Los asteroides representan una amenaza real para la Tierra. Los científicos han ideado varias docenas de formas de cambiar la órbita de los cuerpos celestes. TNENERGY brinda más información sobre proyectos diseñados para salvar nuestro planeta de los asteroides.
Impacto
El meteorito de Tunguska explotó el 17 de junio de 1908 sobre la taiga de Siberia a una altitud de varios kilómetros. El poder de la explosión se estima en 40-50 megatones, que corresponde a la energía de la más poderosa de las bombas de hidrógeno detonadas. Según otras estimaciones, la potencia de la explosión corresponde a 10-15 megatones.
Un impacto es el impacto de un asteroide (en principio, de cualquier tamaño) en la Tierra, seguido de la liberación de su energía cinética en la atmósfera o en la superficie. Cuanto menor sea el impacto de la energía, más a menudo ocurre. La energía de impacto es una buena forma de determinar si un cuerpo espacial es peligroso para la Tierra o no. El primer umbral de este tipo es de alrededor de 100 kilotones de energía TNT liberada, cuando un asteroide que llega (que comienza a llamarse meteorito por su entrada a la atmósfera) deja de estar limitado a golpear YouTube, pero comienza a traer problemas.
Simulación de la explosión atmosférica de la metiorita de Tunguska
Un buen ejemplo de tal evento de umbral es el meteorito de Chelyabinsk de 2014: un cuerpo pequeño con un tamaño característico de 15 ... 20 metros y una masa de ~ 10 mil toneladas infligidas daños por valor de mil millones de rublos con su onda de choque y heridos ~ 300 personas.
Una selección de videos de la caída de la metiorita de Chelyabinsk.
Sin embargo, el meteorito de Chelyabinsk apuntó muy bien y, en general, no perturbó particularmente la vida ni siquiera de Chelyabinsk, y mucho menos de toda la Tierra. La probabilidad de golpear accidentalmente un área densamente poblada en una colisión con nuestro planeta es de aproximadamente un pequeño porcentaje, por lo que el umbral real de objetos peligrosos comienza con una potencia de 1000 veces más, aproximadamente cientos de megatones, la energía de impacto característica para los cuerpos con una calibre de 140-170 metros.
A diferencia de las armas nucleares, la liberación de energía de los meteoritos es más difusa en el espacio y el tiempo, por lo que es un poco menos letal. Foto - Prueba de Ivy Mike, 10 megatones.
Un meteoro de este tipo tiene un radio de daño de cien kilómetros y, al aterrizar con éxito, puede acabar con muchos millones de vidas. Por supuesto, hay piedras en el espacio y otras más grandes: un asteroide de 500 metros organizará una catástrofe regional, afectando el área a miles de kilómetros del lugar de su caída, un kilómetro y medio bajo las fuerzas para borrar la vida de un cuarto. de la superficie del planeta, y un asteroide de 10 kilómetros organizará una nueva extinción masiva y definitivamente destruirá la civilización.
Ahora que hemos calibrado el nivel de Armagedón frente al tamaño, podemos pasar a la ciencia.
Asteroides cercanos a la Tierra
El impactador, por supuesto, solo puede ser un asteroide cuya órbita en el futuro cruzará la trayectoria de la Tierra. El problema es que primero necesitas ver un asteroide de este tipo, luego medir su trayectoria con suficiente precisión y simularlo en el futuro. Hasta los años 80, la cantidad de asteroides conocidos que cruzaron la órbita de la Tierra era de decenas, y ninguno de ellos representaba un peligro (no pasó a menos de 7.5 millones de kilómetros de la órbita de la Tierra al simular la dinámica, digamos, 1000 años adelante) . Por lo tanto, el estudio del peligro de asteroides se ha centrado principalmente en el cálculo probabilístico: ¿cuántos cuerpos de más de 140 metros de tamaño puede haber en órbitas que cruzan la Tierra? ¿Con qué frecuencia ocurren los impactos? El peligro se estimó probabilísticamente “en la próxima década recibir un impacto con una potencia de más de 100 megatones es 10 ^ -5”, pero la probabilidad no significa que no vayamos a tener una catástrofe global mañana.
Cálculo de la frecuencia probable de impactos en función de la energía. El eje vertical es la frecuencia de "casos por año", el eje horizontal es la potencia de impacto en kilotones. Las rayas horizontales son tolerancias de tamaño. Marcas rojas: observaciones de impactos reales con un error.
Sin embargo, el crecimiento cualitativo y cuantitativo conduce a un rápido aumento en el número de objetos cercanos a la Tierra detectados. La aparición en los años 90 de matrices CCD en telescopios (que elevaron su sensibilidad en 1-1,5 órdenes de magnitud) y al mismo tiempo algoritmos automáticos para procesar imágenes del cielo nocturno llevaron a un aumento en la tasa de detección de asteroides (incluyendo cercanos a la Tierra) en dos órdenes de magnitud a principios de siglo.
Bonita animación de detección y movimiento de asteroides desde 1982 hasta 2012. Los asteroides cercanos a la Tierra están marcados en rojo.
En 1998-1999, entró en funcionamiento el proyecto LINEAR: dos telescopios robóticos con una apertura de solo 1 metro, equipados con una matriz de solo 5 megapíxeles (luego comprenderá de dónde viene "todo"), con la tarea de detectar como muchos asteroides y cometas, incluido .h. cerca de la tierra. Este no fue el primer proyecto de este tipo (un par de años antes todavía existía un NEAT bastante exitoso), sino el primero, especialmente diseñado para esta tarea. El telescopio se distinguió por las siguientes características, que luego se convertirían en el estándar:
Una matriz CCD astronómica especial, con un píxel retroiluminado, que aumentó su eficiencia cuántica (el número de fotones incidentes registrados) a casi el 100%, frente al 30% de los no astronómicos estándar.
Telescopio de gran angular que le permite capturar un área muy grande del cielo durante la noche.
Cadencia privada: el telescopio fotografió la misma área del cielo 5 veces durante la noche con un intervalo de 28 minutos y repitió este procedimiento dos semanas después. En este caso, la exposición del marco fue de solo 10 segundos, después de lo cual el telescopio se movió al siguiente campo.
Algoritmos especiales que restaron las estrellas del catálogo (esto fue una innovación) y buscaron grupos de píxeles en movimiento con ciertas velocidades angulares.
La imagen original plegada del telescopio LINEAR de 5 y después de procesada por el algoritmo. El círculo rojo es un asteroide cercano a la Tierra, los círculos amarillos son los asteroides del cinturón principal.
El telescopio en sí del proyecto LINEAR, ubicado en White Sands, Nuevo México.
LINEAR se convertirá en la estrella de la primera magnitud de una búsqueda de asteroides, descubriendo 230 mil asteroides durante los próximos 12 años, incluidos 2300 cruzando la órbita de la Tierra. Gracias a otro proyecto MPC (Minor Planet Center), la información sobre los candidatos encontrados para asteroides se distribuye a diferentes observatorios para mediciones orbitales adicionales. En la década de 2000, entra en funcionamiento un estudio del cielo automatizado de Catalina similar (que se centrará más en encontrar objetos cercanos a la Tierra y encontrará cientos de ellos al año).
El número de asteroides cercanos a la Tierra descubiertos por diferentes proyectos por años.
Gradualmente, las estimaciones de la probabilidad de Armagedón generalmente comienzan a ceder a las estimaciones de la probabilidad de muerte de un asteroide en particular. Entre los primeros cientos, y luego miles de asteroides cercanos a la Tierra, se destacan alrededor del 10% cuyas órbitas pasan a menos de 0,05 unidades astronómicas de la órbita terrestre (unos 7,5 millones de km), mientras que el tamaño del asteroide debería superar los 100-150 metros. (la magnitud absoluta del sistema solar corporal H<22).
A finales de 2004, la NASA le dijo al mundo que el asteroide Apophis 99942, descubierto a principios de año, tiene una probabilidad de 1 en 233 de golpear la Tierra en 2029. El asteroide, según las mediciones modernas, tiene un diámetro de unos 330 metros y una masa estimada de 4 millones de toneladas, lo que da alrededor de 800 megatones de energía de explosión.
Imagen de radar del asteroide Apophis. La medición de la trayectoria por radar en el Observatorio de Arecibo permitió refinar la órbita y excluir la posibilidad de una colisión con la Tierra.
Probabilidad
Sin embargo, en el ejemplo de Apophis, surgió la probabilidad misma de que un cuerpo en particular se convierta en un impactador. Conociendo la órbita del asteroide con precisión finita e integrando su trayectoria, nuevamente con precisión finita, en el momento de una posible colisión, solo se puede estimar una elipse, que tendrá, digamos, el 95% de las trayectorias posibles. A medida que se refinaron los parámetros de la órbita de Apophis, la elipse disminuyó hasta que el planeta Tierra finalmente se salió de ella, y ahora se sabe que el 13 de abril de 2029, el asteroide pasará a una distancia de al menos 31.200 km de la Tierra. superficie (pero de nuevo, este es el borde más cercano de la elipse de error).
Una ilustración de cómo se comprimió el tubo de posibles órbitas del asteroide Apophis en el momento de una posible colisión a medida que se afinaban los parámetros de la órbita. Como resultado, la Tierra no se vio afectada.
Otra ilustración interesante de Apophis es el cálculo de posibles puntos de colisión (sujetos a incertidumbre) para una colisión en 2036. Es interesante que la trayectoria tuvo lugar cerca del lugar donde cayó el meteorito Tunguska.
Por cierto, para una evaluación rápida del peligro comparativo de los asteroides cercanos a la Tierra, se desarrollaron dos escalas: una Turín simple y una Palermo más compleja. Turín simplemente multiplica la probabilidad de colisión y el tamaño del cuerpo estimado, asignándole un valor de 0 a 10 (por ejemplo, Apophis tenía 4 puntos en el pico de probabilidad de colisión), y Palermskaya calcula el logaritmo de la relación de la probabilidad de un impacto de un cuerpo en particular con la probabilidad de fondo de un impacto de dicha energía desde hoy hasta el momento de posibles colisiones.
Al mismo tiempo, los valores positivos en la escala de Palermo significan que un solo cuerpo se convierte en una fuente potencial de catástrofe más significativa que todos los demás, abiertos y sin descubrir juntos. Otro punto importante de la escala de Palermo es la convolución aplicada de la probabilidad de un impacto y su energía, lo que da una curva bastante contradictoria del grado de riesgo frente al tamaño del asteroide; sí, las piedras de 100 metros parecen ser incapaces de causando daños importantes, pero hay muchos y se caen con relativa frecuencia, por lo general con más víctimas potenciales que el kilómetro 1,5 "asesino de civilizaciones".
Sin embargo, volvamos a la historia de la detección de asteroides cercanos a la Tierra y objetos potencialmente peligrosos en medio de ellos. En 2010 entró en servicio el primer telescopio del sistema Pan-STARRS, con un telescopio de campo ultra ancho con una apertura de 1,8 metros, equipado con una matriz de 1400 megapíxeles.
Una fotografía de la galaxia de Andrómeda del telescopio Pan-STARRS 1 para evaluar su gran angular. A modo de comparación, se dibuja una luna llena en el campo y cuadrados de colores, el campo de visión "habitual" de los grandes telescopios astronómicos.
A diferencia de LINEAR, toma fotografías de 30 segundos con una profundidad de visión de 22 estrellas. (es decir, podría detectar un asteroide de 100-150 metros de tamaño a una distancia de 1 unidad astronómica, contra el límite de kilómetros a esa distancia para LINEAR), y un servidor de alto rendimiento (1480 núcleos y 2,5 petabytes de discos duros) gira 10 terabytes a la lista de fenómenos transitorios. Cabe señalar aquí que el propósito principal de Pan-STARRS no es la búsqueda de objetos cercanos a la Tierra, sino la astronomía estelar y galáctica: la búsqueda de cambios en el cielo, por ejemplo, supernovas distantes o eventos catastróficos en sistemas binarios cercanos. . Sin embargo, en esta tontería del telescopio, durante el año se descubrieron cientos de nuevos asteroides cercanos a la Tierra.
Servidor Pan-STARRS. En general, la foto ya es de 2012, hoy el proyecto se ha expandido bastante, se ha agregado un segundo telescopio, dos más están en construcción.
Otra misión que vale la pena mencionar es el telescopio espacial WISE de la NASA y su extensión NEOWISE. Este dispositivo tomó fotografías en el rango del infrarrojo lejano, detectando asteroides por su brillo infrarrojo. En términos generales, originalmente tenía como objetivo encontrar asteroides más allá de la órbita de Neptuno: objetos del cinturón de Kuiper, un disco disperso y enanas marrones, pero en una misión de extensión, después de que el telescopio se quedó sin refrigerante y su temperatura se volvió demasiado alta para la tarea original. , este el telescopio encontró unos 200 cuerpos cercanos a la Tierra.
Como resultado, durante los últimos 30 años, el número de asteroides cercanos a la Tierra conocidos ha crecido de ~ 50 a 15,000. Hoy, 1,763 de ellos están incluidos en la lista de objetos potencialmente peligrosos, ninguno de los cuales tiene calificaciones superiores a 0 en las escalas de Turín y Palermo.
Muchos asteroides
¿Es mucho o poco? Después de la misión NEOWISE, la NASA reevaluó el número de modelo de asteroides de la siguiente manera:
Aquí, en la imagen, el sombreado representa asteroides cercanos a la Tierra conocidos (no solo objetos peligrosos), contornos: una evaluación de los existentes pero no encontrados. Situación para 2012.
El modelado sintético moderno permite no solo estimar con mayor precisión el número total, sino también simular la probabilidad de detección y, a través de esto, aclarar la proporción de asteroides descubiertos.
Las curvas roja y negra son estimaciones de modelos del número de cuerpos de diferentes tamaños en órbitas cercanas a la Tierra. Las líneas discontinuas azul y verde son la cantidad detectada.
Curva negra de la imagen anterior en forma tabular.
Aquí, en la tabla, los tamaños de los asteroides se dan en unidades de H, magnitudes estelares absolutas para los objetos del sistema solar. Se realiza una conversión aproximada a tamaño de acuerdo con esta fórmula, y de ella podemos concluir que conocemos más del 90% de los objetos cercanos a la Tierra mayores de 500 metros y aproximadamente la mitad del tamaño de una apofis. Para cuerpos de 100 a 150 metros, solo se conoce alrededor del 35%.
Sin embargo, se puede recordar que alrededor del 0,1% de los objetos peligrosos se conocían hace 30 años, por lo que el progreso es impresionante.
Otra estimación de la proporción de asteroides detectados, según el tamaño. Para los cuerpos de 100 metros de tamaño, hoy se detecta un pequeño porcentaje del total.
Sin embargo, este no es el final de la historia. Hoy en Chile, el telescopio LSST está en construcción, otro telescopio monstruoso de observación, que estará armado con una óptica de 8 metros y una cámara de 3,2 gigapíxeles. Durante varios años, a partir de 2020, habiendo tomado alrededor de 7 petabytes de imágenes LSST, debería detectar ~ 100.000 asteroides cercanos a la Tierra, habiendo determinado las órbitas de casi el 100% de los cuerpos de tamaños peligrosos.
LSST, por cierto, tiene un diseño óptico muy inusual, donde el tercer espejo se coloca en el centro del primero.
Enfriado hasta -110 C Cámara de 3,2 gigapíxeles con pupila de 63 cm - Herramienta de trabajo LSST.
¿Se salva la humanidad? Realmente no. Hay una clase de piedras ubicadas en órbitas internas de la Tierra en una resonancia 1: 1, que son muy difíciles de ver desde la Tierra, hay cometas de período largo, generalmente cuerpos relativamente grandes con velocidades muy altas en relación con la Tierra ( es decir, impactadores potencialmente muy poderosos), que podemos ver hoy no más de 2-3 años antes de la colisión. Sin embargo, de hecho, por primera vez en los últimos tres siglos, desde que nació la idea de una colisión de la Tierra con un cuerpo celeste, en unos años tendremos una base de datos de las trayectorias de la abrumadora cantidad de Cuerpos peligrosos que transportan la Tierra.
¿Cómo ser salvo?
Antes de hablar sobre los métodos para desviar los potenciales impactadores, es necesario echar otro vistazo a la situación con cuál de los pequeños cuerpos del sistema solar son peligrosos. Para empezar, dividiremos todos los cuerpos pequeños que giran alrededor del Sol en grupos de acuerdo con los parámetros orbitales y seleccionaremos varios grupos de ellos: asteroides cercanos a la Tierra, asteroides del cinturón principal, centauros, objetos del cinturón de Kuiper.
El más grande de los asteroides cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos: 4179 Tautatis
En el 99,5% de los casos, la órbita de la Tierra es atravesada por asteroides cercanos a la Tierra, cuya órbita se encuentra en algún lugar entre el cinturón de asteroides y la parte interna del sistema solar (obviamente, dentro de la órbita de la Tierra). Sin embargo, cuantitativamente es uno de los grupos más pequeños de asteroides. Entonces, hoy se conocen alrededor de 15,000 asteroides cercanos a la Tierra y más de 800,000 asteroides del cinturón principal. Sin embargo, las órbitas de los asteroides del cinturón principal son estabilizadas por Júpiter y Urano, y solo como resultado de colisiones bastante raras, los escombros lo suficientemente grandes pueden moverse hacia órbitas peligrosas. Por lo tanto, a pesar de su gran número, los asteroides del cinturón principal no representan un peligro significativo para la Tierra.
La siguiente fuente más importante de cuerpos peligrosos es el grupo Centauro, la parte interior del cinturón de Kuiper, ubicada entre las órbitas de Júpiter y Neptuno. Este es un territorio dinámicamente inestable, desde el cual los cuerpos pequeños, en interacción con planetas gigantes, tarde o temprano son lanzados hacia adentro o hacia afuera del Sistema Solar, y son los centauros los que son la principal fuente de cometas de período corto. Este grupo de cuerpos, mucho más difícil de detectar que los asteroides del cinturón principal, o incluso los más cercanos a la Tierra, es el origen de casi el 0,5% de las intersecciones de pequeños cuerpos de la órbita terrestre (estamos hablando de aquellos centaurianos cuyas el perihelio se movió hacia la órbita de la Tierra, y el afelio permaneció en algún lugar cerca de la órbita de Júpiter, si el afelio también se mueve hacia adentro del Sistema Solar, entonces el objeto entra en un grupo de asteroides cercanos a la Tierra).
Varios grupos de asteroides externos. Los marrones claros son objetos del disco disperso, los azules son cinturones de Kuiper. Verde claro y oscuro - Centauros, gris - Troyanos. Puntos rojos: Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, el círculo amarillo, aunque corresponde al Sol, es aproximadamente 1,5 veces más grande que la órbita de la Tierra. Se puede entender que es difícil que un asteroide de las partes externas del sistema solar ingrese a la Tierra, que es 10,000 veces más pequeña que el diámetro de su órbita.
Finalmente, las partes externas del Sistema Solar - el cinturón de Kuiper, el disco disperso y la nube de Oort - también envían periódicamente "regalos" al centro, llamados cometas de período largo (se definen como cometas con un período orbital de más de 200 años). Sin embargo, a pesar de las estimaciones gigantescas del número total de cuerpos en estos grupos, la dinámica orbital y las bajas velocidades llevan al hecho de que no más de 3 de estos objetos con dimensiones potencialmente peligrosas vuelan a la órbita de la Tierra cada año, de hecho, en el contexto. de miles de cruces orbitales por asteroides cercanos a la Tierra, la probabilidad de colisión con un cometa de este tipo es de aproximadamente 0,1%. Sin embargo, volveremos a los objetos del cinturón de Kuiper y la nube de Oort, y ahora hablemos de los métodos para desviar un nuevo asteroide "estándar".
Después de que los astrónomos "filtraron" todos los objetos cercanos a la Tierra> 1 km de tamaño (hoy, se conocen 157 cuerpos mayores de 1 km en órbitas que se cruzan con la Tierra, y este número prácticamente no ha aumentado durante varios años), comenzaron a entrenar sus pensó que los inventores de varias formas de desviar asteroides se convirtieron en el sensacional Apophis, el objetivo más grande en términos de tamaño y órbita, que es probable que los astrónomos encuentren tarde o temprano.
Actualmente, se han inventado varias docenas de formas de cambiar la órbita de los asteroides. Enumeremos los más elaborados en orden de efectividad creciente. La eficiencia se definirá como la masa de la nave espacial que desvía el asteroide en el punto de la desviación deseada (al menos ~ 20.000 km).
Motores de cohetes químicos montados en un asteroide. La única ventaja es que están a mano y son bien conocidos. Para dar un impulso mínimo (generalmente se estima en ~ 0.3 m / s), 10-50 millones de toneladas de un asteroide necesitan entregar varias decenas de miles de toneladas de combustible, lo que significa que ya cientos de miles de toneladas ascienden a un nivel bajo. Órbita terrestre. En general, esta opción no tiene ventajas que compensen costos tan prohibitivos.
Los motores Electrojet también se montaron en el asteroide. Por un lado, la masa de combustible puede ser del orden de decenas de toneladas, porque el impulso específico de la unidad de propulsión eléctrica es ajustable. Por otro lado, hay un serio inconveniente en la forma de rotación de un asteroide, los motores podrán dar impulso en la dirección correcta durante una pequeña parte del tiempo. Por lo general, junto con la acción de impulso, también consideran opciones para una parada preliminar de la rotación del asteroide o la precesión del eje de rotación para que coincida con la dirección donde se emite el empuje (es decir, el sistema de propulsión se moverá hacia el polo en este caso, más precisamente, el polo al sistema de propulsión). En general, si tenemos muchas décadas, entonces esta es la opción más realista: las tecnologías están más o menos preparadas.
El resultado de modelar la aplicación de una nave espacial con un motor de propulsión eléctrica a un Apophis potencial. A lo largo de un eje se traza el tiempo desde el momento de la detección, con los primeros 1000 días: la creación, el lanzamiento y el vuelo al asteroide, y luego el tiempo del impacto. En el otro eje está la masa disponible del aparato en decenas de toneladas. El tercero es la desviación lograda del asteroide de la trayectoria inicial.
Sin embargo, hay una reescritura bastante interesante de esta solución, llamada "tirón por gravedad". Aquí no instalamos un sistema de propulsión con tanques en la superficie, sino que lo colgamos cerca del asteroide, evitando que sea atraído hacia el asteroide por el empuje de los motores. La atracción mutua saca gradualmente la piedra de la órbita (¡sí, sí!), Haciendo el trabajo que necesitamos. Lo más importante aquí es no dejar que los chorros de los motores golpeen el asteroide; es necesario posicionar nuestro sistema de propulsión en ángulos a la línea que conecta la nave espacial y el asteroide. En general, la eficiencia es un kilogramo menor que la de la solución No. 2, pero no nos importa la rotación del cuerpo cósmico, y el trabajo se realiza 24x7, por lo que de esta manera es posible reducir el tiempo que se tarda en el cuerpo para ser sacado de la trayectoria peligrosa.
Modelado similar para un remolcador por gravedad.
Impacto de choque. Solo un blanco overclockeado a una velocidad de varios km / s se estrella contra un asteroide, dándole impulso. Una buena solución para todos (y ya implementada una vez con fines de entrenamiento en Comet Tempel en 2005), excepto por su baja eficiencia. Si tomamos el mismo Apophis de larga data, entonces una nave espacial con una masa de 100 toneladas, correctamente introducida ya 20 años antes de la colisión (recuerde que inicialmente la NASA tenía 25 años desde la detección hasta una posible colisión, que luego se volvió imposible) causaría su deflexión sólo 12.000 km. Aunque esto es igual al diámetro de la Tierra, es decir, parece ser lo suficientemente deliberado, tal precisión está en algún lugar al borde de errores de medición y modelado, es decir, Me gustaría poder quitar el cuerpo en 20-30-40 mil km.
Simulación de una nave espacial de impacto.
La siguiente idea es mucho menos elaborada, pero bastante hermosa. Colocamos un espejo de enfoque al lado del asteroide eliminado, que calienta un punto en la superficie a, digamos, 1600 ° C, mientras que incluso el olivino, del que consisten principalmente los asteroides S y C, comienza a evaporarse intensamente en el vacío, creando un empuje. El principal problema solo puede ser la rápida rotación del asteroide: si el lugar no tiene tiempo de calentarse, no nos empujarán. Sin embargo, el coche tiene aquí problemas técnicos: es necesario sujetar con precisión el espejo en la posición deseada, reenfocar nuestro rayo a diferentes distancias (porque el asteroide no es una esfera ideal, sino una piedra con baches), al final, inflable espejos con un diámetro de 50 ... 100 metros con la calidad óptica de la superficie nunca se pusieron en el espacio. Pero la eficacia teórica de este método es muy alta, es superior a la de un bombardeo nuclear (!).
Simulación de un concentrador solar. La "meseta" aquí es el exceso de la distancia de desviación del objeto peligroso más allá de los límites de la órbita de la luna, después de lo cual se detuvo la simulación. Se puede ver que con la misma masa del aparato de ~ 10 toneladas, es capaz de hacer frente a asteroides bastante grandes.
Aún más teórica es la idea de un "impulsor de masa", una catapulta electromagnética que arroja pedazos de un asteroide y, por lo tanto, le da un impulso en la dirección deseada. A primera vista, una buena idea, también prescindir de la masa reactiva traída de la Tierra, sin embargo, obviamente requiere una gran cantidad de varias máquinas que operan en el asteroide: la catapulta en sí, "robots mineros", una planta que fabrica proyectiles, la reparación. de todo esto. Hoy en día, ni siquiera hay prototipos de tal técnica, sin embargo, su desarrollo no hará daño, incluso si los asteroides de esta manera nunca necesitarán ser desviados.
Simulación de una catapulta: se puede ver que la eficiencia de este esquema disminuye rápidamente al disminuir la masa de la nave espacial, pero no obstante es bastante alta.
Sin embargo, si queremos minimizar no solo la masa reactiva, sino también la maquinaria, entonces existe una variante del movimiento de los asteroides debido al efecto YORP. A grandes rasgos, estamos hablando del hecho de que la piedra giratoria se calienta en un lado y se enfría en el otro, por lo que hay una asimetría de empuje debido a una especie de "motor de fotones" en los fotones IR. Este efecto es pequeño, pero al colorear el asteroide con pintura reflectante y absorbente, es posible lograr desplazamientos de miles y decenas de miles de kilómetros durante décadas. Pero solo para asteroides pequeños, de no más de 150 m de tamaño, porque la relación área-volumen es importante para el efecto YORP. Se estima que para un asteroide peligroso de ~ 100 metros de tamaño, solo se necesitan 2-3 toneladas de pintura en dos colores, es decir, un pintor de naves espaciales de este tipo probablemente podrá lanzarse con los portaaviones disponibles.
Una explicación de una de las partes principales de YORP: el efecto Yarkovsky, que causa un desplazamiento orbital.
Llegando al tema del blog: una explosión nuclear de superficie. La densidad de energía de un arma nuclear te permite hacer maravillas y transmitir un impulso muy decente en un instante. Las ojivas nucleares, especialmente contra cuerpos de menos de 1 kilómetro de diámetro, tienen un efecto incluso si queda poco tiempo antes de una posible colisión con la Tierra. Sin embargo, es interesante que el resultado dependa significativamente de la altura de la detonación sobre la superficie y de los canales de liberación de energía del dispositivo explosivo nuclear. Suponiendo que la ojiva tiene los parámetros del BB R-36M ICBM, es decir, 750 kt de potencia y 600 kg de peso, entonces el impulso transmitido al asteroide Apophis será de ~ 0,3 m / s con una altura de explosión óptima de 48 metros. Esto significa que el asteroide saldrá a una distancia de 20.000 km en ~ 2 años. Sorprendentemente, una parte notable del pulso se transmite calentando y sublimando la superficie con radiación de neutrones: los rayos X se absorben en una capa demasiado delgada de la superficie y la sobrecalientan, pero los neutrones son óptimos. Aquellos. la ruta de optimización es inmediatamente visible: ojivas termonucleares de dos etapas de la masa máxima, que es técnicamente posible enviar a un asteroide, en la versión extrema, con combustible deuterio-tritio y no deuterio-litio (que da muchos menos neutrones) .
Simulaciones similares para bombardeos nucleares.
Finalmente, la última opción seleccionada es una explosión nuclear enterrada. Si antes esto se entendía como perforar un pozo en un asteroide, donde se está colocando una carga, ahora el modelado muestra la ubicación de la bomba nuclear dentro del impactador, que vuela hacia el cuerpo a una velocidad de varios km / sy detona literalmente. unos metros por debajo de la superficie en el cráter proporciona aproximadamente el mismo pulso. Esta vez está provisto de una masa de escombros con una velocidad promedio de ~ 80-100 m / s, lo que significa un uso mucho mayor de la energía de una carga nuclear, para ahuyentar un asteroide con una masa del sufrido Apophis (espero que, en Apophis, nadie lea literatura especializada sobre protección contra asteroides) en la distancia de 20.000 km desde el punto de mira a la Tierra ahora es posible en 10-15 días (!). Actualmente, esta opción es un ultimátum, que incluye proporcionar un posible escape de los cometas de períodos prolongados. Permítanme recordarles que tales cometas, aunque son candidatos muy poco probables para el Apocalipsis, son indetectables antes de 9-12 meses antes de la fecha del impacto, aunque un telescopio de reconocimiento con un diámetro de 12-15 metros o con base en el espacio podría extenderse significativamente. este periodo.
Un pequeño asteroide esférico en el vacío y las etapas iniciales de la explosión de un impactador de 50 kt. Después de 30 milisegundos, los cuernos y las patas quedarán de la piedra.
Sin embargo, es necesario recordar un par de desventajas de una explosión nuclear más profunda. En primer lugar, esta es la dependencia del impulso de la explosión de la estructura interna del cuerpo, una cierta cantidad de escombros que aún caen al suelo (sin embargo, los cuerpos de menos de 10 metros de tamaño, como sabemos, son casi completamente seguro (es poco probable que aparezcan fragmentos más grandes que este tamaño como resultado de la explosión), bueno, y el tradicional desarrollo débil de tales naves espaciales, aunque aquí es cómo se ve: el ejército parece tener perentes nucleares, que excavar en el suelo a una velocidad de varios km / s (recuerde prueba tal con aceleración en un carro cohete en una vía férrea hasta 2 km / s?).
Precipitación estimada de los escombros (tamaño poco claro) cuando Apophis es desviado por un penetrador nuclear enterrado 20 días antes de la colisión.
Otra desventaja bastante fatal de las armas nucleares para repeler la amenaza de los asteroides son las numerosas restricciones políticas y de seguridad sobre el uso de armas nucleares en el espacio. Hasta ahora, solo existen mecanismos para contrarrestar el lanzamiento de una bomba nuclear a un asteroide, y no existen mecanismos para implementar rápidamente esta tarea. Y si el tiempo no es importante, entonces, como vemos, hay métodos que no son peores y que en algún lugar son más interesantes.
El asteroide metálico Psyche visto por el artista.
Hasta ahora, solo los telescopios y las misiones de investigación de asteroides reciben dinero: hoy, el Dawn, que visitó Ceres y Vesta, la nave espacial china Chanye-2 que voló el asteroide 4179 Tautatis, programas para devolver muestras de los asteroides Hayabusa-2 a Ryugu 162173 están en órbita (también un objeto potencialmente peligroso) y OSIRIS-REx por 101955 Bennu (otro de los asteroides potencialmente peligrosos más grandes para la Tierra - ¿ves una tendencia?). Hace apenas unos días, la NASA también decidió financiar un orbitador hacia uno de los asteroides más grandes del cinturón principal, Psyche 16 (su peculiaridad es que está compuesto casi en su totalidad de metal: hierro, níquel y cobalto, con un peso de varios cientos de miles de millones de toneladas) y la misión de sobrevuelo 6 asteroides de troyanos: cuerpos atrapados en puntos de Lagrange en la órbita de Júpiter.
PD Hay un simulador de impacto bastante divertido que te permite calcular las consecuencias de las colisiones entre la Tierra y los asteroides. No muy visual (las conclusiones son texto), pero muy detallado en términos de consecuencias.
Y este es un video muy nuevo de cerca de Arkhangelsk:
"Queremos cambiar la órbita de este satélite", dice Patrick Michel, investigador principal del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia y uno de los líderes del equipo Aida, "ya que la velocidad orbital del satélite alrededor del cuerpo principal es de solo 19 centímetros por segundo." Incluso los pequeños cambios se pueden medir desde la Tierra, agrega, cambiando el período orbital de Didymoon en cuatro minutos.
También es importante ver si el elemento explosivo disparará. “Todos los modelos de colisión en los que estamos trabajando se basan en una comprensión de la física de colisiones que solo se ha probado en una escala de laboratorio en objetivos centimétricos”, dice Michel. Aún no está del todo claro si estos modelos funcionarán en asteroides reales.
Johnson agrega que esta tecnología es la más madura: los humanos ya han demostrado la capacidad de alcanzar un asteroide, en particular con la misión Dawn a Ceres y la misión Rosetta al cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko.
Además del enfoque de ojiva, también hay un enfoque gravitacional: simplemente colocando una nave espacial relativamente masiva en órbita cerca de un asteroide y dejando que su atracción gravitacional mutua dirija suavemente el objeto hacia un nuevo camino. La ventaja de este método es que esencialmente solo necesitas llevar la nave espacial a su destino. La misión ARM de la NASA puede probar indirectamente esta idea; parte de este plan es devolver el asteroide al espacio cercano a la Tierra.
Sin embargo, el tiempo será un elemento clave de tales métodos; Se necesitarán unos buenos cuatro años para montar una misión espacial más allá de la órbita de la Tierra, y una nave espacial necesitará uno o dos años más para alcanzar el asteroide deseado. Si el tiempo es corto, tendrá que intentar algo más.
Quichen Zhang, físico de la Universidad de California en Santa Bárbara, cree que los láseres nos ayudarán. El láser no detonará un asteroide como una Estrella de la Muerte, pero vaporizará una pequeña parte de su superficie. Zhang y sus colegas trabajaron con el cosmólogo experimental Philip Lubin para presentar un conjunto de simulaciones orbitales a la Sociedad Astronómica del Pacífico. 
Este plan puede parecer ineficaz, pero recuerde que si comienza temprano y trabaja durante mucho tiempo, puede cambiar el curso del cuerpo durante muchos miles de kilómetros. Zhang dice que la ventaja del láser es que se puede construir un láser grande en la órbita de la Tierra sin la necesidad de volar a un asteroide. Un láser de un gigavatio, que funciona durante un mes, puede mover un asteroide de 80 metros, como el meteorito Tunguska, en dos radios terrestres (12.800 kilómetros). Esto es suficiente para evitar una colisión.
Otra variación de esta idea es enviar una nave espacial equipada con un láser menos potente, pero en este caso tendrá que llegar al asteroide y seguirlo relativamente cerca. Dado que el láser será más pequeño, en el rango de 20 kW, tendrá que funcionar durante muchos años, aunque las simulaciones de Zhang muestran que un satélite que persiga un asteroide podría desviarlo de su curso en 15 años.
Zhang dice que uno de los beneficios de usar la órbita de la Tierra es que perseguir un asteroide o un cometa no es tan fácil como parece, aunque ya lo hemos hecho. “Originalmente se suponía que Rosetta volaría a otro cometa (46P), pero la demora en el lanzamiento hizo que el objetivo original dejara una posición atractiva. Pero si el cometa decide dirigirse hacia la Tierra, no tendremos la oportunidad de cambiarlo por una mejor opción ". Hacer un seguimiento de los asteroides es fácil, pero aún se necesitan al menos tres años para alcanzarlo.
Johnson, sin embargo, señala uno de los mayores problemas asociados con el uso de un láser de cualquier tipo: nadie ha lanzado jamás un objeto de un kilómetro de largo a la órbita, y mucho menos un láser o toda la matriz. “Hay muchos puntos inmaduros al respecto; ni siquiera está claro cómo convertir de forma fiable la energía solar en energía láser para que funcione durante el tiempo suficiente ".
También existe una "opción nuclear". Si has visto la película "Armageddon", esta opción te parece sencilla, pero en realidad es mucho más difícil de lo que parece. "Tendremos que enviar toda la infraestructura", dice Massimiliano Vasile de la Universidad de Straitclyde. Sugiere detonar una bomba nuclear a cierta distancia del objetivo. Al igual que con un láser, el plan es vaporizar parte de la superficie, creando así un empuje y cambiando la órbita del asteroide. "Cuando detonas, obtienes el beneficio de una alta eficiencia energética", dice. 
Si bien los láseres y las bombas nucleares pueden explotar cuando el asteroide está más cerca, incluso en estos casos, la composición del objeto será importante, ya que la temperatura de evaporación diferirá de un asteroide a otro. Otra pregunta son los escombros que vuelan. Muchos asteroides pueden ser simplemente una colección de rocas que se adhieren libremente. En el caso de tal objeto, la ojiva no funcionará. El tirón por gravedad será mejor, no depende de la composición del asteroide.
Sin embargo, cualquiera de estos métodos puede enfrentarse a un último obstáculo: la política. El Tratado del Espacio Exterior de 1967 prohíbe el uso y las pruebas de armas nucleares en el espacio, y poner en órbita un láser de un gigavatio podría poner nerviosas a algunas personas.
Zhang señala que si la potencia del láser en órbita se reduce a 0,7 gigavatios, desplazará al asteroide en solo 0,3 en el radio de la Tierra, unos 1.911 kilómetros. “Los pequeños asteroides que pueden destruir una ciudad son mucho más comunes que los destructores planetarios. Ahora imagina que un asteroide así está en una trayectoria que conduce a Nueva York. Dependiendo de las circunstancias, un intento y una desviación parcialmente infructuosa de un asteroide de la Tierra podría cambiar el lugar del accidente a Londres, por ejemplo. Si existe algún riesgo de error, los europeos simplemente no permitirán que Estados Unidos desvíe el asteroide ".
Por lo general, estos obstáculos se esperan en el último momento. "Hay una laguna en estos tratados", dice Johnson, refiriéndose al tratado espacial y al tratado de prohibición total de los ensayos nucleares. No prohíben el lanzamiento de misiles balísticos que viajan por el espacio y pueden estar armados con armas nucleares. Y a la luz de la necesidad de proteger el planeta, los críticos pueden ser pacientes.
Michelle también señala que, a diferencia de cualquier otro desastre natural, esto es precisamente lo que podemos evitar. “El riesgo natural de esto es muy bajo en comparación con los tsunamis y similares. Pero en este caso podemos hacer al menos algo ".
El académico Lev Zeleny, director del Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de Rusia, dijo esto en un seminario en JSC Russian Space Systems.
Según él, en 2029 la trayectoria del movimiento del asteroide pasará bastante cerca de la Tierra, y en el próximo ciclo de movimiento, en 2036, existe una probabilidad distinta de cero de una colisión de asteroide con nuestro planeta, el sitio web oficial de Informa Roscosmos.
“El daño que puede ocurrir como consecuencia de tal golpe es varias veces mayor que el daño causado por la caída del meteorito Tunguska”, dice el académico.
Según Zelenyi, es necesario realizar más estudios del asteroide para evitar una colisión. Como parte de esa tarea, como señaló el científico, se está desarrollando una nave espacial en la Asociación Científica y de Producción de Lavochkin para el estudio de Apophis.
Si asumimos que se produce una colisión, el impacto de Apophis con una masa de 50 millones de toneladas y un diámetro de 230 metros dará lugar a una explosión con una capacidad de 500 millones de megatones, es decir, unas 100 veces más que durante la caída de el meteorito de Tunguska.
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Apophis (anteriormente 2004 MN4) es un asteroide cercano a la Tierra, descubierto en 2004 en el Observatorio Kitt Peak en Arizona, recibió su propio nombre el 19 de julio de 2005. El nombre del antiguo dios egipcio Apop (en la pronunciación griega antigua - Apophis), una enorme serpiente, un destructor que vive en la oscuridad del inframundo y trata de destruir al Sol durante su transición nocturna. La elección de tal nombre no es accidental, ya que, según la tradición, los planetas menores reciben los nombres de los dioses griegos, romanos y egipcios. Como resultado de acercarse a la Tierra en 2029, el asteroide Apophis cambiará su clasificación orbital, por lo que el nombre del antiguo dios egipcio, pronunciado a la manera griega, es muy simbólico. Hay una versión que los científicos Tholen y Tucker que descubrieron el asteroide lo nombraron en honor a un personaje de la serie Stargate "Apophis".
Los astrónomos calcularon la probabilidad de una colisión y encontraron que la probabilidad de una colisión en 2029 es cero.
El asteroide Apophis (99942 Apophis), hasta hace poco, era considerado uno de los cuerpos celestes más peligrosos de la historia de la humanidad. Sin embargo, no todo es tan malo como parece a primera vista.
Han pasado más de cinco años desde el descubrimiento del asteroide. Sin embargo, Apophis sigue siendo objeto de animadas discusiones. La razón de esto es la probabilidad distinta de cero de una colisión de un cuerpo celeste con nuestro planeta en 2029.
Después de un tiempo, los empleados del Laboratorio de Propulsión a Chorro realizaron un nuevo cálculo de la trayectoria de un cuerpo celeste, lo que permitió revisar el nivel de peligro de asteroides de Apophis. Si antes se suponía que la probabilidad de que un objeto chocara con la Tierra es 1: 45000, ahora esta cifra se ha reducido a 1: 250,000. Gracias al uso de dos telescopios (88 pulgadas y 90 pulgadas), especialistas de la Universidad de Hawai incluso lograron determinar la distancia a la que Apophis se acercará a la Tierra en 2029: 28,9 mil kilómetros.
Ahora los astrónomos están preocupados por el regreso de Apophis a nuestro planeta en 2036. Es extremadamente difícil determinar la trayectoria del movimiento de un cuerpo celeste varias décadas antes de una posible colisión, por lo que es necesario realizar cálculos a lo largo del tiempo.
Un gran meteorito cayó en los Estados Unidos: según informes de los medios, es un poco más grande que una tostadora, pero un poco más pequeño que un refrigerador. No hay nada que temer: la caída de pequeños cuerpos celestes a la Tierra es algo común. Pero, ¿qué debemos hacer si un asteroide pasa a vernos? "Futurista" descubrió cómo prevenir una amenaza global.
Residentes del noreste de Estados Unidos y sureste de Canadá observaron esta noche un fenómeno inusual: un destello brillante atravesó el cielo y desapareció sin dejar rastro. No debes recurrir a las teorías de la conspiración y contarles a todos tus conocidos sobre el contacto con extraterrestres con horror en tu voz: era solo un gran meteorito. Según el representante del Observatorio Naval en Washington, Jeff Chester, el brillo del rastro atmosférico se puede utilizar para determinar el tamaño de un cuerpo celeste: este meteorito era un poco más grande que una tostadora, pero un poco más pequeño que un frigorífico.
Lo más probable es que el visitante espacial se quemó en la atmósfera, pero el Museo Mineralógico de Maine cree que se pueden encontrar restos de meteoritos en los bosques circundantes, y ya se ha anunciado un premio para ellos. Cualquiera que entregue una pieza de un kilogramo de un meteorito al museo tiene derecho a una recompensa de $ 20 mil, por lo que este cuerpo celeste puede beneficiar a la humanidad.
Pero, ¿qué pasa con los intrusos más grandes del espacio?
Imagínese un día en el que los principales observatorios declaren: un asteroide se acerca a la Tierra, lo que representa una amenaza para la humanidad. Los poderes espaciales confieren y deciden que el cuerpo celeste debe ser detenido, de lo contrario todos tendremos tiempos difíciles. Y luego todo depende de cuánto tiempo tengan en existencia los terrícolas. Todas las formas conocidas de evitar un desastre son laboriosas. Al menos uno de ellos requerirá el uso de armas nucleares.
Las caídas de cuerpos celestes grandes son bastante raras: generalmente ocurren una vez cada varios siglos. El último de los casos que podría conducir a una pérdida masiva de vidas fue la caída del meteoroide Tunguska en 1908. El cuerpo celeste explotó a una altitud de 10 km de la superficie de la Tierra en un área deshabitada de la taiga siberiana. La onda expansiva derribó árboles en un radio de 2000 km y rompió cristales en casas ubicadas a varios cientos de kilómetros del epicentro de la explosión. El poder de la explosión se estima en 40-50 megatones, que corresponde a la energía de la más poderosa de las bombas de hidrógeno detonadas. Siberia está escasamente poblada, los edificios residenciales están esparcidos por un vasto territorio, por lo que las consecuencias de la caída del meteoroide no fueron nefastas. Pero si sucediera en San Petersburgo, la destrucción sería aterradora.
Recientemente vimos una versión ligera de este escenario de pesadilla. En 2013, nos visitó el meteorito Chelyabinsk, que se desintegró a una altitud de 30 kilómetros. METRO el poder de explosión fue igual a 500 kilotones- se trata de unas 30 bombas lanzadas sobre Hiroshima. Aunque el cuerpo celeste explotó lo suficientemente alto y no causó una destrucción colosal, el vidrio se derrumbó en las casas circundantes, y alrededor de 1400 personas resultaron heridas. Este impacto es mucho más común: los meteoritos de la escala de Chelyabinsk nos visitan unas tres veces al año. Sin embargo, la mayoría de ellos todavía prefiere explotar sobre los océanos o lejos de los asentamientos humanos.- para que no los notemos.
Los gobiernos están dando los primeros pasos para prevenir los efectos peligrosos de las rocas celestiales. En enero, la NASA formó la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria, que monitorea los asteroides y trabaja con otras agencias espaciales importantes para coordinar esfuerzos y discutir el daño potencial de los huéspedes espaciales.
"Estamos tratando de detectar cualquier cosa que pueda representar una amenaza para nuestro planeta durante años y décadas", dice Lindley Johnson, oficial de defensa planetaria de la NASA.
Suponga que se ha identificado un asteroide peligroso. ¿Cómo puedo detenerlo?
El método más simple es una especie de billar planetario: necesitas embestir un asteroide con una sonda espacial con una carga pesada, para que se desvíe del curso. Lo más importante es averiguar a qué distancia específica se puede mover el asteroide sin el riesgo de enviarlo en una trayectoria peligrosa. La Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA probarán conjuntamente esta tecnología durante los próximos años como parte de la misión Asteroid Impact and Deflection Assessment (Aida). La misión consta de dos naves espaciales: una llamada Impact Mission Asteroid (AIM) se lanzará a fines de 2020, y la segunda, la Prueba de redirección de doble asteroide (DART), en 2021.
En 2022, las sondas llegarán al asteroide 65803 Didymos, que está acompañado por el satélite Didymoon. El diámetro de Didymos es de 780 metros, mientras que Didymoon tiene unos 170 metros. AIM se reunirá con el asteroide y estudiará su composición. DART es una sonda suicida: se estrellará contra el satélite Didymoon para ver si el satélite está afectado. Así, entenderemos si es posible cambiar la trayectoria de los asteroides.
Estimemos la escala de la misión. El famoso cráter de Arizona ( 1,18 kilómetros de diámetro) apareció después de la caída de un objeto del tamaño de un tercio de Didymoon. Si Didymos vuela hacia nosotros, entonces la velocidad mínima de su colisión con la Tierra será de 15,5 kilómetros por segundo. El poder de la explosión será igual a dos megatones: esto es suficiente para destruir la ciudad. Al acercarse a la superficie de nuestro planeta a velocidad máxima (unos 34,6 kilómetros por segundo), el asteroide liberará cuatro megatones de energía, el equivalente a cuatro millones de toneladas de TNT.
“Queremos cambiar la órbita del satélite alrededor de un asteroide más grande”, comenta Patrick Michel, investigador principal del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia y uno de los líderes del equipo Aida. “La velocidad orbital del satélite es de 19 cm por segundo. Incluso un pequeño cambio será visible desde la Tierra ".
También es importante ver cómo se desarrollará la colisión.
“Todos los modelos [de impacto] que creamos se basan en la comprensión de la física de colisiones, que solo se simula en un laboratorio”, dice Michelle.
Si estos modelos funcionarán en una situación con asteroides reales sigue siendo una pregunta abierta. Sin embargo, Lindley Johnson cree que el billar planetario es la tecnología más madura. En su opinión, la gente ya ha demostrado la capacidad de alcanzar asteroides en la misión Dawn (el estudio del asteroide West y el planeta enano Ceres), así como en la misión de la ESA Rosetta (cometa 67P / Churyumova-Gerasimenko).
Puede prescindir de la fuerza bruta: por ejemplo, lanzar una nave espacial masiva en órbita alrededor de un asteroide para que la atracción gravitacional mutua empuje suavemente el cuerpo celeste a una trayectoria diferente. La ventaja de este método es su relativa simplicidad: solo se requiere que la nave espacial esté presente en órbita. La trayectoria de la nave debe ser perfectamente circular con el centro en el punto de Lagrange, donde la atracción del Sol y el asteroide será aproximadamente igual.
Sin embargo, ambos métodos requieren mucho tiempo. La humanidad tardará 4 años en organizar un vuelo espacial más allá de la órbita de la Tierra, y una nave espacial tardará uno o dos años en alcanzar una amenaza potencial: un asteroide. ¿Y si no nos quedan seis años? ¿Todos moriremos?
No, solo tenemos que probar un método diferente.
Kichong Zhang, físico de la Universidad de California, confía en que los láseres nos ayudarán. Solo el láser no vaporizará asteroides enteros como la Estrella de la Muerte. Solo se puede destruir una pequeña parte de su superficie. Zhang y un grupo de colegas presentaron este proyecto en un artículo para la Pacific Astronomical Society. Esto puede parecer una idea loca e ineficaz. Sin embargo, incluso una pequeña sacudida puede cambiar el peligroso curso de un asteroide, desviándolo de su trayectoria durante muchos miles de kilómetros. Si lo hace a tiempo.
Zhang cree que la principal ventaja del láser es que se puede construir justo en la órbita terrestre baja, ¡y no hay carrera hacia un asteroide! Un láser con una potencia del orden de un gigavatio, que funciona durante un mes, puede mover un asteroide de 80 metros en dos radios terrestres (12.800 km). Esto es suficiente para evitar una colisión. Por supuesto, puede construir un láser menos potente (a partir de 20 kW) y enviarlo directamente al asteroide en una nave espacial. Pero en este caso, tomará tiempo llegar al cuerpo celeste. Además, dicho láser debería funcionar durante muchos años. Entonces, la órbita de la Tierra es el lugar más adecuado para un láser: como dicen, las casas y las paredes ayudan.
Esta idea también es buena porque no será necesario mantener la nave espacial en órbita de un asteroide o cometa. A pesar de que ya hemos perseguido al cometa, esto no es tan fácil de lograr.
“La sonda Rosetta estaba originalmente destinada a otro cometa (46P) hasta que una demora en el lanzamiento la obligó a cambiar a 67P porque 46P se había salido del punto de vista. Si un cometa decide visitarnos de repente, no podremos permitirnos el lujo de elegir otro objetivo en caso de solapamientos. Los asteroides son más fáciles de rastrear, pero llevará mucho tiempo ”, dice Zhang.
Sin embargo, Lindley Johnson de la NASA señala que el mayor problema en este caso es una cosa: nadie ha lanzado todavía objetos del tamaño de un kilómetro a la órbita de la Tierra, y mucho menos láseres.
Se mantiene la opción con una bomba nuclear. Si ha visto la película Armageddon, parece una tarea fácil. Pero esto es solo una película: en la vida, todo es mucho más complicado.
Massimiliano Vasile de la Universidad de Strathclyde propuso detonar una bomba nuclear a cierta distancia del asteroide, evaporando parte de su superficie y cambiando su órbita, como en el caso de un láser. En principio, es real. Pero hay una sutileza: muchos asteroides son pedazos de roca sueltos. Es posible que el golpe no sea efectivo.
Sin embargo, aquellas almas valientes que se atrevan a salvar el planeta con una bomba nuclear pueden responder legalmente. El Tratado del Espacio Ultraterrestre de 1967 prohíbe el uso de armas nucleares y sus ensayos en el espacio ultraterrestre. Además, desplegar un láser kilométrico en órbita puede poner nerviosas a algunas personas.
Zhang señala que si la potencia del láser en órbita se reduce a 0,7 gigavatios, esto empujará al asteroide a una distancia equivalente a solo un tercio del radio de la Tierra (1.911 km).
“Los asteroides más pequeños que podrían destruir una ciudad son mucho más comunes que los asesinos de planetas gigantes. Imagina que un asteroide está a punto de chocar contra Nueva York. Si no es posible desviar este objeto de la Tierra, puede redirigirlo, por ejemplo, a Londres. A los europeos no les gustará y no permitirán que el asteroide se desvíe de esta manera ”, fantasea Zhang.
Sin embargo, la política interfiere con la defensa planetaria contra los asteroides menos de lo esperado.
"Hay una laguna en el Tratado del Espacio Exterior", dice Johnson de la NASA. “El lanzamiento de misiles balísticos, por ejemplo, que viajan al espacio y pueden estar armados con armas nucleares, no está prohibido. A la luz de la necesidad de protección planetaria, las críticas por su uso pueden silenciarse ".
¿Y qué tenemos en Rusia?
Sin embargo, En Roscosmos se está debatiendo la creación de un sistema para contrarrestar las amenazas espaciales. Los científicos rusos participan en el programa IAWN (Red Internacional de Alerta de Asteroides) para rastrear objetos cercanos a la Tierra, así como en el trabajo del Grupo Asesor de Planificación de Misiones Espaciales. Sobre esto habló el director del Instituto de Astronomía, Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, Miembro Correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia, Boris Shustov.
“Necesitamos nuevas infraestructuras terrestres. El proyecto del sistema ruso para advertir y contrarrestar las amenazas espaciales se considera uno de los más prometedores. Será análogo al departamento de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) para coordinar la defensa planetaria contra asteroides y otras amenazas. La iniciativa se indica en un documento especial: una lista de proyectos recomendados. Ahora está en discusión en Roskosmos. Creo que tomará unos meses más ”, dijo.
Por supuesto, el riesgo natural de una catástrofe de esta magnitud es muy bajo en comparación con el riesgo de un tsunami. ¡Y sin embargo, advertido está prevenido!
Científicos e ingenieros de los Estados Unidos dirigidos por el astrofísico Philip Lubin (Universidad de California, Santa Bárbara) en la versión preliminar de arXiv.org titulada "Misiones de energía guiada para la defensa planetaria". El artículo describe en detalle un proyecto cuya implementación permitirá asegurar la Tierra en una situación como la que se muestra en la película "Armageddon", es decir, evitar la colisión de nuestro planeta con un asteroide. La investigación en el marco del programa DE-STAR (Sistema de energía dirigida para la detección y exploración de asteroides) se lleva a cabo con el apoyo de la NASA.
Los escenarios alternativos para proteger la Tierra de una amenaza de asteroide son: (1a) un impacto cinético sin el uso directo de un explosivo (por ejemplo, como resultado de una colisión de dos asteroides), (1b) un impacto cinético con una explosión ( en particular, el uso de armas nucleares), (2) un cambio en el albedo de un asteroide (pintando su superficie) o el uso del efecto Yarkovsky, (3) la desviación del asteroide de la trayectoria inicial por un haz de iones, (4) llevar un dispositivo con un sistema de propulsión (por ejemplo, un cohete de combustible líquido) al asteroide, (5) el uso de un satélite pesado, que girará alrededor del asteroide y corregirá gradualmente su trayectoria, (6) aterrizaje en la superficie del cuerpo celeste de un robot, que comenzará a destruirlo y creará una pequeña fuerza reactiva, corrigiendo la trayectoria del cuerpo celeste, y (7) la evaporación de la materia superficial del asteroide al enfocar los rayos solares.
La Tierra choca constantemente con asteroides. La mayoría de ellos se queman en la atmósfera, pequeños fragmentos de algunos llegan a la superficie del planeta. Una catástrofe local puede ser causada por asteroides de hasta un kilómetro de tamaño, uno global con un diámetro de varios kilómetros. Según las estimaciones, los asteroides del primer tipo caen a la Tierra una vez cada varias decenas de miles de años, el segundo, no más de una vez cada varias decenas de millones de años. El mayor peligro para la Tierra lo plantean los asteroides pertenecientes a los grupos Apolo (unos seis mil cuerpos celestes) y Aton (menos de mil), que cruzan la trayectoria del planeta desde los lados exterior (primero) e interior (segundo) de la Tierra. su órbita.
Uno de los artefactos más jóvenes, más grandes y mejor conservados de la colisión de la Tierra con un asteroide es el cráter de Arizona (EE. UU.). Alcanza 1,2 kilómetros de diámetro y 170 metros de profundidad. El cráter está rodeado por un borde con una altura de 45 metros, y en el centro hay una colina con una altura de 240 metros. La caída del meteorito liberó ocho mil veces más energía que la explosión de la bomba atómica en Hiroshima. La colisión tuvo lugar hace unos 50 mil años. Un meteorito con un diámetro de unos 50 metros se estrelló contra la superficie de la tierra a una velocidad de unos 13 kilómetros por segundo. Si tal objeto cayera hoy sobre cualquier ciudad con una población multimillonaria, una catástrofe (local) sería inevitable.
Lubin propone una solución para evitar este tipo de desastres (locales, pero no globales). Se supone que los objetos potencialmente peligrosos (POO), que incluyen principalmente asteroides, se ven afectados por la radiación de una serie de láseres. Como resultado, la trayectoria del vuelo del cuerpo celeste cambia y la colisión no ocurre. Se utiliza el mecanismo de ablación con láser: la sustancia se elimina de la superficie del cuerpo por evaporación o sublimación debido al calentamiento. La materia que se aleja de un cuerpo celeste en una dirección crea un empuje de chorro que empuja al asteroide en la dirección opuesta.
El proyecto propuesto se llama DE-STARLITE y es una modificación del programa DE-STAR (Sistema de energía dirigida para la detección de asteroides y exploración), respaldado por la NASA. A diferencia de DE-STAR, en detalle ya "Lenta.ru" en relación con el concepto de una misión que está desarrollando el equipo de Lubin para enviar una pequeña estación automática a Alpha Centauri, DE-STARLITE implica el uso de láseres mucho menos potentes que no operar desde la superficie del planeta o una trayectoria cercana a la Tierra, y en las inmediaciones del asteroide (varios kilómetros o más).
A diferencia del programa ARM desarrollado por la NASA para capturar un asteroide de 5 a 10 metros de diámetro y llevarlo a una órbita circunlunar, el proyecto DE-STARLITE está diseñado para desviar ligeramente un cuerpo celeste de su trayectoria original.
La nave espacial DE-STARLITE entregará al asteroide una serie de láseres DE-STAR-0 con una potencia de 100 kilovatios (el más débil de la familia DE-STAR). El sistema desarrollado por el equipo de Lubin, según sus creadores, no va más allá de las limitaciones técnicas y de diseño impuestas por la NASA a la (Asteroid Redirect Mission). Conceptualmente, el barco está estructurado de la siguiente manera. Delante, la parte central del vehículo está formada por un conjunto de antenas escalonadas con un diámetro de hasta 4,5 metros (aproximadamente el mismo diámetro del barco cuando está plegado). En la parte posterior y los lados hay propulsores de iones, en los lados hay un par de radiadores (superior e inferior) y baterías fotovoltaicas (derecha e izquierda). Los paneles y radiadores se instalan plegados en el carenado del cabezal del vehículo de lanzamiento. Los paneles se despliegan desde la parte delantera del barco, los radiadores desde la parte trasera.
El trabajo publicado trata sobre paneles solares de la empresa estadounidense Orbital ATK. Su contraparte (la generación anterior) se instaló en el módulo de aterrizaje Phoenix. El diámetro de los paneles es de 15 metros, la potencia es de 50 kilovatios cada uno. La eficiencia es del 35 por ciento (y, según las estimaciones de Lyubin, del 50 por ciento en cinco años). La antena de matriz en fase láser es suficiente para calentar la superficie de un cuerpo celeste a 2,7 mil grados Celsius y comenzar la ablación. En la versión mínima (con un diámetro de rejilla de un metro), el sistema permite obtener un punto láser con un diámetro de diez centímetros en un asteroide desde una distancia de diez kilómetros.
Imagen: Q. Zhang
Aumentar el tamaño de la celosía (mientras se mantiene la distancia entre la estación y el asteroide) requerirá más elementos y dará un lugar más grande. En total, hay 19 elementos en la celosía con un diámetro de dos metros, cada uno de los cuales desarrolla una potencia de hasta tres kilovatios. El radiador en forma de Z se despliega en 18 segmentos con un área de 4.8 metros cuadrados cada uno. Los paneles del radiador girarán alrededor de su eje y se ubicarán perpendiculares al disco solar. La naturaleza modular del sistema DE-STAR-0 permite escalar el DE-STARLITE a la capacidad y tamaño requeridos. En particular, un par de paneles solares con un diámetro de 30 metros es capaz de desarrollar energía hasta un megavatio. Las posibles limitaciones están asociadas con el alto costo de la matriz láser y los servicios de lanzamiento.
Atlas V 551 es capaz de entregar 18,5 toneladas (13,2 mil dólares por kilogramo) a la órbita terrestre baja (de 160 a dos mil kilómetros de la superficie del planeta), SLS Block 1-70 toneladas (18,7 mil dólares por kilogramo), Falcon Heavy - 53 toneladas (1,9 mil dólares por kilogramo) y Delta IV Heavy - 28,8 toneladas (13 mil dólares por kilogramo). El diámetro del carenado de la cabeza para misiles es estándar (cinco metros o un poco más), a excepción del superpesado y más caro del SLS Block 1 listado, que lo tiene igual a 8,4 metros. En la configuración básica, las dimensiones (4,6 x 12,9 metros plegado) y la masa del DE-STARLITE son adecuadas para estos parámetros.
Se supone que la nave espacial DE-STARLITE se lanzará utilizando un vehículo de lanzamiento estándar que funciona con combustible líquido y se transportará a la OPO por medio de motores de iones, que también participarán en las maniobras de la estación cerca de un cuerpo celeste. Los científicos e ingenieros señalan que las capacidades de los cohetes Atlas V 551, Ariane V y Delta IV Heavy estadounidenses y europeos, así como el Falcon Heavy y el SLS (Space Launch System) en construcción, hacen posible el lanzamiento de la misión hoy. Lyubin no consideró los cohetes pesados rusos Proton-M y Angara-A5 en su trabajo. Los investigadores han estimado el costo de los servicios de lanzamiento de EE. UU. Para poner DE-STARLITE en órbita.
La destrucción direccional y la desviación de la trayectoria de un asteroide del tipo (99942) Apophis (que alcanza los 325 metros de diámetro) en una distancia de dos radios terrestres puede llevar 15 años con la potencia del sistema láser DE-STARLITE en cien kilovatios ( con una eficiencia del 35 por ciento). Para lograr lo mismo en cinco años, se requerirá una capacidad de 870 kilovatios. Descubierto por primera vez en 2003, OET asustó a los científicos: los cálculos mostraban una alta probabilidad de que en 2036 colisionara con la Tierra. Los datos modernos han reducido esta probabilidad cientos de miles de veces.
El método propuesto por Lubin funciona en el caso de la detección oportuna de POC, que aún es extremadamente raro (especialmente cuando se observa por medios terrestres). NASA anualmente alrededor de 1,5 mil objetos cercanos a la Tierra. Actualmente, la agencia está centrando sus esfuerzos en encontrar asteroides más pequeños de menos de 90 metros de diámetro. La NASA cree que ha detectado alrededor del 90 por ciento de los cuerpos celestes de más de 90 metros de diámetro. La mayoría de los nuevos objetos cercanos a la Tierra se detectan menos de 15 días antes de que se acerquen a la Tierra. La colisión de un gran asteroide con un planeta es solo cuestión de tiempo. Lo más probable es que las próximas generaciones de terrícolas tengan que resolver la tarea práctica de deshacerse de esta amenaza. Sin embargo, ya es razonable dejar de jugar a la ruleta y empezar a tomar algunas medidas para eliminar el peligro de asteroides y cometas.
