Wyobraź sobie, że pewnego dnia obserwatoria na całym świecie potwierdzą, że asteroida zbliża się do Ziemi, kolizja jest nieunikniona. Narody kosmiczne muszą uzgodnić, jak to powstrzymać. Głazy latające w kosmosie mogą spowodować katastrofalne szkody dla naszej planety. To, co stanie się później, zależy od tego, ile czasu pozostawi nam asteroida do namysłu. Żadna z opcji nie będzie łatwa; może być wymagana broń jądrowa. Co będziemy robić, gdy nadejdzie ten dzień?
Duże asteroidy rzadko spadają. Ostatnim z nich, który spowodował poważne szkody dla życia, był meteoryt Tunguska w 1908 roku. Uważa się, że był to meteoryt, który eksplodował 10 kilometrów nad odległym regionem Syberii.
Ten rodzaj upadku zdarza się co kilka stuleci. Ale Syberia jest daleko; nawet dzisiaj jego populacja jest niewielka i rozproszona na rozległym terytorium. Gdyby ten sam obiekt przybył cztery do pięciu godzin później, spadłby na Petersburg i spowodował eksplozję, która jest równoważna eksplozji jądrowej w megatonach.
Niedawno mieliśmy zaszczyt obserwować zmniejszoną wersję tego koszmarnego scenariusza. W 2013 roku meteoryt z Czelabińska, który upadł na wysokości 30 kilometrów, rozbił szkło i zranił 1400 osób w rosyjskim mieście. Eksplozja, którą spowodował, była równowartością 500 kiloton - około 30 bomb zrzuconych na Hiroszimę - ale była wystarczająco wysoka, aby być w porządku. Takie spadki zdarzają się dość często, średnio trzy razy w roku. Większość z nich występuje nad oceanem lub w odległych miejscach, więc nie są zauważane. A jednak pytanie, które nas niepokoi, brzmi: „Czy taki upadek w ogóle się wydarzy i kiedy to nastąpi?”
Państwa traktują ten problem bardzo poważnie i podejmują pierwsze kroki, aby zapobiec niebezpiecznym upadkom. W styczniu NASA utworzyła Biuro Koordynacji Obrony Planetarnej, aby działać jako centralny punkt obserwacji asteroid i współpracy z innymi agencjami kosmicznymi nad sposobem radzenia sobie z możliwym zderzeniem dużych skał kosmicznych z Ziemią.
PDCO poświęca obecnie większość swoich wysiłków na wykrywanie, koordynację różnych programów nadzoru, mówi Lindley Johnson, oficer obrony planetarnej NASA. Ponieważ nie możesz walczyć z kosmicznymi kamieniami, jeśli nie wiesz, gdzie one są. „Staramy się znaleźć wszystko, co może stać się zagrożeniem w nadchodzących latach, a nawet dziesięcioleciach, z wyprzedzeniem” - mówi. Gdy tylko zostanie odkryta niebezpieczna asteroida, rozpoczynają się prace nad planami zatrzymania tego konkretnego obiektu.
Film promocyjny:
Najprostsza metoda obejmuje rodzaj planetarnego bilarda, w którym sonda kosmiczna kieruje ciężki obiekt (lub samą sondę) tak, aby zderzył się z obiektem. Uważa się, że wtedy asteroida zmieni swój kurs i przeleci obok Ziemi.
Wspólna misja Europejskiej Agencji Kosmicznej i NASA będzie musiała przetestować taką technologię w ciągu najbliższych kilku lat: nazywa się ona Asterod Impact and Deflection Assesment (Aida). Misja składa się z dwóch statków kosmicznych, jednej zwanej Asteroid Impact Mission (Aim), która wystartuje pod koniec 2020 r., Oraz drugiej, Double Asteroid Redirection Test (Dart), który wystartuje w 2021 r.
W 2022 roku przylecą na podwójną asteroidę 65803 Didymos, która leci ze swoim towarzyszem Didymoon. Didymos ma 780 metrów szerokości, a Didymoon 170 metrów. Młodszy obraca się wokół starszego co 11,9 godziny, a są blisko siebie - tylko 1100 metrów dalej. Sonda Aim spotka asteroidę i zbada jej skład. Gdy tylko przybędzie Dart, zderzy się z Didymoon, a Aim zbada konsekwencje dla orbity młodszej skały. Celem misji jest odkrycie, w jaki sposób można przekierować asteroidę, aby nie stawiać jej na niebezpiecznej trajektorii. W rzeczywistości jest to punkt wyjścia do planowania misji.
Aby zrozumieć obietnicę takiej misji, słynny krater Arizona w amerykańskim stanie Arizona został prawdopodobnie utworzony przez obiekt trzykrotnie mniejszy od Didymoon, a jego średnica wynosi 1,18 km. Skała wielkości Didymos, która uderza w Ziemię z prędkością 125 metrów na sekundę, spowoduje eksplozję odpowiadającą dwóm megatonom; to wystarczy, aby zniszczyć miasto. A to jest minimalna prędkość. Przy maksymalnej prędkości (około 186 metrów na sekundę) wyrzuci cztery megaton energii - to około czterech milionów ton trotylu.
„Chcemy zmienić orbitę tego satelity” - mówi Patrick Michel, starszy naukowiec we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych i jeden z liderów zespołu Aida, „ponieważ prędkość orbity satelity wokół głównego korpusu wynosi tylko 19 centymetrów na sekundę”. Dodaje, że nawet niewielkie zmiany można zmierzyć z Ziemi, zmieniając okres orbity Didymoon o cztery minuty.
Ważne jest również, aby sprawdzić, czy element wybuchowy się włączy. „Wszystkie modele zderzeń, nad którymi pracujemy, opierają się na zrozumieniu fizyki zderzeń, które zostało przetestowane jedynie w skali laboratoryjnej przy celach centymetrowych” - mówi Michel. Nie jest jeszcze do końca jasne, czy te modele będą działać na prawdziwych asteroidach.
Johnson dodaje, że ta technologia jest najbardziej dojrzała - ludzie już zademonstrowali zdolność dotarcia do asteroidy, w szczególności podczas misji Dawn na Ceres oraz misji Rosetta na kometę 67P / Churyumov-Gerasimenko.
Oprócz podejścia z głowicą istnieje również podejście grawitacyjne - po prostu umieść stosunkowo masywny statek kosmiczny na orbicie w pobliżu asteroidy i pozwól, aby ich wzajemne przyciąganie grawitacyjne delikatnie prowadziło obiekt na nową ścieżkę. Zaletą tej metody jest to, że zasadniczo wystarczy dostarczyć statek kosmiczny do celu. Misja ARM NASA może pośrednio przetestować ten pomysł; częścią tego planu jest powrót asteroidy w przestrzeń kosmiczną bliską Ziemi.
Jednak czas będzie kluczowym elementem takich metod; przygotowanie misji kosmicznej poza orbitę Ziemi zajmie dobre cztery lata, a dotarcie do pożądanej asteroidy zajmie sondowi dodatkowy rok lub dwa. Jeśli brakuje czasu, będziesz musiał spróbować czegoś innego.
Quichen Zhang, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, uważa, że lasery nam pomogą. Laser nie zdetonuje asteroidy jak Gwiazda Śmierci, ale wyparuje niewielką część jej powierzchni. Zhang i współpracownicy współpracowali z kosmologiem eksperymentalnym Philipem Lubinem, aby przedstawić zestaw symulacji orbitalnych Towarzystwu Astronomicznemu Pacyfiku.
Ten plan może wydawać się nieskuteczny, ale pamiętaj, że jeśli zaczniesz wcześnie i długo pracujesz, możesz zmienić bieg organizmu na wiele tysięcy kilometrów. Zhang mówi, że zaletą lasera jest to, że duży laser można zbudować na orbicie okołoziemskiej bez konieczności latania na asteroidę. Laser o mocy jednego gigawata, działający przez miesiąc, może przesunąć 80-metrową asteroidę - podobnie jak meteoryt Tunguska - o dwa promienie Ziemi (12800 kilometrów). To wystarczy, aby uniknąć kolizji.
Inną odmianą tego pomysłu jest wysłanie statku kosmicznego wyposażonego w słabszy laser, ale w tym przypadku będzie on musiał dotrzeć do asteroidy i podążać za nią stosunkowo blisko. Ponieważ laser będzie mniejszy - w zakresie 20 kW - będzie musiał działać przez wiele lat, chociaż symulacje Zhanga pokazują, że satelita ścigający asteroidę może zrzucić go z kursu za 15 lat.
Zhang mówi, że jedną z zalet korzystania z orbity Ziemi jest to, że ściganie asteroidy lub komety nie jest tak łatwe, jak się wydaje, pomimo tego, że już to zrobiliśmy. „Początkowo Rosetta miała lecieć do innej komety (46P), ale opóźnienie startu spowodowało, że pierwotny cel opuścił atrakcyjną pozycję. Ale jeśli kometa zdecyduje się udać na Ziemię, nie będziemy mieli możliwości zmiany jej na lepszą opcję”. Śledzenie asteroid jest łatwe, ale dotarcie do nich zajmuje co najmniej trzy lata.
Johnson zwraca jednak uwagę na jeden z największych problemów związanych z użyciem jakiegokolwiek lasera: nikt nigdy nie wyrzucił na orbitę obiektu o długości kilometra, nie mówiąc już o laserze lub całej matrycy. „Pod tym względem jest wiele niedojrzałych chwil; nie jest nawet jasne, jak niezawodnie przekształcić energię słoneczną w energię lasera, aby działała wystarczająco długo”.
Istnieje również „opcja nuklearna”. Jeśli widziałeś film Armageddon, ta opcja wydaje ci się prosta, ale w rzeczywistości jest o wiele bardziej skomplikowana, niż się wydaje. „Będziemy musieli wysłać całą infrastrukturę” - mówi Massimiliano Vasile z Uniwersytetu Straitclyde. Proponuje zdetonowanie bomby atomowej w pewnej odległości od celu. Podobnie jak w przypadku lasera, plan polega na odparowaniu części powierzchni, tworząc w ten sposób ciąg i zmieniając orbitę asteroidy. „Po detonacji uzyskujesz korzyść w postaci wysokiej wydajności energetycznej” - mówi.
Podczas gdy lasery i bomby atomowe mogą wybuchnąć, gdy asteroida jest bliżej, nawet w tych przypadkach skład obiektu będzie ważny, ponieważ temperatura parowania będzie się różnić od asteroidy do asteroidy. Kolejną kwestią jest latający gruz. Wiele asteroid może być po prostu zbiorem luźno sklejonych skał. W przypadku takiego obiektu głowica nie będzie działać. Holownik grawitacyjny będzie lepszy - nie zależy od składu asteroidy.
Każda z tych metod może jednak napotkać jedną ostateczną przeszkodę: politykę. Traktat o przestrzeni kosmicznej z 1967 r. Zakazuje używania i testowania broni jądrowej w kosmosie, a umieszczenie gigawatowego lasera na orbicie może wywołać u niektórych ludzi zdenerwowanie.
Zhang zauważa, że zmniejszenie mocy orbitującego lasera do 0,7 gigawata spowoduje przemieszczenie asteroidy o zaledwie 0,3 promienia Ziemi - około 1911 kilometrów. „Małe asteroidy, które mogą zniszczyć miasto, są znacznie częstsze niż niszczyciele planetarne. Teraz wyobraź sobie, że taka asteroida porusza się po trajektorii prowadzącej do Nowego Jorku. W zależności od okoliczności próba i częściowo nieudane odchylenie asteroidy od Ziemi może spowodować np. Przemieszczenie miejsca katastrofy do Londynu. Jeśli istnieje jakiekolwiek ryzyko błędu, Europejczycy po prostu nie pozwolą USA odbić asteroidy”.
Takich przeszkód zwykle oczekuje się w ostatniej chwili. „W tych traktatach jest luka” - mówi Johnson, odnosząc się do traktatu kosmicznego i traktatu o całkowitym zakazie testów. Nie zabraniają wystrzeliwania pocisków balistycznych, które przemieszczają się w kosmosie i mogą być uzbrojone w broń jądrową. W świetle potrzeby ochrony planety krytycy mogą być cierpliwi.
Michelle zauważa również, że w przeciwieństwie do innych klęsk żywiołowych, właśnie tego możemy uniknąć. „Naturalne ryzyko tego jest bardzo niskie w porównaniu z tsunami i tym podobnymi. Ale w tym przypadku możemy przynajmniej coś zrobić”.
ILYA KHEL
