Asteroizii reprezintă o amenințare reală pentru Pământ. Oamenii de știință au venit cu câteva zeci de modalități de a schimba orbita corpurilor cerești. TNENERGY spune mai multe despre proiectele menite să ne salveze planeta de asteroizi.
Impact
Meteoritul Tunguska a explodat la 17 iunie 1908 peste taiga din Siberia la o altitudine de câțiva kilometri. Puterea exploziei este estimată la 40-50 megatoni, ceea ce corespunde energiei celei mai puternice bombe de hidrogen detonate vreodată. Potrivit altor estimări, puterea exploziei corespunde cu 10-15 megatoni.
Un impact este lovirea unui asteroid (în principiu, de orice dimensiune) în Pământ, urmată 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 sau nu periculos pentru pământ. Primul astfel de prag este de aproximativ 100 de kilotone de eliberare de energie TNT, atunci când un asteroid care ajunge (care începe să fie numit meteorit prin intrarea sa în atmosferă) încetează să se limiteze la lovirea YouTube și 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 o dimensiune caracteristică de 15 ... 20 de metri și o masă de ~ 10 mii de tone cauzate daune în valoare de un miliard de ruble cu unda de șoc și rănit ~ 300 de persoane.
O selecție de videoclipuri despre căderea metioritului din Chelyabinsk.
Cu toate acestea, meteoritul Chelyabinsk a vizat foarte bine și, în general, nu a deranjat 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 caracteristică de impact pentru corpurile cu o calibru de 140-170 metri.
Spre deosebire de armele nucleare, eliberarea de energie a meteoriților este mai difuză în spațiu și timp, prin urmare ușor mai puțin letală. Foto - Test Ivy Mike, 10 megatoni.
Un astfel de meteor are o rază de daune de sute de kilometri și, după ce a aterizat cu succes, poate pune capăt multor milioane de vieți. Desigur, există pietre în spațiu și altele mai mari - un asteroid de 500 de metri va aranja o catastrofă regională, afectând zona la mii de kilometri de locul căderii sale, la jumătate de kilometru sub forțele pentru a șterge viața dintr-un sfert din suprafața planetei și un asteroid de 10 kilometri vor aranja o nouă dispariție în masă și vor distruge cu siguranță civilizația.
Acum că am calibrat nivelul Armaghedonului în funcție de dimensiune, putem trece la știință.
Asteroizii din apropierea Pământului
Impactorul poate fi, desigur, doar acel asteroid a cărui orbită în viitor va traversa traiectoria Pământului. Problema este că mai întâi trebuie văzut un astfel de asteroid, apoi traiectoria acestuia trebuie măsurată cu suficientă precizie și simulată în viitor. Până în anii 80, numărul de asteroizi cunoscuți care au traversat orbita Pământului era în zeci și niciunul dintre aceștia nu reprezenta un pericol (nu a trecut mai aproape de 7,5 milioane de kilometri de orbita Pământului atunci când a simulat dinamica, să zicem, cu 1000 de ani înainte) . Prin urmare, studiul pericolului de asteroizi sa concentrat în principal pe calculul probabilistic - câte corpuri mai mari de 140 de metri pot exista pe orbite care traversează Pământul? Cât de des apar impacturile? Pericolul a fost estimat probabilistic „în următorul deceniu pentru a primi un impact cu o putere mai mare de 100 megatoni este 10 ^ -5”, dar probabilitatea nu înseamnă că mâine nu vom obține o catastrofă globală.
Calculul frecvenței probabile a impactului în funcție de energie. Axa verticală este frecvența „cazurilor pe an”, axa orizontală este puterea de impact în kilotoane. Dungile orizontale sunt toleranțe de mărime. Mărci roșii - observații ale impactului real cu o eroare.
Cu toate acestea, creșterea calitativă și cantitativă duce la o creștere rapidă a numărului de obiecte detectate în apropierea Pământului. Apariția în anii 90 a matricilor CCD pe telescoape (care și-au ridicat sensibilitatea cu 1-1,5 ordine de mărime) și în același timp algoritmi automatici pentru prelucrarea imaginilor cerului nocturn au dus la o creștere a ratei de detectare a asteroizilor (inclusiv cele din apropierea Pământului) cu două ordine de mărime la începutul secolului.
Frumoasă animație de detectare și mișcare a asteroizilor din 1982 până în 2012. Asteroizii din apropierea Pământului sunt marcați cu roșu.
În 1998-1999 a intrat în funcțiune proiectul LINEAR - două telescoape robotizate cu o deschidere de numai 1 metru, echipate cu doar o matrice de 5 megapixeli (mai târziu veți înțelege de unde vine „totul”), cu sarcina de a detecta ca mulți asteroizi și comete, inclusiv .h. aproape de pământ. Acesta nu a fost primul proiect de acest gen (cu câțiva ani mai devreme a existat încă un NEAT destul de reușit), ci primul, special conceput pentru această sarcină. Telescopul se distinge prin următoarele caracteristici, care vor deveni apoi standardul:
O matrice CCD astronomică specială, cu un pixel retroiluminat, care și-a mărit eficiența cuantică (numărul de fotoni incidenți înregistrați) la aproape 100%, comparativ cu 30% pentru cei non-astronomici standard.
Telescop cu unghi larg care vă permite să surprindeți o zonă foarte mare a cerului peste noapte
Cadență privată - telescopul a fotografiat aceeași zonă a cerului de 5 ori în timpul nopții cu un decalaj de 28 de minute și a repetat această procedură două săptămâni mai târziu. În acest caz, expunerea cadrului a fost de doar 10 secunde, după care telescopul s-a mutat în câmpul următor.
Algoritmi speciali care scădeau stelele din catalog (aceasta a fost o inovație) și căutau grupuri în mișcare de pixeli cu anumite viteze unghiulare.
Imaginea originală pliată a telescopului LINEAR de la 5 și după procesare de către algoritm. Cercul roșu este un asteroid aproape de Pământ, cercurile galbene sunt principalele asteroizi ai centurii.
Telescopul în sine al proiectului LINEAR, situat în White Sands, New Mexico.
LINEAR va deveni steaua primei magnitudini a unei căutări de asteroizi, descoperind 230 de mii de asteroizi în următorii 12 ani, inclusiv 2300 care traversează orbita Pământului. Datorită unui alt proiect MPC (Minor Planet Center), informațiile despre candidații găsiți pentru asteroizi sunt distribuite la diferite observatoare pentru măsurători orbitale suplimentare. În anii 2000, intră în funcțiune un sondaj similar al cerului Catalina (care va fi mai concentrat pe găsirea obiectelor din apropierea Pământului și va găsi sute dintre ele 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 de deces de la un anumit asteroid. Printre primele sute și apoi mii de asteroizi din apropierea Pământului, se remarcă aproximativ 10% ale căror orbite trec mai aproape de 0,05 unități astronomice de pe orbita Pământului (aproximativ 7,5 milioane de km), în timp ce dimensiunea asteroidului ar trebui să depășească 100-150 de metri ( magnitudinea absolută a sistemului solar al corpului H<22).
La sfârșitul anului 2004, NASA a spus lumii că asteroidul Apophis 99942, descoperit la începutul anului, are o probabilitate de 1 din 233 să lovească Pământul în 2029. Conform măsurătorilor moderne, asteroidul are un diametru de aproximativ 330 de metri și o masă estimată la 4 milioane de tone, ceea ce dă aproximativ 800 de megatoni de energie explozivă.
Imagine radar a asteroidului Apophis. Măsurarea traiectoriei de către 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 factor de impact. Cunoscând orbita asteroidului cu precizie finită și integrându-i traiectoria, din nou cu precizie finită, până la momentul unei potențiale coliziuni, poate fi estimată doar o elipsă, care va avea, să zicem, 95% din traiectoriile posibile. Pe măsură ce parametrii orbitei lui Apophis au fost rafinați, elipsa a scăzut până când planeta Pământ a căzut în cele din urmă din ea și se știe acum că, la 13 aprilie 2029, asteroidul va trece la o distanță de cel puțin 31.200 km de pământul. suprafață (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 a fost comprimat în momentul unei posibile coliziuni pe măsură ce parametrii orbitei au fost rafinați. Ca urmare, Pământul nu a fost afectat.
O altă ilustrație interesantă a lui Apophis este calculul posibilelor puncte de coliziune (supuse incertitudinii) pentru o coliziune în 2036. Este interesant faptul că traiectoria a avut loc în apropierea locului în care a căzut meteoritul Tunguska.
Apropo, pentru o evaluare rapidă a pericolului comparativ al asteroizilor din apropierea Pământului, au fost dezvoltate două scale - un simplu Torino și un Palermo mai complex. Torino 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 avea 4 puncte), iar Palermskaya calculează logaritmul raportului dintre probabilitatea unui impact al unui anumit corp cu probabilitatea de fond a unui impact al unei astfel de energii de astăzi până la momentul posibilelor coliziuni.
În același timp, valorile pozitive pe scara Palermo înseamnă că un singur corp devine o sursă potențială de catastrofă mai semnificativă decât toate celelalte - combinate deschise și nedescoperite. Un alt punct important al scării Palermo este convoluția aplicată a probabilității unui impact și a energiei sale, care oferă o curbă destul de contraintuitivă a gradului de risc față de dimensiunea asteroidului - da, pietrele de 100 de metri par a fi incapabile de provocând daune semnificative, dar există multe dintre ele și cad relativ des, purtând în general mai multe potențiale victime decât „ucigașul civilizațiilor” de 1,5 kilometri.
Cu toate acestea, să ne întoarcem la istoria detectării asteroizilor din apropierea Pământului și a obiectelor potențial periculoase din mijlocul lor. În 2010, a intrat în funcțiune primul telescop al sistemului Pan-STARRS, cu un telescop cu câmp ultra-larg cu o deschidere de 1,8 metri, echipat cu o matrice de 1400 megapixeli!
O fotografie a galaxiei Andromeda din telescopul Pan-STARRS 1 pentru a evalua unghiul larg. Pentru comparație, o lună plină este desenată în câmp și pătrate colorate - câmpul vizual „obișnuit” al telescoapelor astronomice mari.
Spre deosebire de LINEAR, realizează imagini de 30 de secunde cu o adâncime de vedere de 22 de stele. magnitudine (adică ar putea detecta un asteroid 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 nuclee și 2,5 petabyți de hard disk) transformă 10 terabyte la lista fenomenelor tranzitorii. Trebuie remarcat aici că scopul principal al Pan-STARRS nu este căutarea obiectelor din apropierea Pământului, ci astronomia stelară și galactică - căutarea schimbărilor pe cer, de exemplu, supernove îndepărtate sau evenimente catastrofale în sistemele binare apropiate. . Cu toate acestea, în acest nonsens al telescopului, sute de noi asteroizi din apropierea Pământului au fost descoperiți în cursul 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 demnă de menționat este telescopul spațial NASA WISE și extensia sa NEOWISE. Acest dispozitiv a făcut fotografii în gama de infraroșu îndepărtat, detectând asteroizii prin strălucirea lor în infraroșu. În general vorbind, inițial avea ca scop căutarea de asteroizi dincolo de orbita Neptunului - obiecte din centura Kuiper, un disc împrăștiat și pitici maronii, dar într-o misiune de extindere, după ce telescopul a rămas fără lichid de răcire și temperatura sa a devenit prea mare pentru original această sarcină, telescopul a găsit aproximativ 200 de corpuri apropiate de pământ.
Ca urmare, în ultimii 30 de ani, numărul de asteroizi cunoscuți din apropierea Pământului a crescut de la ~ 50 la 15 000. Astăzi, 1.763 dintre aceștia sunt incluși în lista obiectelor potențial periculoase, niciunul dintre care nu are evaluări mai mari de 0 pe scările Torino și Palermo.
Mulți asteroizi
Este mult sau puțin? După misiunea NEOWISE, NASA a reevaluat numărul modelului de asteroizi după cum urmează:
Aici, în imagine, umbrite prezintă asteroizi cunoscuți în apropierea Pământului (nu numai obiecte periculoase), contururi - o evaluare a celor existente, dar care nu au fost găsite. Situația pentru 2012.
Modelarea sintetică modernă face posibilă nu numai estimarea mai exactă a numărului total, ci și simularea probabilității de detectare și, prin aceasta, clarificarea proporției asteroizilor descoperiți.
Curbele roșu și negru sunt estimări model ale numărului de corpuri de diferite dimensiuni pe orbite aproape de pământ. Liniile punctate albastre și verzi reprezintă suma detectată.
Curba neagră din imaginea anterioară sub formă de tabel.
Aici, în tabel, dimensiunile asteroizilor sunt date în unități de H - mărimi stelare absolute pentru obiectele sistemului solar. O conversie brută la dimensiune se face conform acestei formule și din aceasta putem concluziona că știm mai mult de 90% din obiectele din apropierea Pământului mai mari de 500 de metri și aproximativ jumătate din mărimea unui apophis. Pentru corpurile de la 100 la 150 de metri, se cunoaște doar aproximativ 35%.
Cu toate acestea, se poate reaminti că aproximativ 0,1% din obiectele periculoase erau cunoscute pentru un jalnic în urmă cu 30 de ani, deci progresul este impresionant.
O altă estimare a proporției de asteroizi detectați, în funcție de mărime. Pentru corpurile cu dimensiunea de 100 de metri, câteva procente din total sunt detectate astăzi.
Cu toate acestea, acesta nu este sfârșitul poveștii. Astăzi, în Chile, telescopul LSST este în construcție - un alt telescop monstru de observare, care va fi armat cu optică de 8 metri și o cameră de 3,2 gigapixeli. De câțiva ani, începând din 2020, după ce a luat aproximativ 7 petabytes de imagini LSST, ar trebui să detecteze ~ 100.000 de asteroizi din apropierea Pământului, determinând orbitele a aproape 100% din corpurile de dimensiuni periculoase.
Apropo, LSST are un design optic foarte neobișnuit, unde a treia oglindă este plasată în centrul primei.
S-a răcit la -110 C 3,2 gigapixeli cu cameră de 63 cm pupilă - instrument de lucru LSST.
Este omenirea salvată? Nu chiar. Există o clasă de pietre situate pe orbite interne Pământului într-o rezonanță 1: 1, care sunt foarte greu de văzut de pe Pământ, există comete de lungă durată - de obicei corpuri relativ mari, cu viteze foarte mari față de Pământ ( adică impacturi potențial foarte puternice), pe care le putem vedea astăzi 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 unei coliziuni a Pământului cu un corp ceresc, în câțiva ani vom avea o bază de date cu traiectoriile numărului copleșitor de corpuri periculoase care transportă Pământul.
Cum să fii salvat?
Înainte de a vorbi despre metodele de deviere a impactorilor potențiali, este necesar să aruncăm o altă privire asupra situației cu care dintre corpurile mici ale sistemului solar sunt periculoase. Pentru început, vom împărți toate corpurile mici care se învârt în jurul Soarelui în grupuri în funcție de parametrii orbitali și vom selecta mai multe grupuri din ele - Asteroizii din apropierea Pământului, Asteroizii centurii principale, Centaurii, obiectele centurii Kuiper.
Cel mai mare dintre asteroizii potențial periculoși din apropierea Pământului - 4179 Tautatis
În 99,5% din cazuri, orbita Pământului este traversată 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 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 centurii principale sunt stabilizate de Jupiter și Uranus și numai ca urmare a unor coliziuni destul de rare, resturi suficient de mari se pot deplasa în orbite periculoase. Prin urmare, în ciuda numărului lor mare, asteroizii centurii principale nu reprezintă un pericol semnificativ pentru Pământ.
Următoarea sursă cea mai importantă de corpuri periculoase este grupul Centaur - partea interioară a centurii Kuiper, situată între orbitele lui Jupiter și Neptun. Acesta este un teritoriu instabil dinamic, din care corpuri mici, în interacțiune cu planete uriașe, mai devreme sau mai târziu sunt aruncate în interiorul sau în exteriorul sistemului solar și Centaurii sunt principala sursă a cometelor de perioadă scurtă. Acest grup de corpuri, mult mai dificil de detectat decât asteroizii centurii principale, sau chiar mai apropiați de Pământ, este sursa a aproape 0,5% din intersecțiile corpurilor mici ale orbitei Pământului (vorbim despre acei centaurieni ale căror periheliul s-a mutat pe orbita Pământului, iar afeliul a rămas undeva, apoi lângă orbita lui Jupiter, dacă afeliul se deplasează și în interiorul sistemului Sol. atunci obiectul trece într-un grup de asteroizi din apropierea Pământului).
Diverse grupuri de asteroizi externi. Maro deschis sunt obiecte cu disc împrăștiat, albastru sunt curele 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 intre pe Pământ, 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 periodic „cadouri” către centru, numite comete de lungă durată (sunt definite ca comete cu o perioadă orbitală mai mare de 200 de ani). Cu toate acestea, în ciuda estimărilor gigantice ale numărului total de corpuri din aceste grupuri, dinamica orbitală și viteza redusă duc la faptul că nu mai mult de 3 astfel de obiecte cu dimensiuni potențial periculoase zboară în orbita Pământului în fiecare an - de fapt, pe fundal din mii de traversări orbitale ale asteroizilor din apropierea Pământului, probabilitatea de a avea o coliziune cu o astfel de cometă este de aproximativ 0,1%. Cu toate acestea, ne vom întoarce la obiectele din centura Kuiper și din norul Oort și acum să vorbim despre metodele de deviere a unui nou asteroid „standard”.
După ce astronomii au „filtrat” toate obiectele apropiate de Pământ> 1 km (astăzi, 157 corpuri mai mari de 1 km sunt cunoscute pe orbite care se intersectează cu Pământul, iar acest număr practic nu a crescut de câțiva ani), au început să-și antreneze credeau că inventatorii diferitelor moduri de deviere a asteroizilor au devenit senzaționalul Apophis - cea mai mare țintă în ceea ce privește dimensiunea și orbita, pe care astronomii vor găsi probabil mai devreme sau mai târziu.
În prezent, au fost inventate câteva zeci de moduri de a schimba orbita asteroizilor. Să enumerăm cele mai elaborate în ordinea creșterii eficacității. Eficiența va fi definită ca masa navei spațiale care deviază asteroidul în punctul abaterii dorite (minim ~ 20.000 km).
Motoare cu rachete chimice montate pe un asteroid. Singurul avantaj este că sunt la îndemână și bine cunoscuți. Pentru a da un impuls minim (de obicei se estimează la ~ 0,3 m / s), 10-50 milioane de tone de asteroid trebuie să livreze câteva zeci de mii de tone de combustibil - ceea ce înseamnă că sute de mii de tone urcă la un nivel scăzut Orbita terestră. În general, această opțiune nu are niciun avantaj care să compenseze astfel de costuri prohibitive.
Motoarele Electrojet montate și pe asteroid. Pe de o parte, masa de combustibil poate fi de ordinul a zeci de tone, deoarece impulsul specific al unității de propulsie electrică este reglabil. Pe de altă parte - există un minus grav sub formă de rotație de către un asteroid - motoarele vor putea da impuls în direcția corectă pentru o mică parte a timpului. De obicei, împreună cu acțiunea de impuls, ei iau în considerare și opțiunile pentru o oprire preliminară a rotației asteroidului sau a precesiei axei de rotație, astfel încât să coincidă cu direcția în care este emisă împingerea (adică, sistemul de propulsie se va deplasa la pol în acest caz, mai precis, stâlpul către sistemul de propulsie). În general, dacă avem multe decenii, atunci aceasta este cea mai realistă opțiune - tehnologiile sunt mai mult sau mai puțin pregătite.
Rezultatul modelării aplicării unei nave spațiale cu un motor electric de propulsie la un potențial Apophis. De-a lungul unei axe se trasează timpul din momentul detectării, cu primele 1000 de zile - crearea, lansarea și zborul către asteroid, iar apoi timpul de impact trece. Pe cealaltă axă se află masa disponibilă a aparatului în zeci de tone. A treia este abaterea realizată a asteroidului de la traiectoria inițială.
Cu toate acestea, există o rescriere destul de interesantă a acestei soluții, numită „remorcher gravitațional”. Aici nu instalăm un sistem de propulsie cu rezervoare la suprafață, ci îl agățăm lângă asteroid, împiedicându-l să fie atras de asteroid de forța motoarelor. Atracția reciprocă scoate treptat piatra de pe orbită (da, da!), Făcând munca de care avem nevoie. Cel mai important lucru aici este să nu lăsăm jeturile de pe motoare să lovească asteroidul; este necesar să ne poziționăm sistemul de propulsie în unghiuri cu linia care leagă nava spațială și asteroidul. În general, eficiența este cu un kilogram mai mică decât cea a soluției nr. 2, dar nu ne pasă de rotația corpului cosmic - iar munca se face 24x7, deci astfel este posibil să reducem timpul necesar pentru corpul care trebuie îndepărtat de traiectoria periculoasă.
Modelare similară pentru un remorcher gravitațional.
Impact de șoc. Doar un gol overclockat la o viteză de câțiva km / s se prăbușește într-un asteroid, dându-i impuls. O soluție bună pentru toată lumea (și deja implementată odată în scopuri de formare pe cometa Tempel în 2005), cu excepția eficienței sale scăzute. Dacă luăm același Apophis îndelung răbdător, atunci o navă spațială cu o masă de 100 de tone, introdusă corect în ea deja cu 20 de ani înainte de coliziune (amintiți-vă că inițial NASA a avut 25 de ani de la detectare la o posibilă coliziune, care ulterior a devenit imposibilă) ar provoca devierea sa doar 12.000 km. Deși acest lucru este egal cu diametrul Pământului, adică pare a fi suficient în mod deliberat, o astfel de precizie este undeva la un pas de măsurare și erori de modelare, adică Aș vrea să pot scoate corpul cu 20-30-40 mii km.
Simulare pentru o navă spațială 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 la suprafață până la, să zicem, 1600C - în timp ce chiar și olivina, din care constau în principal asteroizii S și C, începe să se evapore intens în vid, creând împingere. Problema principală poate fi doar rotația rapidă a asteroidului - dacă pata nu are timp să se încălzească, atunci nu vom primi împingere. Cu toate acestea, mașina are probleme tehnice aici: este necesar să ținem cu precizie oglinda în poziția dorită, să ne reorientăm fasciculul la distanțe diferite (deoarece asteroidul nu este o sferă ideală, ci o piatră accidentată), în cele din urmă, gonflabilă oglinzile cu diametrul de 50 ... 100 de metri cu calitatea optică a suprafeței nu au fost niciodată puse în spațiu. Dar eficiența teoretică a acestei metode este foarte mare, este mai mare decât cea a unui bombardament nuclear (!).
Simulare pentru un concentrator solar. „Platoul” de aici este excesul distanței de deviere a obiectului periculos dincolo de limitele orbitei lunii, după care simularea a fost oprită. 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 „pilot 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 renunță și la masa reactivă adusă de pe Pământ, însă, evident, necesită un număr mare de diverse mașini care funcționează pe asteroid - catapulta în sine, „roboți miner”, o plantă care produce scoici, repararea tuturor acestor lucruri. Astăzi, nu există nici măcar prototipuri ale unei astfel de tehnici, cu toate acestea, dezvoltarea acesteia nu va afecta, chiar dacă asteroizii în acest mod nu vor trebui niciodată să fie deviați.
Simulare pentru o catapultă - se poate observa că eficiența acestei scheme scade rapid odată cu scăderea masei navei, dar cu toate acestea este destul de mare.
Cu toate acestea, dacă vrem să minimalizăm nu numai masa reactivă, ci și mașinile, atunci există o variantă a mișcării asteroizilor datorită efectului YORP. Aproximativ, vorbim despre faptul că piatra rotativă este încălzită pe o parte și rece pe cealaltă, deci există o asimetrie de împingere datorată unui fel de „motor fotonic” pe fotonii IR. Acest efect este mic, totuși, prin colorarea 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, cu o dimensiune nu mai mare de 150 m, deoarece raportul zonă-volum este important pentru efectul YORP. Se estimează că pentru un asteroid periculos cu dimensiunea de ~ 100 metri, sunt necesare doar 2-3 tone de vopsea în două culori, adică un astfel de pictor de nave spațiale va putea cel mai probabil să lanseze cu transportatorii disponibili.
O explicație a uneia dintre principalele părți ale YORP - efectul Yarkovsky, care provoacă o deplasare orbitală.
A ajunge la subiectul blogului - o explozie nucleară de suprafață. Densitatea energiei dintr-o armă nucleară vă permite să faceți minuni și să transmiteți un impuls foarte decent într-o clipă. Focosele nucleare, în special împotriva corpurilor cu diametrul mai mic de 1 kilometru, au un efect chiar dacă a rămas puțin timp înainte de o posibilă coliziune cu Pământul. Cu toate acestea, este interesant faptul că rezultatul depinde în mod semnificativ de înălțimea detonației de deasupra suprafeței și de canalele de eliberare a energiei de la dispozitivul nuclear exploziv. Presupunând că focosul are parametrii BB R-36M ICBM, adică putere 750 kt și greutate 600 kg, atunci impulsul transmis către asteroidul Apophis va fi de ~ 0,3 m / s cu o înălțime optimă a exploziei de 48 de metri. Aceasta înseamnă că asteroidul va pleca la o distanță de 20.000 km în ~ 2 ani. În mod surprinzător, o parte vizibilă a pulsului este transmisă prin încălzirea și sublimarea suprafeței cu radiații neutronice - razele X sunt absorbite într-un strat prea subțire de la suprafață și o supraîncălzesc mai degrabă, dar neutronii sunt optimi. Acestea. calea de optimizare este imediat vizibilă - focoase termonucleare în două etape cu 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 oferă mult mai puțini neutroni) .
Simulare similară pentru bombardarea nucleară.
În cele din urmă, ultima opțiune selectată este o explozie nucleară îngropată. Dacă mai devreme acest lucru a fost înțeles ca forarea unui foraj pe un asteroid, unde este plasată o sarcină, acum modelarea arată că locația bombei nucleare în interiorul dispozitivului de impact, care zboară în corp la o viteză de câțiva km / s și detonarea literalmente o câțiva metri sub suprafața din crater oferă aproximativ același impuls. De data aceasta este prevăzut cu o masă de resturi cu o viteză medie de ~ 80-100 m / s, ceea ce înseamnă o utilizare mult mai mare a energiei unei sarcini nucleare - pentru a alunga un asteroid cu o masă a îndelung suferinței Apophis (sper, pe Apophis, nimeni nu citește literatură specializată despre protecția împotriva asteroizilor) pe distanța de 20.000 km de punctul de țintire până la Pământ este acum posibil în 10-15 zile (!). În prezent, această opțiune este un ultimatum, care include o posibilă evadare din cometele de lungă durată. Permiteți-mi să vă reamintesc că astfel de comete, deși sunt foarte puțin probabil candidați la 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 pe spațiu s-ar putea extinde semnificativ aceasta perioada.
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.
Cu toate acestea, este necesar să ne amintim câteva dezavantaje ale unei explozii nucleare aprofundate. În primul rând, aceasta este dependența impulsului exploziei de structura internă a corpului, o anumită cantitate de resturi care încă cad pe pământ (cu toate acestea, corpurile cu dimensiuni mai mici de 10 metri, după cum știm, sunt aproape complet sigur - este puțin probabil ca fragmente mai mari decât această dimensiune să apară ca urmare a exploziei), bine, și dezvoltarea tradițională slabă a unei astfel de nave spațiale, deși iată cum arăți - armata pare să aibă procente nucleare, care vizuina în pământ cu o viteză de câțiva km / s (amintiți-vă proces asemenea cu accelerația pe un cărucior de rachete pe o cale ferată de până la 2 km / s?).
Scăderea estimată a resturilor (dimensiunea neclară) atunci când Apophis este deviată de un penetrator nuclear îngropat cu 20 de zile înainte de coliziune.
Un alt dezavantaj destul de fatal al armelor nucleare pentru respingerea amenințării asteroidului îl constituie numeroasele restricții politice și de securitate privind utilizarea armelor nucleare în spațiu. Până în prezent, există doar mecanisme pentru a contracara lansarea unei bombe nucleare către un asteroid și nu există mecanisme pentru a pune în aplicare rapid această sarcină. Și dacă timpul nu este important, atunci, după cum vedem, există metode care nu sunt mai rele și undeva mai interesante.
Asteroid metalic Psyche văzut de artist.
Până în prezent, numai telescoapele și misiunile de cercetare către asteroizi primesc bani - astăzi Dawn, care a vizitat Ceres și Vesta, nava spațială chineză Chanye-2 care a zburat cu asteroidul 4179 Tautatis, programe pentru returnarea probelor din asteroizii Hayabusa-2 către Ryugu 162173 sunt pe orbită (de asemenea, un obiect potențial periculos) și OSIRIS-REx până în 101955 Bennu (un alt mare dintre asteroizii potențial periculoși pentru Pământ - vedeți o tendință?). Cu doar câteva zile în urmă, NASA a ales, de asemenea, pentru finanțarea unui orbitator către unul dintre cei mai mari asteroizi din centura principală, Psyche 16 (particularitatea sa este că este format aproape în întregime din metal - fier, nichel și cobalt, cu o greutate de câteva sute miliarde de tone) și misiunea de zbor 6 asteroizi de la troieni - corpuri prinse în punctele Lagrange pe orbita lui Jupiter.
P.S. Există un simulator de impact destul de amuzant care vă permite să calculați consecințele coliziunilor dintre Pământ și asteroizi. Nu foarte vizual (concluziile sunt text), dar foarte detaliate în ceea ce privește consecințele.
Și acesta este un videoclip foarte proaspăt de lângă Arhanghelsk:
„Vrem să schimbăm orbita acestui satelit”, spune Patrick Michel, cercetător principal la Centrul Național Francez pentru Cercetări Științifice și unul dintre liderii echipei Aida, „întrucât viteza orbitală a satelitului în jurul corpului principal este de numai 19 centimetri pe secunda." Chiar și mici modificări pot fi măsurate de la Pământ, adaugă el, schimbând perioada orbitală a lui Didymoon cu patru minute.
De asemenea, este important să vedem dacă elementul exploziv va declanșa. „Toate modelele de coliziune la care lucrăm se bazează pe o înțelegere a fizicii coliziunilor care a fost testată doar la scară de laborator la ținte centimetrice”, spune Michel. Nu este încă 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 un asteroid, în special cu misiunea Dawn la Ceres și misiunea Rosetta pentru cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko.
În plus față de abordarea focosului, există și o abordare gravitațională - pur și simplu plasarea unei nave spațiale relativ masive pe orbită lângă un asteroid și lăsarea tragerii lor gravitaționale reciproce să direcționeze ușor obiectul pe o nouă cale. Avantajul acestei metode este că, în esență, trebuie doar să livrați nava spațială la destinația sa. Misiunea ARM a NASA poate testa indirect această idee; o parte a acestui plan este de a readuce asteroidul în spațiul apropiat de Pământ.
Cu toate acestea, timpul va fi un element cheie al acestor metode; va dura patru ani buni pentru a asambla o misiune spațială dincolo de orbita Pământului și va fi nevoie de o navă spațială încă un an sau doi pentru a ajunge la asteroidul dorit. Dacă timpul este scurt, va trebui să încercați altceva.
Quichen Zhang, fizician la Universitatea din California, Santa Barbara, crede că laserele ne vor ajuta. Laserul nu va detona un asteroid ca o stea a morții, dar va vaporiza o mică parte a suprafeței sale. Zhang și colegii săi au lucrat cu cosmologul experimental Philip Lubin pentru a prezenta o suită de simulări orbitale Societății Astronomice din Pacific. 
Acest plan poate părea ineficient, dar amintiți-vă că, dacă începeți devreme și lucrați mult 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 de un gigavat, care funcționează o lună, poate deplasa un asteroid de 80 de metri - precum meteoritul Tunguska - două raze ale Pământului (12.800 de kilometri). Acest lucru este suficient pentru a evita coliziunea.
O altă variantă a acestei idei este de a trimite o navă spațială echipată cu un laser mai puțin puternic, dar în acest caz va trebui să ajungă la asteroid și să-l urmeze relativ aproape. Deoarece laserul va fi mai mic - în gama 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 anuleze în 15 ani.
Zhang spune că unul dintre beneficiile utilizării orbitei Pământului este că urmărirea unui asteroid sau a unei comete nu este atât de ușoară pe cât pare, chiar dacă am făcut-o deja. „Inițial, Rosetta trebuia să zboare către o altă cometă (46P), dar întârzierea lansării a făcut ca ținta inițială să părăsească o poziție atractivă. Dar dacă cometa decide să se îndrepte spre Pământ, nu vom avea ocazia să o schimbăm într-o opțiune mai bună ". Urmărirea asteroizilor este ușoară, dar este nevoie de cel puțin trei ani pentru a ajunge acolo.
Johnson, cu toate acestea, observă una dintre cele mai mari probleme asociate cu utilizarea unui laser de orice fel: nimeni nu a lansat vreodată un obiect lung de un kilometru pe orbită, darămite un laser sau o gamă întreagă de astfel de tipuri. „Există multe puncte imature în această privință; nici măcar nu este clar cum să transformăm în mod fiabil energia solară în energie laser, astfel încât să funcționeze suficient de mult timp. "
Există, de asemenea, o „opțiune nucleară”. Dacă ați văzut filmul „Armageddon”, această opțiune vi se pare simplă, dar în realitate este mult mai dificilă decât pare. „Va trebui să livrăm întreaga infrastructură”, spune Massimiliano Vasile de la Universitatea Straitclyde. El se oferă să detoneze o bombă nucleară la o anumită distanță de țintă. Ca și în cazul laserului, planul este de a vaporiza o parte din suprafață, creând astfel împingere și schimbând orbita asteroidului. „Când este detonat, beneficiați de eficiența energetică ridicată”, spune el. 
În timp ce laserele și bombele nucleare se pot declanșa 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 întrebare este molozul zburător. Mulți asteroizi pot fi doar o colecție de roci care se lipesc între ele. În cazul unui astfel de obiect, focosul nu va funcționa. Remorcherul gravitațional va fi mai bun - nu depinde de compoziția asteroidului.
Oricare dintre aceste metode, cu toate acestea, se poate confrunta cu un ultim obstacol: politica. Tratatul privind spațiul cosmic din 1967 interzice utilizarea și testarea armelor nucleare în spațiu, iar punerea unui laser cu gigawatt pe orbită ar putea face unii oameni nervoși.
Zhang remarcă faptul că, dacă puterea laserului în orbită este redusă la 0,7 gigawați, acesta va deplasa asteroidul cu doar 0,3 raza Pământului - aproximativ 1.911 kilometri. „Asteroizii mici care pot distruge un oraș sunt mult mai frecvente decât distrugătoarele planetare. 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 o deviere parțial nereușită a unui asteroid de pe Pământ ar putea muta locul accidentului la 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. „Există o lacună în aceste tratate”, spune Johnson, referindu-se la tratatul spațial și la tratatul de interzicere a testelor totale. Acestea nu interzic lansarea de rachete balistice care călătoresc prin spațiu și pot fi înarmate cu arme nucleare. Și în lumina necesității de a proteja planeta, criticii pot avea răbdare.
Michelle mai observă că, spre deosebire de orice alt dezastru natural, tocmai asta putem evita. „Riscul natural al acestui lucru este foarte mic în comparație cu tsunami și altele asemenea. Dar în acest caz putem face cel puțin ceva. "
Academicianul Lev Zeleny, directorul Institutului de Cercetări Spațiale al Academiei de Științe din Rusia, a spus acest lucru la un seminar la JSC Russian Space Systems.
Potrivit acestuia, în 2029 traiectoria mișcării asteroidului va trece destul de aproape de Pământ, iar în următorul ciclu de mișcare, în 2036, există o probabilitate non-zero de coliziune cu asteroidul cu planeta noastră, site-ul oficial al Rapoarte Roscosmos.
„Daunele care pot apărea ca urmare a unei astfel de lovituri sunt de câteva ori mai mari decât daunele cauzate de căderea meteoritului Tunguska”, spune academicianul.
Potrivit lui Zelenyi, este necesar un studiu suplimentar al asteroidului pentru a preveni o coliziune. Ca parte a unei astfel de sarcini, așa cum a menționat omul de știință, o navă spațială este în curs de dezvoltare la Asociația științifică și de producție Lavochkin pentru studiul Apophis.
Dacă presupunem că are loc o coliziune, impactul Apophis cu o masă de 50 de milioane de tone și un diametru de 230 de metri va duce la o explozie cu o capacitate de 500 de milioane de megatoni, adică de aproximativ 100 de ori mai mult decât în toamna anului meteoritul Tunguska.
ȚINE LEGĂTURA
Apophis (anterior MN4 2004) este un asteroid aproape de Pământ, descoperit în 2004 la Observatorul Kitt Peak din Arizona, și-a primit propriul nume pe 19 iulie 2005. Numit după vechiul zeu egiptean Apophis (în pronunția greacă veche - Apophis), un șarpe uriaș, un distrugător care trăiește în întunericul lumii interlope și încearcă să distrugă Soarele în timpul tranziției sale nocturne. Alegerea unui astfel de nume nu este întâmplătoare, deoarece, conform tradiției, planetele minore sunt numite de numele zeilor greci, romani și egipteni. Ca urmare a apropierii de Pământ în 2029, asteroidul Apophis își va schimba clasificarea orbitală, astfel încât numele vechiului zeu egiptean, pronunțat în maniera greacă, este foarte simbolic. Există, de asemenea, o versiune pe care oamenii de știință Tholen și Tucker, care au descoperit asteroidul, au numit-o după un personaj din seria Stargate „Apophis”.
Astronomii au calculat probabilitatea unei coliziuni și au constatat că probabilitatea unei coliziuni în 2029 este zero
Asteroidul Apophis (99942 Apophis), până de curând, a fost considerat unul dintre cele mai periculoase corpuri cerești din istoria omenirii. Totuși, totul nu este la fel de rău pe cât pare la prima vedere.
Au trecut mai bine de cinci ani de la descoperirea asteroidului. Cu toate acestea, Apophis este încă subiectul unor discuții pline de viață. Motivul pentru aceasta este probabilitatea non-zero a unei coliziuni a unui corp ceresc cu planeta noastră în 2029.
După ceva timp, angajații Laboratorului de propulsie cu jet au efectuat un recalcul al traiectoriei unui corp ceresc, ceea ce a făcut posibilă revizuirea nivelului pericolului de asteroid al Apophis. Dacă mai devreme s-a presupus că probabilitatea unui obiect care se ciocnește cu Pământul este de 1: 45000, acum această cifră a scăzut la 1: 250.000. Datorită utilizării a două telescoape (88-inch și 90-inch), specialiștii de la Universitatea din Hawaii au reușit chiar să stabilească distanța la care Apophis se va apropia de Pământ în 2029 - 28,9 mii de kilometri.
Acum astronomii sunt îngrijorați de întoarcerea lui Apophis pe planeta noastră în 2036. Este extrem de dificil să se determine traiectoria mișcării unui corp ceresc cu câteva decenii înainte de o posibilă coliziune, prin urmare este necesar să se efectueze calcule în timp.
Un meteorit mare a căzut în Statele Unite: potrivit rapoartelor mass-media, este puțin mai mare decât un prăjitor de pâine, dar puțin mai mic decât un frigider. Nu este nimic de care să vă fie frică: căderea corpurilor cerești mici pe Pământ este o întâmplare obișnuită. Dar ce ar trebui să facem dacă un asteroid coboară să ne vadă? Futuristul a aflat cum să prevină o amenințare globală.
Locuitorii din nord-estul Statelor Unite și din sud-estul Canadei au observat în această noapte un fenomen neobișnuit: un fulger strălucitor a traversat cerul și a dispărut fără urmă. Nu ar trebui să apelezi la teoriile conspirației și să le spui tuturor celor pe care îi cunoști despre contactul cu extratereștrii cu groază în vocea ta: a fost doar un meteorit mare. Potrivit reprezentantului Observatorului Naval din Washington, Jeff Chester, strălucirea traseului atmosferic poate fi utilizată pentru a determina dimensiunea unui corp ceresc: acest meteorit era puțin mai mare decât un prăjitor de pâine, dar puțin mai mic decât un frigider.
Cel mai probabil, oaspetele spațiului a ars în atmosferă, dar Maine Mineralogical Museum crede că resturile meteorite pot fi găsite în pădurile din jur - și a fost deja anunțat un premiu pentru acestea. Oricine livrează o bucată de kilogram de meteorit la muzeu are dreptul la o recompensă de 20 de mii de dolari. Astfel, acest corp ceresc ar putea aduce beneficii umanității.
Dar ce zici de intrușii mai mari din spațiu?
Imaginați-vă o zi în care observatoarele majore declară: un asteroid se apropie de Pământ, ceea ce reprezintă o amenințare pentru umanitate. Puterile spațiale conferă și decid că corpul ceresc trebuie oprit, altfel vom avea cu toții momente grele. Și apoi totul depinde de cât timp au pământenii în stoc. Toate modalitățile cunoscute de a evita dezastrele sunt laborioase. Cel puțin unul dintre ei va necesita utilizarea armelor nucleare.
Căderile corpurilor celeste mari sunt destul de rare: apar de obicei o dată la câteva secole. Ultimul caz care ar putea duce la pierderi masive de vieți omenești a fost căderea meteoroidului Tunguska în 1908. Corpul ceresc a explodat la o altitudine de 10 km de la suprafața Pământului într-o zonă nelocuită a taiga siberiană. Valul exploziv a doborât copaci pe o rază de 2000 km și a spart sticla în case situate la câteva sute de kilometri de epicentrul exploziei. Puterea exploziei este estimată la 40-50 megatoni, ceea ce corespunde energiei celei mai puternice dintre bombele cu hidrogen detonate. Siberia este puțin populată, clădirile rezidențiale sunt împrăștiate pe un teritoriu vast, astfel încât consecințele căderii meteoroidelor nu au fost grave. Dar dacă s-ar întâmpla la Sankt Petersburg, distrugerea ar fi îngrozitoare.
Recent am văzut o versiune ușoară a acestui scenariu de coșmar. În 2013, am fost vizitați de meteoritul Chelyabinsk, care s-a dezintegrat la o altitudine de 30 de kilometri. M puterea de explozie a fost egală cu 500 kilotone- Este vorba de aproximativ 30 de bombe aruncate pe Hiroshima. Deși corpul ceresc a explodat suficient de sus și nu a provocat distrugeri colosale, sticla a fost eliminată în casele din jur și aproximativ 1400 de persoane au fost rănite. Acest impact este mult mai comun: meteoriții la scara Chelyabinsk ne vizitează de trei ori pe an. Cu toate acestea, majoritatea preferă să explodeze peste oceane sau departe de așezările umane.- deci nu le observăm.
Guvernele fac primii pași pentru a preveni efectele periculoase ale rocilor cerești. În ianuarie, NASA a înființat Biroul de coordonare a apărării planetare, care monitorizează asteroizii și lucrează cu alte agenții spațiale majore pentru a coordona eforturile și a discuta potențialele daune provocate de oaspeții spațiali.
„Încercăm să detectăm orice ar putea reprezenta o amenințare pentru planeta noastră de-a lungul anilor și deceniilor”, spune Lindley Johnson, ofițerul de apărare planetar al NASA.
Să presupunem că a fost identificat un asteroid periculos. Cum o pot opri?
Cea mai simplă metodă este un fel de biliard planetar: trebuie să împingeți un asteroid cu o sondă spațială cu o sarcină mare, astfel încât să se abată de la curs. Cel mai important lucru este să aflăm la ce distanță specifică poate fi deplasat asteroidul fără riscul de a-l trimite pe o traiectorie periculoasă. Agenția Spațială Europeană (ESA) și NASA vor testa împreună această tehnologie în următorii câțiva ani, ca parte a misiunii de evaluare a impactului și deformării asteroizilor (Aida). Misiunea constă din două nave spațiale: una numită Impact Mission Asteroid (AIM) va fi lansată la sfârșitul anului 2020, iar a doua, Double Asteroid Redirection Test (DART), în 2021.
În 2022, sondele vor ajunge la asteroidul 65803 Didymos, care este însoțit de satelitul Didymoon. Diametrul lui Didymos este de 780 de metri, în timp ce Didymoon are aproximativ 170 de metri. AIM se va întâlni cu asteroidul și va studia compoziția acestuia. DART este o sondă de sinucidere: se va prăbuși în satelitul Didymoon pentru a vedea dacă satelitul este afectat. Astfel, vom înțelege dacă este posibil să se schimbe traiectoria asteroizilor.
Să estimăm amploarea misiunii. Celebrul crater Arizona ( 1,18 kilometri în diametru) a apărut după căderea unui obiect de aproximativ o treime din mărimea lui Didymoon. Dacă Didymos zboară spre noi, atunci viteza minimă a coliziunii sale cu Pământul va fi de 15,5 kilometri pe secundă. Puterea exploziei va fi egală cu doi megatoni: acest lucru este suficient pentru a distruge orașul. Apropiindu-se de suprafața planetei noastre la viteza maximă (aproximativ 34,6 kilometri pe secundă), asteroidul va elibera patru megatoni de energie - echivalentul a patru milioane de tone de TNT.
„Vrem să schimbăm orbita satelitului în jurul unui asteroid mai mare”, comentează Patrick Michel, cercetător principal la Centrul Național Francez pentru Cercetări Științifice și unul dintre liderii echipei Aida. „Viteza orbitală a satelitului este de 19 cm pe secundă. Chiar și o mică schimbare va fi vizibilă de pe Pământ ".
De asemenea, este important să vedeți cum va continua coliziunea.
„Toate modelele [de impact] pe care le compunem se bazează pe o înțelegere a fizicii coliziunilor, care este simulată doar în laborator”, spune Michelle.
Dacă aceste modele vor funcționa într-o situație cu asteroizi reali este încă o întrebare deschisă. Cu toate acestea, Lindley Johnson crede că biliardul planetar este cea mai matură tehnologie. În opinia sa, oamenii au demonstrat deja capacitatea de a ajunge la asteroizi în misiunea Dawn (studiul asteroidului Vest și a planetei pitice Ceres), precum și în misiunea ESA Rosetta (cometa 67P / Churyumova-Gerasimenko).
Puteți face fără forță brută: de exemplu, lansați o navă spațială masivă pe orbită în jurul unui asteroid, astfel încât atracția gravitațională reciprocă împinge ușor corpul ceresc pe o traiectorie diferită. Avantajul acestei metode este simplitatea sa relativă: nava spațială trebuie să fie prezentă doar pe orbită. Traiectoria navei ar trebui să fie perfect circulară cu centrul în punctul Lagrange, unde atracția Soarelui și a asteroidului va fi aproximativ egală.
Cu toate acestea, ambele metode consumă mult timp. Va dura 4 ani omenirii să organizeze un zbor spațial dincolo de orbita Pământului și va fi nevoie de o navă spațială un an sau doi pentru a ajunge la o amenințare potențială - un asteroid. Dacă nu mai avem șase ani? Vom muri cu toții?
Nu, trebuie doar să încercăm o altă metodă.
Kichong Zhang, fizician la Universitatea din California, este încrezător că laserele ne vor ajuta. Numai laserul nu va vaporiza asteroizi întregi precum Steaua Morții. Doar o mică parte a suprafeței sale poate fi distrusă. Zhang și un grup de colegi au prezentat acest proiect într-un articol pentru Pacific Astronomical Society. Aceasta poate părea o idee nebună și ineficientă. Cu toate acestea, chiar și un șoc mic poate schimba cursul periculos al unui asteroid, deviant de traiectoria sa pentru multe mii de kilometri. Dacă o faci la timp.
Zhang crede că principalul avantaj al laserului este că poate fi construit chiar pe orbita Pământului - și fără nicio cursă către un asteroid! Un laser cu o putere de ordinul unui gigawatt, care funcționează timp de o lună, poate deplasa un asteroid de 80 de metri cu două raze ale Pământului (12 800 km). Acest lucru este suficient pentru a evita coliziunea. Desigur, puteți construi un laser mai puțin puternic (de la 20 kW) și îl puteți trimite direct la asteroidul unei nave spațiale. Dar, în acest caz, va fi nevoie de timp pentru a ajunge la corpul ceresc. Mai mult, un astfel de laser ar trebui să funcționeze mulți ani. Deci, orbita Pământului este cel mai potrivit loc pentru un laser: după cum se spune, casele și pereții ajută.
Această idee este bună și în sensul că nu va fi necesar să păstrăm nava spațială pe orbita unui asteroid sau a unei comete. În ciuda faptului că am urmărit deja cometa, acest lucru nu este atât de ușor de realizat.
„Sonda Rosetta a fost inițial destinată unei alte comete (46P), până când o întârziere a lansării a forțat-o să treacă la 67P, deoarece 46P ieșise din punctul de vedere. Dacă o cometă decide brusc să ne viziteze, nu ne vom permite luxul de a alege o altă țintă în cazul suprapunerilor. Asteroizii sunt mai ușor de urmărit, dar va dura mult timp ”, spune Zhang.
Cu toate acestea, Lindley Johnson al NASA remarcă faptul că cea mai mare problemă în acest caz este un lucru: nimeni nu a lansat încă obiecte de dimensiuni kilometrice pe orbita Pământului - să nu mai vorbim de lasere.
Opțiunea cu o bombă nucleară rămâne. Dacă ați văzut filmul Armageddon, aceasta pare o sarcină ușoară. Dar acesta este doar un film: în viață, totul este mult mai complicat.
Massimiliano Vasile de la Universitatea din Strathclyde a propus detonarea unei bombe nucleare la o anumită distanță de asteroid, evaporarea unei părți a suprafeței sale și schimbarea orbitei sale, ca în cazul unui laser. În principiu, este real. Dar există o subtilitate: mulți asteroizi sunt bucăți de piatră slab legate. Lovitura poate să nu fie eficientă.
Cu toate acestea, acele suflete curajoase care îndrăznesc să salveze planeta cu o bombă nucleară pot răspunde legal. Tratatul privind spațiul cosmic din 1967 interzice utilizarea armelor nucleare și testarea lor în spațiul cosmic. În plus, utilizarea unui laser pe kilometri pe orbită îi poate face pe unii oameni să fie nervoși.
Zhang remarcă faptul că, dacă puterea laserului în orbită este redusă la 0,7 gigawați, aceasta va împinge asteroidul la o distanță egală cu doar o treime din raza Pământului (1.911 km).
„Asteroizii mai mici, care ar putea distruge un oraș, sunt mult mai des decât ucigașii de planete gigantice. Imaginați-vă că un asteroid este pe cale să lovească New York-ul. Dacă nu este posibil să deviați acest obiect de pe Pământ, îl puteți redirecționa, de exemplu, către Londra. Europenilor nu le va plăcea și nu vor permite ca asteroidul să fie deviat în acest fel ”, fantasmează Zhang.
Cu toate acestea, politica interferează cu apărarea planetară împotriva asteroizilor mai puțin decât se aștepta.
„Există o lacună în Tratatul privind spațiul cosmic”, spune Johnson al NASA. „Lansarea de rachete balistice, de exemplu, care călătoresc în spațiu și pot fi înarmate cu arme nucleare, nu este interzisă. Având în vedere necesitatea protecției planetare, critica pentru utilizarea lor poate fi dezactivată. "
Și ce avem în Rusia?
Cu toate acestea, crearea unui sistem de combatere a amenințărilor spațiale este discutată la Roscosmos. Oamenii de știință ruși participă la programul IAWN (Rețeaua Internațională de Avertizare a Asteroizilor) pentru urmărirea obiectelor din apropierea Pământului, precum și la lucrările Grupului consultativ de planificare a misiunilor spațiale. Directorul Institutului de Astronomie, doctor în științe fizice și matematice, membru corespondent al Academiei de Științe din Rusia, Boris Șustov, a vorbit despre acest lucru.
„Avem nevoie de noi infrastructuri terestre. Proiectul sistemului rus de avertizare și combatere a amenințărilor spațiale este considerat unul dintre cele mai promițătoare. Va fi similar departamentului Național de Aeronautică și Administrație Spațială (NASA) pentru coordonarea apărării planetare împotriva asteroizilor și a altor amenințări. Inițiativa este indicată într-un document special - o listă a proiectelor recomandate. Acum este în discuție la Roskosmos. Cred că va mai dura câteva luni ”, a spus el.
Desigur, riscul natural al unei catastrofe de această magnitudine este foarte mic în comparație cu riscul unui tsunami. Și totuși, avertizarea este înaintată!
Oamenii de știință și inginerii din Statele Unite, conduși de astrofizicianul Philip Lubin (Universitatea din California, Santa Barbara) la preimprimarea arXiv.org intitulată „Misiuni de energie ghidate pentru apărarea planetară”. Articolul descrie în detaliu un proiect, a cărui implementare va face posibilă securizarea Pământului într-o situație precum cea prezentată în filmul „Armageddon”, adică pentru a preveni o coliziune a planetei noastre cu un asteroid. Cercetările din cadrul programului DE-STAR (Sistem de energie direcționată pentru țintirea asteroizilor și exploatarea) se desfășoară cu sprijinul NASA.
Scenariile alternative pentru protejarea Pământului de o amenințare cu asteroidul 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, utilizarea armelor nucleare), (2) o schimbare în albedo a unui asteroid (prin vopsirea suprafeței sale) sau utilizarea efectului Yarkovsky, (3) abaterea asteroidului de la traiectoria inițială printr-un fascicul de ioni, (4) aducerea unui dispozitiv cu un sistem de propulsie (de exemplu, o rachetă cu combustibil lichid) la asteroid, (5) folosind un vehicul greu satelit, care se va învârti în jurul asteroidului și îi va corecta treptat traiectoria, (6) va ateriza pe suprafața corpului ceresc al unui robot, care va începe să-l distrugă și să creeze o mică forță reactivă, corectând traiectoria corpului ceresc și (7) evaporarea materiei de suprafață a asteroidului prin focalizarea razelor solare.
Pământul se ciocnește constant cu asteroizii. Cele mai multe dintre ele ard în atmosferă, fragmente mici ale unora ajung la suprafața planetei. O catastrofă locală poate fi cauzată de asteroizi de până la un kilometru, unul global - cu un diametru de câțiva kilometri. Conform estimărilor, asteroizii de primul tip cad pe Pământ o dată la zeci de mii de ani, al doilea - nu mai des decât o dată la câteva zeci de milioane de ani. Cel mai mare pericol pentru Pământ îl reprezintă asteroizii aparținând grupurilor Apollo (aproximativ șase mii de corpuri cerești) și Aton (mai puțin de o mie), care traversează traiectoria planetei de la laturile exterioare (prima) și interioară (a doua) a orbita lor.
Unul dintre cele mai tinere, mai mari și bine conservate artefacte ale coliziunii Pământului cu un asteroid este Craterul Arizona (SUA). Atinge 1,2 kilometri în diametru și 170 de metri adâncime. Craterul este înconjurat de o margine cu o înălțime de 45 de metri, iar în centru este un deal cu o înălțime de 240 de metri. Căderea meteoritului a eliberat de opt mii de ori mai multă energie decât explozia bombei atomice din Hiroshima. Coliziunea 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 la o viteză de aproximativ 13 kilometri pe secundă. Dacă un astfel de obiect ar cădea astăzi asupra oricărui oraș cu o populație multimilionară, o catastrofă (locală) ar fi inevitabilă.
Lubin propune o soluție pentru a evita astfel de dezastre (locale, dar nu globale). Obiectele potențial periculoase (POO), care includ în principal asteroizi, ar trebui să fie afectate de radiația unei game de lasere. Ca urmare, traiectoria zborului corpului ceresc se schimbă, iar coliziunea nu are loc. Se folosește mecanismul de ablație cu laser - substanța este îndepărtată de pe suprafața corpului prin evaporare sau sublimare datorată încălzirii. Materia care curge departe de un corp ceresc într-o direcție creează o împingere a jetului, împingând 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, în detaliu deja „Lenta.ru” în legătură cu conceptul unei misiuni dezvoltate de echipa Lubin pentru a trimite o mică stație automată către Alpha Centauri, DE-STARLITE implică utilizarea unor lasere mult mai puțin puternice care nu operează de la suprafața planetei sau o traiectorie apropiată de pământ și în imediata apropiere a asteroidului (câțiva kilometri sau mai mult).
Spre deosebire de programul ARM dezvoltat de NASA pentru a captura un asteroid de 5-10 metri în diametru și a-l livra pe o orbită circumlunară, proiectul DE-STARLITE este conceput pentru a devia ușor un corp ceresc de la traiectoria sa originală.
Sonda spațială DE-STARLITE va livra asteroidului o serie de lasere DE-STAR-0 cu o putere de 100 kilowați (cel mai slab din familia DE-STAR). Sistemul dezvoltat de echipa lui Lubin, potrivit creatorilor săi, nu depășește constrângerile tehnice și de proiectare impuse de NASA (Asteroid Redirect Mission). Conceptual, nava este structurată după cum urmează. În față, partea centrală a vehiculului este formată dintr-o rețea de antene pe etape cu un diametru de până la 4,5 metri (aproximativ același diametru al navei când este pliată). Pe spate și laturi sunt propulsoare de ioni, pe laturi sunt o pereche de radiatoare (sus și jos) și baterii fotovoltaice (dreapta și stânga). Panourile și caloriferele sunt instalate în stare pliată în carenajul capului vehiculului de lansare. Panourile se desfășoară din fața navei, radiatoarele din spate.
Lucrarea publicată se referă la panourile solare ale companiei americane Orbital ATK. Omologul lor (generația anterioară) a fost instalat pe landerul Phoenix. Diametrul panourilor este de 15 metri, puterea este de 50 kilowati fiecare. Eficiența este de 35% (și, potrivit estimărilor lui Lyubin, de 50% în cinci ani). Antena cu matrice cu fază laser este suficientă pentru a încălzi suprafața unui corp ceresc la 2,7 mii grade Celsius și a începe ablația. În versiunea minimă (cu un diametru de rețea de un metru), sistemul face posibilă obținerea unui spot laser cu diametrul de zece centimetri pe un asteroid de la o distanță de zece kilometri.
Imagine: Q. Zhang
Creșterea dimensiunii rețelei (menținând în același timp distanța dintre stație și asteroid) va necesita mai multe elemente și va oferi un loc mai mare. În total, există 19 elemente în rețeaua cu un diametru de doi metri, fiecare dintre acestea dezvoltând o putere de până la trei kilowați. Radiatorul în formă de Z se pliază în 18 segmente cu o suprafață de 4,8 metri pătrați fiecare. Panourile radiatorului se vor roti în jurul axei lor și vor fi situate perpendicular pe discul Soarelui. Natura modulară a sistemului DE-STAR-0 permite scalarea DE-STARLITE la capacitatea și dimensiunea cerute. În special, o pereche de panouri solare cu un diametru de 30 de metri este capabilă să dezvolte energie de până la un megawatt. Limitările posibile 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 terestră joasă (de la 160 la două mii de kilometri de la suprafața planetei), SLS Block 1 - 70 de tone (18,7 mii de dolari pe kilogram), Falcon Heavy - 53 tone (1,9 mii dolari pe kilogram) și Delta IV Heavy - 28,8 tone (13 mii dolari pe kilogram). Diametrul carenajului pentru rachete este standard (cinci metri sau puțin mai mult), cu excepția super-greu și cel 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 sunt pliate) și masa DE-STARLITE sunt potrivite pentru acești parametri.
Sonda spațială DE-STARLITE ar trebui să fie lansată folosind un vehicul de lansare standard care funcționează pe combustibil lichid și transportată la OPO prin intermediul motoarelor cu ioni, care vor fi, de asemenea, implicate în manevrarea stației în apropierea unui corp ceresc. Oamenii de știință și inginerii observă 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. Lyubin nu a luat în considerare rachetele grele rusești Proton-M și Angara-A5 în lucrarea sa. Cercetătorii au estimat costul serviciilor de lansare din SUA pentru a pune DE-STARLITE pe orbită.
Distrugerea direcțională și devierea traiectoriei unui asteroid de tip (99942) Apophis (atingând 325 metri în diametru) pe o distanță de două raze pământești 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, va fi necesară o capacitate de 870 kilowați. Descoperit pentru prima dată în 2003, OET a speriat oamenii de știință: calculele au arătat o mare probabilitate ca în 2036 să se ciocnească cu Pământul. Datele moderne au redus această probabilitate de sute de mii de ori.
Metoda propusă de Lubin funcționează în cazul detectării în timp util a POC, care este încă extrem de rară (în special atunci când se observă prin mijloace terestre). NASA are anual aproximativ 1,5 mii de obiecte apropiate de pământ. În prezent, agenția își concentrează eforturile pe găsirea asteroizilor mai mici, cu diametrul mai mic de 90 de metri. NASA crede că a detectat aproximativ 90 la sută din corpurile cerești de peste 90 de metri. Cele mai multe obiecte noi din apropierea Pământului sunt detectate cu mai puțin de 15 zile înainte de a se apropia de Pământ. Coliziunea unui asteroid mare cu o planetă este doar o chestiune de timp. Cel mai probabil, generațiile următoare de pământeni vor trebui să rezolve sarcina practică de a scăpa de această amenințare. Cu toate acestea, este deja rezonabil să nu mai jucați ruleta și să începeți să luați unele măsuri pentru a elimina pericolul asteroid-cometar.
