«Если они ударят, энергия каждого из них при ударе будет равна энергии всего ядерного оружия на Земле вместе взятых».
В феврале 2013 года наблюдатели за небом по всему миру обратили свое внимание на астероид 2012 DA14, космический камень диаметром около 150 футов (50 метров), который должен был пролететь ближе к Земле, чем космический корабль, который доставил спутниковое телевидение США.
Во время подготовки к событию, которое случается раз в несколько десятилетий, они и не подозревали, что еще один кусочек небесных обломков несется к Земле с более прямым направлением.15 февраля 2013 года Челябинский метеор, астероид диаметром примерно 62 фута (19 метров) взорвался над городом Челябинск, Россия, войдя в атмосферу Земли под небольшим углом. Взрыв выбил окна и повредил здания, пострадало около двух тысяч человек, но, к счастью, никто не погиб.
«В нашей Солнечной системе скрывается большой астероид или комета с надписью «Земля». Мы просто не знаем, где он и когда он ударит».
«Оказалось, что к тому дню приближались два совершенно независимых астероида», - говорит Филип Любин, профессор физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и один из многих ученых, ожидавших приближения DA14 в 2012 году. - Земное свидание. «Мы знали, что один из них промахнется мимо Земли. Другой, мы даже не знали, что он будет.
Для Лабина и подобных ему ученых подобные инциденты подчеркивают важность надежной планетарной защиты - обнаружения, отслеживания, определения характеристик и, в конечном счете, защиты от потенциально опасных астероидов и комет. Угрожающие городу события, такие как Челябинск, случаются редко, примерно раз в 50-100 лет, но они потенциально разрушительны.
Самым последним из этих происшествий было Тунгусское событие, взрыв над Восточной Сибирью в 1908 году, который сровнял с землей сотни квадратных миль леса. Еще реже, но, тем не менее, возможны объекты, угрожающие массовым вымиранием, такие как удар Чиксулуб, уничтоживший динозавров около 66 миллионов лет назад, или более поздний (12 800 лет назад) воздушный взрыв, вызвавший широкомасштабные пожары и начало «ударной зимы», называемой поздним дриасом.
Однако нельзя сбрасывать со счетов возможность того, что в ближайшем будущем более крупные объекты приблизится к Земле на некомфортную близость: Апофис с его диаметром 1214 футов (370 метров) должен пройти близко в пятницу, 13 апреля 2029 года, в то время как Бенну диаметром 1608 футов (490 м), как ожидается, совершит аналогичный проход в 2036 году. Хотя ожидается, что они не столкнутся с Землей, даже относительно небольшие изменения их орбиты могут заставить их войти в гравитационные карманы, называемые «замочными скважинами», которые могут направить их на более прямую траекторию к Земле.
«Если он пройдет через гравитационную замочную скважину, он, как правило, упадет на Землю в следующем раунде», - говорит Лабин.
Стратегии планетарной защиты развивались от исследования лучших методов понимания угроз до усилий по отклонению потенциальных опасностей и изменению их орбит, включая стратегию, разработанную группой Любина, которая предложила использовать лазеры для отталкивать угрожающие объекты с пути Земли. (Дополнительную информацию о лазерной планетарной защите см. на их веб-сайте.)
Теперь Любин и исследователь Александр Коэн передали в журнал Advances in Space Research две статьи на тему терминальной планетарной защиты, сопровождаемые авторской статьей по этому вопросу, опубликованной в Scientific American.
Где и когда?
«Хотя мы часто говорим, что в жизни нет ничего определенного, кроме смерти и налогов, мы, безусловно, можем добавить к этому списку и вымирание человечества», - говорит Любин.«В нашей Солнечной системе скрывается большой астероид или комета с надписью «Земля». Мы просто не знаем, где он и когда он ударит».
За последние 113 лет на Землю упали два крупных астероида, которые могли угрожать жизни миллионов людей, если бы они упали на крупный город. Однако человечеству повезло. Исследователи говорят, что в свете этой вполне реальной угрозы пришло время серьезно спланировать и реализовать программу планетарной защиты. PI обеспечивает логичный и экономически эффективный подход к конечной программе защиты окружающей среды.
«Нарежьте и нарежьте» астероид
Ключом к стратегии PI является развертывание массива стержней-пенетраторов, возможно, наполненных взрывчаткой, уложенных на пути астероида, чтобы «нарезать кубиками» угрожающий объект. Стержни пенетратора диаметром около 4-12 дюймов (10-30 см) и длиной 6-10 футов фрагментируют ядро астероида или кометы, когда оно врезается в них на экстремальной скорости.
Важно отметить, что вместо того, чтобы отклонять объект, стратегия состоит в том, чтобы позволить Земле принять удар, говорят исследователи, но сначала разобрать астероид на более мелкие части - обычно размером с дом - и позволить осколки попадают в атмосферу Земли. Затем атмосфера может поглотить энергию и испарить куски размером с дом в мелкие обломки, которые не ударятся о землю.
Поскольку первоначальный астероид теперь входит в атмосферу в виде большого распределенного облака мелких фрагментов, они пространственно и во времени распределяют энергию удара, что декоррелирует взрывные волны, создаваемые каждым фрагментом. Это значительно снижает угрозу от катастрофической до более похожей на «фейерверк» со светом и звуком.
«Если вы можете свести большие, опасные и опасные события к набору мелких, но безвредных, вы в конечном счете уменьшите угрозу», - говорит Коэн.
«Уникальность этого метода заключается в том, что вы можете добиться невероятно короткого времени отклика», - добавляет Любин.«Проблема, связанная с другими методами, такими как методы отклонения астероидов, заключается в том, что они сильно ограничены во времени отклика. Другими словами, они рассчитывают получить актив, способный отразить угрозу на всем пути к астероиду задолго до того, как он приблизится к Земле».
Вместо этого метод PI «нарезка и нарезка» перехватывает астероиды или кометы по мере их приближения к Земле и может быть запущен с помощью уже существующих сегодня ракет-носителей, таких как Falcon 9 SpaceX и SLS NASA для более крупных целей.. По расчетам физиков, более мелкие цели, такие как челябинский метеорит, могут быть перехвачены всего за несколько минут до столкновения с использованием гораздо меньших пусковых установок, подобных перехватчикам межконтинентальных баллистических ракет, в то время как цели, представляющие более серьезную угрозу, такие как Апофис, могут быть перехвачены всего за 10 дней до столкновения.. По словам исследователей, такое короткое время смягчения последствий является совершенно беспрецедентным.
Планетарная оборона или нападение?
Другой частью программы является рассмотрение упреждающего подхода к защите нашей планеты, говорят исследователи.
«Подобно тому, как мы делаем прививки, чтобы предотвратить будущие болезни, как мы сейчас с болью осознаем, мы могли бы вакцинировать планету, используя массивы пенетраторов, как иглы вакцинного укола, чтобы предотвратить катастрофическую потерю жизнь в будущем», - говорит Любин.
При таком подходе та же система может использоваться для упреждающего устранения угрожающих объектов, таких как Апофис и Бенну, для защиты будущих поколений.
«Не очень хорошо понимают, что большие и угрожающие объекты, такие как астероиды Апофис и Бенну, чрезвычайно серьезны», - продолжает он. «Если они нанесут удар, энергия каждого из них при ударе будет равна энергии всего ядерного оружия на Земле вместе взятых. Представьте, что весь ядерный арсенал Земли взрывается за несколько секунд. С помощью PI мы можем предотвратить этот сценарий».
Этот новый подход, по мнению Лабина и Коэна, может сделать планетарную оборону вполне осуществимой и «легкой, как PI», и позволит разработать логическую дорожную карту для надежной планетарной системы защиты.
«Возможна чрезвычайно быстрая реакция, - говорит Любин. «Мы не видим каких-либо технологических шоу-стопов. Это синергия с нынешним поколением ракет-носителей и другими, которые выходят». Кроме того, добавляет Лабин, этот метод «будет отлично сочетаться с будущими лунными операциями», поскольку Луна потенциально может выступать в качестве «передовой базы операций».
«Человечество, наконец, смогло распоряжаться своей судьбой и предотвратить будущее массовое вымирание, подобное вымиранию прежних обитателей Земли, не озаботившихся планетарной защитой, динозавров».
Чтобы увидеть, как работает эта система, посетите страницу проекта PI-Terminal Planetary Defense группы экспериментальной космологии UCSB.
Публикуется с разрешения Всемирного экономического форума. Прочтите исходную статью.