Upadek asteroidy na Ziemię to jeden z podstawowych scenariuszy Apokalipsy wykorzystanych w science fiction. Aby fantazje nie stały się rzeczywistością, ludzkość z góry przygotowała się, aby uchronić się przed takim zagrożeniem, a niektóre metody ochrony zostały już wypracowane w praktyce. Ciekawe, że podejścia naukowców ze Stanów Zjednoczonych i Federacji Rosyjskiej w tej sprawie różnią się.
Dzisiaj, 8 marca 2016 r., W odległości około 22 000 kilometrów od Ziemi (14 000 kilometrów poniżej orbity satelitów geostacjonarnych) przejdzie asteroida 2013 TX68 o średnicy od 25 do 50 metrów. Ma nieregularną, słabo przewidywalną orbitę. Następnie przyjdzie na Ziemię w 2017 roku, a potem - w 2046 i 2097 roku. Prawdopodobieństwo, że ta asteroida spadnie na Ziemię jest znikomo małe, ale jeśli tak się stanie, to fala uderzeniowa będzie dwa razy silniejsza niż ta wytworzona przez eksplozję meteorytu w Czelabińsku w 2013 roku.
Tak więc TX68 2013 nie stanowi szczególnego zagrożenia, ale zagrożenie asteroidą dla naszej planety nie ogranicza się do tego stosunkowo niewielkiego „bruku”. W 1998 roku Kongres Stanów Zjednoczonych poinstruował NASA, aby wykryła wszystkie asteroidy w pobliżu Ziemi i mogące zagrozić jej wielkością jednego kilometra. Zgodnie z klasyfikacją NASA wszystkie małe ciała, w tym komety, które zbliżają się do Słońca z odległości równej co najmniej 1/3 jednostki astronomicznej (AU), należą do kategorii „w pobliżu”. Przypomnij sobie, że a.u. To odległość od Ziemi do Słońca, 150 milionów kilometrów. Innymi słowy, aby „gość” nie wzbudzał niepokoju wśród Ziemian, odległość między nim a okołobiegunową orbitą naszej planety musi wynosić co najmniej 50 milionów kilometrów.
Do 2008 roku NASA w dużej mierze wypełniła ten mandat, znajdując 980 takich latających szczątków. 95% z nich miało precyzyjne trajektorie. Żadna z tych asteroid nie stanowi zagrożenia w dającej się przewidzieć przyszłości. Ale jednocześnie NASA, na podstawie wyników obserwacji uzyskanych za pomocą teleskopu kosmicznego WISE, doszła do wniosku, że co najmniej 4700 asteroid o wielkości co najmniej 100 metrów przechodzi okresowo obok naszej planety. Naukowcom udało się znaleźć tylko 30% z nich. I, niestety, astronomom udało się znaleźć tylko 1% 40-metrowych asteroid okresowo „chodzących” w pobliżu Ziemi.
W sumie, jak sądzą naukowcy, w Układzie Słonecznym „wędruje” blisko Ziemi do 1 miliona asteroid, z których tylko 9600 zostało niezawodnie odkrytych. Jeśli „brukowiec” o wielkości 100-150 metrów przejdzie w odległości 0,05 AU. z naszej planety (co stanowi około 20 odległości Ziemia-Księżyc, czyli 7,5 miliona kilometrów), automatycznie zalicza się do kategorii „potencjalnie niebezpiecznych obiektów” według klasyfikacji NASA. American Aerospace Agency ma obecnie około 1600 takich jednostek.
Jak wielkie jest niebezpieczeństwo
Film promocyjny:
Prawdopodobieństwo, że na Ziemię spadną duże niebiańskie „szczątki” jest bardzo małe. Uważa się, że asteroidy o średnicy do 30 metrów powinny spalić się w gęstych warstwach atmosfery w drodze na powierzchnię planety lub przynajmniej rozpaść się na małe fragmenty.
Oczywiście wiele będzie zależało od materiału, z którego „zrobiony” jest kosmiczny włóczęga. Jeśli jest to „śnieżka” (fragment komety, składający się z lodu przeplatanego kamieniami, ziemią, żelazem), to nawet o dużej masie i rozmiarze prawdopodobnie „pęknie” jak meteoryt Tunguska gdzieś wysoko w powietrzu. Ale jeśli meteoryt składa się z kamieni, żelaza lub mieszanki żelaza i kamienia, to nawet o mniejszych rozmiarach i masie niż „śnieżka” będzie miał znacznie większe szanse na dotarcie do Ziemi.
Jeśli chodzi o ciała niebieskie o średnicy do 50 metrów, to, jak sądzą naukowcy, „odwiedzają” naszą planetę nie częściej niż raz na 700-800 lat, a jeśli mówimy o 100-metrowych nieproszonych „gościach”, to jest to częstotliwość „wizyt” od 3000 lat i więcej. Jednak 100-metrowy fragment gwarantuje podpisanie werdyktu dla takich metropolii jak Nowy Jork, Moskwa czy Tokio. Gruz o wielkości od 1 kilometra (gwarantowana katastrofa w skali regionalnej, zbliżającej się do globalnej) i więcej spadają na Ziemię nie częściej niż raz na kilka milionów lat, a nawet olbrzymy wielkości 5 kilometrów lub więcej - raz na kilkadziesiąt milionów lat.
Dobre wieści w tym sensie przekazał zasób internetowy Universetoday.com. Naukowcy z uniwersytetów na Hawajach i Helsinkach, obserwując asteroidy przez długi czas i szacując ich liczbę, doszli do ciekawego i pocieszającego wniosku dla ziemian: niebiańskie „szczątki” spędzające wystarczająco dużo czasu w pobliżu Słońca (w odległości co najmniej 10 średnic Słońca) zostaną zniszczone przez naszego luminarza.
To prawda, że stosunkowo niedawno naukowcy zaczęli mówić o niebezpieczeństwie, jakie stwarzają tak zwane „centaury” - gigantyczne komety, których rozmiar sięga 100 kilometrów średnicy. Przecinają orbity Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna, mają wyjątkowo nieprzewidywalne trajektorie i mogą być skierowane w kierunku naszej planety przez pole grawitacyjne jednej z tych olbrzymich planet.
Ostrzeżony jest uzbrojony
Ludzkość dysponuje już technologiami ochrony przed niebezpieczeństwem asteroida-kometa. Ale będą skuteczne tylko wtedy, gdy niebiański fragment zagrażający Ziemi zostanie wcześniej wykryty.
NASA posiada „program do poszukiwania obiektów położonych blisko Ziemi” (zwany również Spaceguard, co tłumaczy się jako „strażnik kosmosu”), który wykorzystuje wszelkie środki obserwacji kosmosu, którymi dysponuje agencja. W 2013 roku indyjski rakieta nośna PSLV wystrzelił na orbitę polarną w pobliżu Ziemi pierwszy teleskop kosmiczny zaprojektowany i zbudowany w Kanadzie, którego zadaniem jest monitorowanie przestrzeni kosmicznej. Został nazwany NEOSSat - satelita obserwujący obiekty bliskie Ziemi, co oznacza „satelita do śledzenia obiektów blisko Ziemi”. Przewiduje się, że w latach 2016–2017 na orbitę trafi kolejne kosmiczne „oko” o nazwie Sentinel, utworzone przez amerykańską organizację pozarządową B612.
Działa w dziedzinie obserwacji kosmosu i Rosji. Niemal natychmiast po upadku meteorytu z Czelabińska w lutym 2013 r. Pracownicy Instytutu Astronomii Rosyjskiej Akademii Nauk zaproponowali stworzenie „rosyjskiego systemu przeciwdziałania zagrożeniom kosmicznym”. System ten stanowiłby jedynie zespół środków do obserwacji przestrzeni kosmicznej. Jego deklarowana wartość wynosiła 58 miliardów rubli.
Niedawno okazało się, że Centralny Instytut Badań Naukowych Inżynierii Mechanicznej (TsNIIMash) w ramach nowego Federalnego Programu Kosmicznego do 2025 roku planuje stworzyć centrum ostrzegania o zagrożeniach kosmicznych w zakresie asteroida-kometa. Koncepcja kompleksu „Neboswod-S” zakłada umieszczenie dwóch satelitów obserwacyjnych na orbicie geostacjonarnej i dwóch kolejnych na orbicie ziemskiej rewolucji wokół Słońca.
Zdaniem specjalistów TsNIIMash urządzenia te mogą stać się „barierą kosmiczną”, przez którą praktycznie żadna niebezpieczna asteroida o wymiarach kilkudziesięciu metrów nie przeleci niezauważona. „Ta koncepcja nie ma odpowiedników i może stać się najbardziej skuteczna w wykrywaniu niebezpiecznych ciał niebieskich z czasem wyprzedzenia do 30 dni lub więcej, zanim wejdą one w atmosferę ziemską” - zauważa służba prasowa TsNIIMash.
Według przedstawiciela serwisu, instytut uczestniczył w latach 2012-2015 w międzynarodowym projekcie NEOShield. W ramach projektu Rosja została poproszona o opracowanie systemu odchylania asteroid, które mogą zagrozić Ziemi za pomocą wybuchów jądrowych w kosmosie. W tym obszarze nakreślono również współpracę między Rosją a Stanami Zjednoczonymi. 16 września 2013 r. W Wiedniu dyrektor generalny Rosatomu Siergiej Kiriyenko i sekretarz ds. Energii USA Ernst Moniz podpisali porozumienie między Federacją Rosyjską a Stanami Zjednoczonymi o współpracy w zakresie badań naukowych i rozwoju w dziedzinie jądrowej i energetycznej, co stworzyło warunki do interakcji między specjalistami z obu zagrożenie. Niestety gwałtowne zaostrzenie stosunków rosyjsko-amerykańskich, które rozpoczęło się w 2014 roku, skutecznie położyło kres takiej interakcji.
Odepchnij lub zdetonuj
Technologia dostępna dla ludzkości zapewnia dwa główne sposoby obrony przed asteroidami. Pierwszego można użyć, jeśli niebezpieczeństwo zostanie wcześniej wykryte. Zadanie polega na skierowaniu statku kosmicznego (SC) na szczątki niebieskie, które zakotwiczą się na jego powierzchni, uruchomią silniki i odciągną „gościa” od trajektorii prowadzącej do zderzenia z Ziemią. Koncepcyjnie metoda ta została już trzykrotnie przetestowana w praktyce.
W 2001 roku amerykański statek kosmiczny „Shoemaker” wylądował na asteroidzie Eros, aw 2005 roku japońska sonda „Hayabusa” nie tylko zatonęła na powierzchni asteroidy Itokawa, ale także pobrała próbki jej substancji, po czym w czerwcu 2010 roku bezpiecznie powróciła na Ziemię. Sztafetę kontynuował europejski statek kosmiczny „Fila”, który wylądował na komecie 67R Churyumov-Gerasimenko w listopadzie 2014 roku. Wyobraź sobie teraz, że zamiast tych statków kosmicznych do tych ciał niebieskich zostałyby wysłane holowniki, których celem nie byłoby badanie tych obiektów, ale zmiana trajektorii ich ruchu. Potem wszystko, co musieli zrobić, to złapać asteroidę lub kometę i włączyć ich układy napędowe.
Ale co zrobić w sytuacji, gdy niebezpieczne ciało niebieskie zostanie odkryte za późno? Pozostała tylko jedna droga - wysadzić w powietrze. Ta metoda została również przetestowana w praktyce. W 2005 roku NASA z powodzeniem staranowała kometę 9P / Tempel sondą Penetrating Impact, aby przeprowadzić analizę widmową materii komety. Załóżmy teraz, że zamiast barana użyta byłaby głowica nuklearna. Dokładnie to proponują rosyjscy naukowcy, uderzając w asteroidę Apophis zmodernizowanymi międzykontynentalnymi rakietami balistycznymi, które mają zbliżyć się do Ziemi w 2036 roku. Nawiasem mówiąc, Roskosmos już w 2010 roku planował wykorzystać Apophis jako poligon doświadczalny dla holownika statku kosmicznego, który miał usunąć „brukowiec” na bok, ale plany te pozostały niespełnione.
Istnieje jednak okoliczność, która daje ekspertom powód do okazywania sceptycyzmu co do użycia ładunku jądrowego do zniszczenia asteroidy. Jest to brak tak ważnego czynnika niszczącego eksplozję jądrową, jak fala powietrza, co znacznie zmniejszy skuteczność użycia miny atomowej przeciwko asteroidzie / komecie.
Aby zapobiec utracie niszczycielskiej mocy ładunku jądrowego, eksperci zdecydowali się na podwójne uderzenie. Hitem będzie pojazd Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV), obecnie opracowywany w NASA. A ten statek kosmiczny zrobi to w następujący sposób: najpierw wejdzie na „odcinek domowy” prowadzący do asteroidy. Następnie coś w rodzaju barana oddzieli się od głównego statku kosmicznego, który uderzy w asteroidę pierwszym ciosem. Na „bruku” tworzy się krater, w który „wrzeszczy” główny statek kosmiczny z ładunkiem jądrowym. Tak więc dzięki kraterowi eksplozja nastąpi nie na powierzchni, ale już wewnątrz asteroidy. Obliczenia pokazują, że 300-kilotonowa bomba, zdetonowana zaledwie trzy metry pod powierzchnią ciała stałego, zwiększa swoją niszczycielską moc co najmniej 20 razy, stając się tym samymw ładunek jądrowy o mocy 6 megaton.
NASA przyznała już granty kilku amerykańskim uniwersytetom na opracowanie prototypu takiego „przechwytującego”.
Głównym amerykańskim „guru” w walce z niebezpieczeństwem asteroid z głowicami nuklearnymi jest fizyk i konstruktor broni jądrowej z Livermore National Laboratory, David Dearborn. Obecnie pracuje ze swoimi kolegami w stanie wysokiej gotowości na głowicę W-87. Jego pojemność wynosi 375 kiloton. To około jedna trzecia mocy najbardziej niszczycielskiej głowicy obecnie używanej w Stanach Zjednoczonych, ale 29 razy większej niż bomba, która spadła na Hiroszimę.
Próba zniszczenia
Próba zniszczenia zostanie przeprowadzona przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Asteroida 65802 Didyme, odkryta w 1996 roku, została wybrana jako „ofiara”. To binarna asteroida. Średnica korpusu głównego wynosi 800 metrów, a średnica tego, który obraca się wokół niego w odległości 1 kilometra to 150 metrów. W rzeczywistości Didyme jest bardzo „spokojną” asteroidą w tym sensie, że w dającej się przewidzieć przyszłości nie będzie z niej żadnego zagrożenia dla Ziemi. Niemniej jednak ESA wraz z NASA zamierza staranować go statkiem kosmicznym w 2022 r., Kiedy znajdzie się 11 milionów kilometrów od Ziemi.
Planowana misja otrzymała romantyczną nazwę AIDA. To prawda, że nie ma ona nic wspólnego z włoskim kompozytorem Giuseppe Verdim, który napisał operę o tym samym tytule. AIDA to skrót od Asteroid Impact & Deflection Assessment, co oznacza „Ocena zderzenia z asteroidą i późniejszej zmiany jej trajektorii”. A sam statek kosmiczny, który ma staranować asteroidę, został nazwany DART. W języku angielskim słowo to oznacza „dart”, ale podobnie jak w przypadku AIDA, słowo to jest skrótem od wyrażenia Double Asteroid Redirection Test lub „Eksperymentuj, aby zmienić kierunek ruchu podwójnej asteroidy”. „Dart” musi zderzyć się z Didimem z prędkością 22 530 kilometrów na godzinę.
Konsekwencje zderzenia zaobserwuje inny aparat lecący równolegle. Nazywał się AIM, czyli „cel”, ale podobnie jak w dwóch pierwszych przypadkach jest to skrót: AIM - Asteroid Impact Monitor („Tracking collision with a asteroid”). Celem obserwacji jest nie tylko ocena wpływu uderzenia na trajektorię asteroidy, ale także analiza wybitej materii asteroidy w zakresie widmowym.
Ale gdzie umieścić przechwytywacze asteroid - na powierzchni naszej planety lub na orbicie okołoziemskiej? Na orbicie są w „gotowości numer jeden” do odpierania zagrożeń z kosmosu. Eliminuje to ryzyko, które jest zawsze obecne podczas wystrzeliwania statku kosmicznego w kosmos. W końcu to na etapie uruchamiania i wycofywania prawdopodobieństwo awarii jest największe. Wyobraź sobie: pilnie musimy wysłać przechwytywacz na asteroidę, ale rakieta nośna nie mogła wynieść go z atmosfery. A asteroida leci …
Jednak nikt inny, jak sam Edward Teller, „ojciec” amerykańskiej bomby wodorowej, sprzeciwił się orbitalnemu rozmieszczeniu przechwytywaczy jądrowych. Jego zdaniem nie można po prostu przenieść nuklearnych ładunków wybuchowych w przestrzeń bliską Ziemi i spokojnie obserwować, jak krążą wokół Ziemi. Będą musiały być stale serwisowane, co wymaga czasu i pieniędzy.
Międzynarodowe traktaty również stwarzają mimowolne przeszkody w tworzeniu jądrowych przechwytywaczy asteroid. Jednym z nich jest Traktat z 1963 r. Zakazujący testów broni jądrowej w atmosferze, przestrzeni kosmicznej i pod wodą. Drugim jest traktat o kosmosie z 1967 r., Który zabrania wprowadzania broni jądrowej w kosmos. Ale jeśli ludzie mają technologiczną „tarczę”, która może ich uratować przed apokalipsą asteroida-kometa, wówczas byłoby niezwykle nierozsądne składać w ich ręce dokumenty polityczne i dyplomatyczne.