilor cu un diametru mai mic de 1 kilometru, au efect chiar dacă nu mai este mult timp până la o posibilă coliziune cu Pământul. Cu toate acestea, este interesant că rezultatul depinde în mod semnificativ de înălțimea exploziei deasupra suprafeței și de canalele pentru eliberarea energiei dintr-un dispozitiv exploziv nuclear. Dacă presupunem că focosul are parametrii AP-ului ICBM R-36M, i.e. puterea este de 750 kt și greutatea este de 600 kg, atunci impulsul transferat asteroidului Apophis va fi de ~0,3 m/s la o înălțime optimă de detonare de 48 de metri. Aceasta înseamnă că asteroidul va călători pe o distanță de 20.000 km după aceea în ~2 ani. În mod surprinzător, o parte notabilă a impulsului este transmisă prin încălzirea și sublimarea suprafeței prin radiația neutronică - razele X sunt absorbite într-un strat prea subțire de la suprafață și mai degrabă îl supraîncălzi, dar neutronii se dovedesc a fi optimi. Acestea. o cale de optimizare este imediat vizibilă - focoase termonucleare în două etape de masa maximă care este posibil din punct de vedere tehnic să fie trimise către un asteroid, în versiunea extremă - cu combustibil deuteriu-tritiu, și nu deuteriu-litiu (care produce mult mai puțini neutroni).

Simulare similară pentru bombardamentul nuclear.

În cele din urmă, ultima opțiune selectată este o explozie nucleară îngropată. Dacă mai devreme acest lucru era înțeles ca forarea unui anumit puț pe un asteroid, unde este pusă o sarcină, acum modelarea arată că locația bombei nucleare în interiorul impactorului, zburând în corp cu o viteză de câțiva km/s și detonând la doar câțiva metri sub suprafață în crater, oferă aproximativ același impuls. De data aceasta este asigurată de o masă de resturi cu o viteză medie de ~ 80-100 m/s, ceea ce înseamnă o utilizare mult mai mare a energiei unei taxe nucleare-acum este posibil să alungăm un asteroid cu o masă a apofisului de lungă durată (sper că nimeni nu citește literatura specializată pe protecția asteroidului pe apofis), până la o distanță de 20.000 km. În prezent, această opțiune este un ultimatum, inclusiv oferind o posibilă evadare din cometele cu perioadă lungă. Permiteți-mi să vă reamintesc că astfel de comete, deși candidate foarte puțin probabile pentru Apocalipsă, sunt nedetectabile mai devreme de 9-12 luni înainte de data impactului, deși un telescop de sondaj cu un diametru de 12-15 metri sau bazat în spațiu ar putea prelungi semnificativ această perioadă.

Un mic asteroid sferic în vid și etapele inițiale ale exploziei unui impactor de 50 kt. După 30 de milisecunde, coarnele și picioarele vor rămâne din piatră.

Adevărat, este necesar să ne amintim câteva dezavantaje ale unei explozii nucleare îngropate. În primul rând, aceasta este dependența de impulsul exploziei de structura internă a corpului, o anumită cantitate de resturi care încă cade pe pământ (cu toate acestea, corpurile mai mici de 10 metri, după cum știm, sunt aproape complet sigure - este puțin probabil ca fragmente mai mari decât această dimensiune să apară ca urmare a exploziei), iar dezvoltarea tradițională slabă a unei astfel de nave spațiale pare să pătrundă în pământ, deși pare că ar fi pătruns în interiorul nuclear, o viteză de câțiva km/s (rețineți proces astfel cu accelerație pe un cărucior de rachetă pe o cale ferată până la 2 km/s?).

Cădere estimată a resturilor (de dimensiuni neclare) atunci când Apophis este deviat de un penetrator nuclear îngropat cu 20 de zile înainte de impact.

Un alt dezavantaj destul de fatal al armelor nucleare pentru a respinge amenințarea asteroizilor este numeroasele restricții politice și de securitate privind utilizarea armelor nucleare în spațiu. Până acum, există doar mecanisme pentru a contracara lansarea unei bombe nucleare către un asteroid și nu există mecanisme pentru implementarea rapidă a acestei sarcini. Și dacă timpul nu este important, atunci după cum vedem, există metode care nu sunt mai rele și undeva mai interesante.

Asteroidul de metal Psyche, așa cum l-a imaginat un artist.

Între timp, doar telescoapele și misiunile de cercetare pe asteroizi primesc bani - astăzi Dawn, care a vizitat Ceres și Vesta, aparatul chinez Chane-2, care a zburat peste asteroidul 4179 Tautatis, programează să returneze mostre de la asteroizii Hayabusa-2 la 162173 Ryugu (de asemenea, un obiect potențial periculos al lui Ben-195 și SIRIS10-atherather) steroizi potențial periculoși pentru Pământ - observați tendința?). Chiar zilele trecute, NASA a ales și pentru finanțarea unui orbiter către unul dintre cei mai mari asteroizi ai centurii principale 16 Psyche (particularitatea sa este că este compus aproape în întregime din metal - fier, nichel și cobalt, cântărind câteva sute de miliarde de tone) și misiunea de a zbura 6 asteroizi din troieni - corpuri blocate în punctele Lagrange ale orbitei Jupiter.

P.S. Există un simulator de impact destul de amuzant care vă permite să calculați consecințele coliziunilor Pământului cu asteroizii. Nu foarte vizual (concluzii în text), dar foarte detaliat din punct de vedere al consecințelor.

Și acesta este un videoclip foarte proaspăt de lângă Arkhangelsk:

„Vrem să schimbăm orbita acestui satelit”, spune Patrick Michel, om de știință senior la Centrul Național de Cercetare Științifică din Franța și unul dintre liderii echipei Aida, „deoarece viteza orbitală a satelitului în jurul corpului principal este de doar 19 centimetri pe secundă”. Chiar și schimbările mici pot fi măsurate de pe Pământ, adaugă el, schimbând perioada orbitală a lui Didymoon cu patru minute.

De asemenea, este important să vedem dacă elementul exploziv va funcționa. „Toate modelele de coliziune pe care le dezvoltăm se bazează pe o înțelegere a fizicii coliziunilor care a fost testată doar la scară de laborator pe ținte centimetrice”, spune Michel. Nu este încă pe deplin clar dacă aceste modele vor funcționa pe asteroizi reali.

Johnson adaugă că această tehnologie este cea mai matură - oamenii au demonstrat deja capacitatea de a ajunge la asteroid, în special, cu misiunea Dawn la Ceres și misiunea Rosetta pe cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Pe lângă abordarea focosului, există și o abordare gravitațională - pur și simplu plasați o navă spațială relativ masivă pe orbită în apropierea asteroidului și lăsați atracția gravitațională reciprocă să ghideze ușor obiectul pe o nouă cale. Avantajul acestei metode este că, de fapt, trebuie doar să livrați nava spațială la destinație. Misiunea NASA ARM ar putea testa indirect această idee; parte a acestui plan este de a returna asteroidul în spațiul apropiat Pământului.

Cu toate acestea, elementul cheie al unor astfel de metode va fi timpul; ar fi nevoie de patru ani buni pentru a asambla o misiune spațială dincolo de orbita Pământului, iar unei nave spațiale ar fi nevoie de un an sau doi în plus pentru a ajunge la asteroidul potrivit. Dacă timpul este scurt, va trebui să încerci altceva.

Quichen Zhang, un fizician la Universitatea din California din Santa Barbara, crede că laserele ne vor ajuta. Laserul nu va arunca în aer asteroidul ca o stea a morții, ci va vaporiza o mică parte a suprafeței sale. Zhang și colegii săi au lucrat cu cosmologul experimental Philip Lubin pentru a prezenta un set de simulări orbitale Societății Astronomice din Pacific.


Un astfel de plan poate părea ineficient, dar amintiți-vă că, dacă începeți devreme și lucrați o perioadă lungă de timp, puteți schimba cursul corpului pentru multe mii de kilometri. Zhang spune că avantajul laserului este că un laser mare poate fi construit pe orbita Pământului fără a fi nevoie să zboare către un asteroid. Un laser cu o putere de un gigawatt, care funcționează timp de o lună, poate muta un asteroid de 80 de metri - precum meteoritul Tunguska - două raze Pământului (12.800 de kilometri). Acest lucru este suficient pentru a evita o coliziune.

O altă variantă a acestei idei este de a trimite o navă spațială echipată cu un laser mai puțin puternic, dar în acest caz ar trebui să ajungă la asteroid și să-l urmărească relativ aproape. Întrucât laserul va fi mai mic - în intervalul de 20 kW - va trebui să funcționeze mulți ani, deși simulările lui Zhang arată că un satelit care urmărește un asteroid ar putea să-l distrugă în 15 ani.

Zhang spune că unul dintre avantajele utilizării orbitei Pământului este că urmărirea unui asteroid sau a unei comete nu este atât de ușor de făcut pe cât pare, deși am făcut-o deja. „Rosetta trebuia inițial să zboare către o altă cometă (46P), dar o întârziere a lansării a făcut ca ținta inițială să se îndepărteze de o poziție atractivă. Dar dacă cometa decide să se îndrepte spre Pământ, nu vom avea ocazia să o schimbăm cu o opțiune mai bună. Urmărirea asteroizilor nu este dificilă, dar durează cel puțin trei ani pentru a ajunge la ea.

Johnson, totuși, observă una dintre cele mai mari probleme legate de utilizarea unui laser de orice fel: nimeni nu a lansat încă pe orbită un obiect lung de un kilometru, cu atât mai puțin un laser sau o serie de ele. „Sunt o mulțime de momente imature în acest plan; Nici măcar nu este clar cum să convertești în mod fiabil energia solară în energie laser, astfel încât să funcționeze mult timp.”

Există și o „opțiune nucleară”. Dacă ați văzut filmul Armageddon, această opțiune vi se pare simplă, dar de fapt este mult mai complicată decât pare. „Trebuie să expediezi întreaga infrastructură”, spune Massimiliano Vasile de la Universitatea din Straitclyde. El propune să detoneze o bombă nucleară la o oarecare distanță de țintă. Ca și în cazul laserului, planul este de a vaporiza o parte din suprafață, creând astfel tracțiune și schimbând orbita asteroidului. „Când detonezi, beneficiezi de o eficiență energetică ridicată”, spune el.


În timp ce laserele și bombele nucleare pot funcționa atunci când asteroidul este mai aproape, chiar și în aceste cazuri compoziția obiectului va fi importantă, deoarece temperatura de evaporare va diferi de la asteroid la asteroid. O altă problemă este molozul zburător. Mulți asteroizi pot fi pur și simplu o colecție de roci care nu se țin foarte bine împreună. În cazul unui astfel de obiect, un focos nu va funcționa. Un remorcher gravitațional ar fi mai bine - nu depinde de compoziția asteroidului.

Oricare dintre aceste metode, totuși, poate întâlni un ultim obstacol: politica. Tratatul pentru spațiul cosmic din 1967 interzice utilizarea și testarea armelor nucleare în spațiu, iar punerea pe orbită a unui laser de gigawatt i-ar putea face pe unii oameni nervoși.

Zhang notează că, dacă puterea laserului orbital este redusă la 0,7 gigawați, acesta va deplasa asteroidul cu doar 0,3 raza Pământului - aproximativ 1911 kilometri. „Asteroizii mici care pot distruge un oraș sunt mult mai des întâlniți decât distrugătorii de planete. Acum imaginați-vă că un astfel de asteroid se află pe o traiectorie care duce la New York. În funcție de circumstanțe, o încercare și parțial nereușită de deviere a unui asteroid de pe Pământ ar putea muta locul impactului spre Londra, de exemplu. Dacă există vreun risc de eroare, europenii pur și simplu nu vor lăsa SUA să devieze asteroidul.”

Astfel de obstacole sunt în general așteptate în ultimul moment. „Aceste tratate au o lacună”, spune Johnson, vorbind despre tratatul spațiului cosmic și despre tratatul de interzicere totală a testelor nucleare. Ele nu interzic lansarea rachetelor balistice care călătoresc prin spațiu și pot fi înarmate cu arme nucleare. Și în lumina necesității de a proteja planeta, criticii pot avea răbdare.

Michel mai subliniază că, spre deosebire de orice alt dezastru natural, acesta este ceva ce putem evita. „Riscul natural al acestui lucru este foarte scăzut în comparație cu tsunami și altele asemenea. Dar în acest caz, putem face măcar ceva.”

Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu (NASA) a SUA a anunțat un test de tehnologie care va ajuta la salvarea Pământului de la o coliziune cu asteroizi mortali. O idee foarte bună care va salva întreaga umanitate în viitor, a declarat un observator științific al canalului Kultura TV unui corespondent al Agenției Federale de Știri. Alexandru Galkin.

Necesitate

Într-un comunicat de presă emis de experții NASA, se raportează că vorbim despre cel mai recent sistem de apărare planetară, care ar trebui să devieze obiectele spațiale periculoase de pe Pământ folosind o lovitură cinetică.

„DART va fi prima misiune NASA care va demonstra așa-numita tehnologie de lovire cinetică”, a spus un ofițer de apărare planetară de la sediul NASA din Washington. Lynley Johnson.

Angajații agenției spațiale americane intenționează să-și testeze sistemul pe micul asteroid din apropierea Pământului Didymus, care va zbura pe lângă Pământ în octombrie 2022 și în 2024. Datele despre abaterea traiectoriei satelitului vor fi primite și procesate pe Pământ, astfel încât în ​​viitor să fie posibilă devierea traiectoriilor asteroizilor de pe planeta noastră.

„Aici vorbim despre potențiali ucigași ai întregii omeniri - asteroizi destul de mari care se deplasează spre Pământ și pot cădea pe el. Avem nevoie de un sistem de apărare planetară pentru a evita repetarea scenariului când un asteroid de 10 kilometri în diametru a căzut în regiunea Peninsula Yucatan acum 65 de milioane de ani. El a creat cel mai mare crater de impact de pe suprafața Pământului și a provocat schimbări climatice catastrofale care au distrus dinozaurii”, explică Galkin situația.

Partea tehnică

Potrivit interlocutorului FAN, tehnologia propusă de Agenția Aerospațială Americană îndeplinește toate cerințele de siguranță cerute astăzi.

„Adevărul este că asteroizii foarte mari nu pot fi împărțiți din cauza structurii lor interne dense și puternice. Este puțin probabil să existe o încărcătură de putere suficientă, motiv pentru care se propune tehnologia impactului cinetic, care ar putea mișca „copa spațială” literalmente cu un milimetru, schimbându-i traiectoria. La urma urmei, dacă mutați asteroidul la câteva grade milioane de kilometri de Pământ, atunci, ca urmare a fugarului, diferența pe planeta noastră va fi deja de 30-40 de grade și corpul cosmic va zbura. Are sens. Ei bine, dacă vorbim despre distrugerea completă a corpului cosmic, atunci acest lucru va fi posibil doar cu bile mici de foc ”, spune Galkin.

În plus, expertul rus reamintește că este încă periculos să folosești arme nucleare în aceste scopuri, deoarece tehnologiile aerospațiale moderne nu permit o probabilitate de sută la sută de a lansa cu succes o rachetă cu un focos nuclear.

„Trimiterea unei bombe atomice în spațiu este înfricoșătoare, deoarece nu există o garanție de 100% a unei lansări sigure. Totuși, există un mic procent că racheta nu va merge în spațiu, va exploda la lansare sau în timpul ascensiunii. Și dacă se întâmplă așa ceva, atunci înțelegem cu toții cât de catastrofale vor fi consecințele pentru natură și om. Apropo, un proiect similar a fost dezvoltat în URSS, dar au decis să-l abandoneze tocmai din acest motiv - este periculos pentru omenire însăși ”, conchide observatorul științific.

Amintim că mai devreme specialiștii corporației de stat ruse Roskosmos au declarat că lucrează la un proiect de identificare și detectare a asteroizilor și cometelor periculoși care se deplasează spre Pământ. Evoluțiile oamenilor de știință vor deveni baza pentru viitoarele lucrări de dezvoltare, care vor fi selectate în mod competitiv de Consiliul Spațial RAS și corporația de stat. Cu toate acestea, acest proiect nu face parte încă din Programul Spațial Federal până în 2025.

TsNIIMash a spus că sistemul de urmărire a potențialelor amenințări din spațiul apropiat de Pământ va urmări nave spațiale active și resturile spațiale. De asemenea, va avertiza asupra posibilelor coliziuni pe orbită. Același sistem va monitoriza asteroizii și cometele.