Turinys
Ar galime ką nors padaryti dėl asteroido, kuriam lemta pataikyti į Žemę? Atsakymas yra „taip“, su sąlyga, kad jis yra pakankamai mažas ir kad mes turime pakankamai laiko nusiųsti erdvėlaivį, kad jis nukryptų. Kaip matysime, kuo ilgesnis įspėjimo laikas, tuo didesnį asteroidą galėsime valdyti. Daugelis asteroidų poveikio mažinimo aspektų buvo apibendrinti „Spaceguard“ ataskaitoje. Neseniai NASA taip pat baigė tyrimą ir yra naudojamas kongreso metu, kad nuspręstų, kokius veiksmus gali ir turėtų žengti JAV ir kitos tautos.
Astronomai praleido daug laiko bandydami išsiaiškinti, kaip išgelbėti Žemę nuo asteroido smūgio. Pirmiausia turite rasti visus asteroidus, apskaičiuoti jų orbitas ir pamatyti, kurie iš jų pavojingai artėja prie Žemės. Sužinoję orbitą, galite išsiaiškinti, kada ji paskris. Tai rodo, kiek įspėjimo laiko turite. Ir galiausiai, jei jūs galite išsiaiškinti asteroido masę, galite apskaičiuoti, kiek sunkiai turite jį pastumti, kad pakeistumėte jo orbitą tiek, kad praleistumėte Žemę. Holivudo mintis nusiųsti bombą „susprogdinti“ yra nereali, nes šiuolaikinės paleidimo mašinos negali turėti pakankamai didelės bombos. Be to, vietoj vieno didelio kūno gali atsirasti daugybė mažų fragmentų, nukreiptų link Žemės.
Jų ieškojimas
Surasti asteroidus yra gana lengva. Pirmąjį rado Giuseppe Piazzi 1801 m. Šiuo metu kelios observatorijos yra skirtos asteroidų paieškai ir jų sekimui („Spacewatch“, NEAT, „Pan-STARRS“, „LONEOS“ ir kt.). Šiuo metu rasta apie 80% asteroidų, didesnių nei 1 km skersmens. Nė vienas iš jų neturi orbitų, kurios priverstų juos nunešti ant žemės jaučio akis. 2004 m. Buvo aptiktas 250 m dydžio asteroidas, kuris, tikimasi, praeis arti Žemės 2029 m. Balandžio 13 d. (Penktadienis, 13-oji!). Asteroido, pavadinto Apophis, smūgio tikimybė yra 1 iš 45000 ir tikimasi, kad artimiausiais metais tobulėjant orbitai, jis turėtų sumažėti. Asteroidas 1950 DA priartės prie žemės 2880 m. Atsižvelgiant į netikrumą jo orbitoje, poveikis vis dar yra įmanomas.
Kalbant apie asteroido poveikį, svarbu dydis. Mažesni nei 10 metrų skersmens asteroidai kelia nedidelę grėsmę, nes atmosferoje jie suskaidys arba sudegs. Tie, kurių skersmuo didesnis nei 5 km, yra per dideli, kad galėtume ką nors padaryti. Tai tik įvertinimai, nes svarbu masė, o ne diametras. Kai kurie asteroidai yra „skaldos poliai“, laisvai sujungtos mažesnių kūnų kolekcijos, kurias palaiko silpnas asteroido sunkis. Kiti yra kieti, tankūs akmenys, kaip chondritai ir lygintuvai. Grubiai tariant, svarbiausias dydžių diapazonas yra nuo 10 iki 5000 metrų skersmens. Taigi pagalvok apie uolienas tarp tavo namo dydžio ir kalno Rushmore.
Jei randamas asteroidas, ant kurio užrašytas Žemės vardas, dar reikia daug nuveikti. Orbitų tikslumas nežinomas, be abejo, visada yra mažų neaiškumų. Ar jis tikrai atsitrenks į Žemę ar užsiblokuos saugiai už kelių tūkstančių km atstumu? (keli tūkstančiai km yra labai, labai arti!) Kol vieni astronomai stengiasi sugriežtinti orbitos tikslumą, kiti bandys išmatuoti asteroido masę.
Jų matavimas
Tai sudėtinga. Net ir didžiausiame teleskope dauguma asteroidų yra ne kas kita, kaip nakties danguje esantys šviesos taškai. Nematome tikrojo jų dydžio ir struktūros, tik jų spalvos ir ryškumas. Remdamiesi šiais aspekto tankio spėjimais galime įvertinti masę. Tačiau netikrumas yra per didelis, kad būtų galima atlikti patikimą nukreipimo misiją. Taigi kitas žingsnis bus nusiųsti erdvėlaivį į asteroidą, kad būtų galima išmatuoti jo masę ir kitas savybes, tokias kaip forma, tankis, sudėtis, sukimosi dažnis ir darnumas. Tai gali būti skraidymas arba nusileidimas. Tokia misija taip pat suteiktų ypač tikslią informaciją apie orbitą, nes erdvėlaivis galėtų veikti kaip švyturys arba pasistatyti radijo imtuvą ant asteroido.
Asteroido nukreipimas yra sunkioji dalis, nors fizika yra gana paprasta. Idėja yra nustumti asteroidą ir šiek tiek pakeisti jo orbitą. Paprastai jis atsitrenktų į Žemę maždaug 30 km / s greičiu, nors tai priklausytų nuo to, ar jis važiavo į šoną, ar į galvą, ar iš užpakalio. Paimkime pavyzdį 30 km / s.
Žinome Žemės spindulį: 6375 km. Jei mes žinome, kiek įspėjamojo laiko reikia paveikti - tarkime 10 metų - tada viskas, ką turime padaryti, yra pagreitinti arba sulėtinti asteroidą 6375 km / 10 metų, arba maždaug 2 cm / sek. 1 km skersmens asteroidas sveria apie 1,6 milijono tonų. Norint pakeisti greitį 2 cm / s, reikia daugiau nei 3 megatonų energijos.
Sauga priklauso nuo asteroidų suradimo kuo anksčiau. Akivaizdu, kad kuo daugiau įspėjamojo laiko, tuo lengviau pakeisti, nes nereikia taip stipriai spausti. Arba galite atidėti stūmimą, kol patikslinsite orbitą ar tobulinsite technologijas. Arba trumpas perspėjimo laikas reiškia, kad turite užsiimti ir stumti kuo sunkiau. Ankstyvas įspėjimas yra geriausias būdas. Kaip sakoma, „dygsnis sutaupo devynis“.
Kometos yra laukinė antžeminio žaidimo korta. Paprastai jie atrandami tik keletą mėnesių prieš artėjant prie vidinės saulės sistemos. Kelių kilometrų skersmens ir iki 72 km / s greičio jie kelia potencialiai nevaldomą grėsmę. Turint mažiau nei kelerių metų perspėjimą, greičiausiai nepakaks laiko nukreipti misiją.
Erdvėlaivis buvo tyčia suduotas į kometos „Tempel 1“ branduolį maždaug 10 km / s greičiu. Tai buvo rezultatas. 2005 m. Liepos 4 d. NASA vaizdas.
Jų nukreipimas
Yra keletas asteroidų atitraukimo būdų, nors nė vienas iš jų niekada nebuvo išbandytas. Metodai skirstomi į dvi kategorijas: impulsiniai deflektoriai, kurie akimirksniu ar per kelias sekundes stumia asteroidą, ir „lėto stūmimo“ deflektoriai, kurie ilgus metus daro silpną jėgą asteroidui.
Yra dviejų rūšių impulsiniai deflektoriai: bombos ir kulkos. Abi jos atitinka dabartines technologines galimybes. Užstačius bombą ant asteroido ar šalia jo, medžiaga išpūsta iš paviršiaus. Asteroidas riedės priešinga kryptimi. Kai asteroido masė yra žinoma, nesunku išsiaiškinti, kokią bombą naudoti. Didžiausi sprogstamieji įtaisai, kuriuos turime, yra branduolinės bombos. Jie yra pati energingiausia ir patikimiausia energijos tiekimo priemonė, todėl pirmenybė teikiama branduolio deformacijai. Branduolinės bombos yra šimtus tūkstančių kartų stipresnės nei kitas geriausias būdas; kulkos.
„Kulkos“ metodas taip pat yra paprastas. Didelio greičio sviedinys nugrimzta į asteroidą. Šiuo metu turime technologiją kelių tonų sveriančią kulką nusiųsti į asteroidą. Jei greitis būtų pakankamai didelis, toks požiūris galėtų duoti kelis kartus didesnius stūmimus, nei atsirastų vien tik smūgio metu, nes medžiaga būtų nupūsta nuo asteroido panašiai, kaip tai daro bomba. Tiesą sakant, kulkos metodas - „kinetinis įlinkis“, kaip jis vadinamas - iš tikrųjų buvo išbandytas netiesiogiai. 2005 m. NASA erdvėlaivis „Deep Impact“ buvo apgalvotai manevruojamas į kometos „Tempel 1“ kelią. Tikslas buvo išmušti skylę kometoje ir pamatyti, kas išėjo. Ir tai suveikė. Kometos greičio pokytis buvo per mažas, kad būtų galima išmatuoti, tačiau technika įrodė, kad galime sekti ir sėkmingai nukreipti asteroidą.
Lėti stūmikai šiuo metu iš esmės yra konceptualūs. Tai apima: jonų variklius, sunkio jėgos traktorius ir masinių transporto priemonių vairuotojus. Idėja yra gabenti prietaisą į asteroidą, nusileisti ir pritvirtinti prie jo, o po to daugelį metų nuolat stumti ar traukti. Jonų varikliai ir masinio transporto priemonių vairuotojai dideliu greičiu šaudė iš paviršiaus. Kaip ir anksčiau, asteroidas atsigauna. Gravitacinis traktorius yra kontroliuojama masė, atsiskirianti nuo asteroido, naudojant kažką panašaus į jonų stūmoklį. Traktoriaus masė traukia asteroidą pagal savo sunkio jėgą. Visų lėtų stūmikų pranašumas yra tas, kad judant asteroidui, jo vietą ir greitį galima nuolat stebėti, todėl prireikus juos galima taisyti.
NASA vaizdas su iliustraciniais pakeitimais.
Kažką pritvirtinti prie asteroido sunku, nes sunkumas yra labai silpnas, o paviršiaus savybės gali būti nežinomos. Kaip jūs pritvirtintumėte mašiną prie smėlio krūvos? Dauguma asteroidų sukasi, todėl stūmikas plauks ir retai bus nukreiptas teisinga linkme. Jis taip pat turėtų suktis su asteroidu ir tai atima daug energijos. Nors gravitacinis traktorius nepatiria šių trūkumų, jam reikia pastovaus energijos šaltinio. Visi šie įrenginiai yra sudėtingi. Jie turi būti maitinami, valdomi ir priversti veikti nuotoliniu būdu kosmose nepertraukiamai daugelį metų, labai aukšta tvarka.
Mes įrodėme, kad jonų varikliai gali veikti mažiausiai kelerius metus kosmose, tačiau kol kas jonų varikliai neturi pakankamai jėgos nukreipti grėsmingą asteroidą, nebent yra ypač ilgas įspėjimo laikas. Ilgalaikis įspėjimo laikas yra tas, kad dėl neaiškumų asteroido orbitoje neįmanoma įsitikinti, kad jis atsitrenks į Žemę. Yra kelios tolimos lėto stūmimo idėjos: dažyti asteroidą baltu ir leisti saulės spinduliams patirti radiacijos slėgį; lazerio paleidimas į orbitą ir daugybę kartų užfiksuotas; pastumdami mažesnį asteroidą pakankamai arti, kad nukreiptumėte jį gravitaciniu atžvilgiu. Tačiau kai astronomai skaičiuoja skaičius, idėjos netenka jokios praktinės sistemos.
Astronomai nėra vieninteliai žmonės, susirūpinę dėl asteroidų poveikio. Politikai, reagavimo į ekstremalias situacijas organizacijos ir Jungtinės Tautos yra susirūpinusios. Jei turėsime atitolinti asteroidą, kas už jį sumokės? Kas iš tikrųjų paleis erdvėlaivį? Jei branduolinės bombos yra pats patikimiausias būdas nukreipti asteroidą, ar turime laikyti branduolines bombas ant rankų? Ar kitos tautos patikės JAV, Izraelį, Rusiją ar Indiją, kad jos išmes branduolinius ginklus į kosmosą, net ir vykdydamos humanitarinę misiją? O kas, jei asteroidas bus nukreiptas į Ženevą, ir mes turime tik priemones smūgio vietą pakeisti 1000 km. Kurią kryptį mes pasirenkame, o kas nusprendžia? Ar galime būti tikri, kad atliksime tikslų poslinkį su nepatikrintomis deformacijų technologijomis?
Jei asteroido smūgis neišvengiamas, ką mes darome? Jei mes žinome, kur jis smogs, ar evakuosime žmones iš rajono? Kaip toli mes juos judame? Jei atmosferoje liks smūgio šiukšlių, gali įvykti visuotinis aušinimas. Kas atsakingas už maisto tiekimą pasaulyje? Jei jis pasieks vandenyną, koks bus cunamis? Kaip galime būti tikri, kad numatytas niokojimas yra teisingas ar kad kažko nepastebėjome? Turbūt labiausiai nerimą keliantis asteroidų poveikis yra visiškai naujo tipo katastrofa: kaip mes pasiruošime sunaikinti (tarkime) rytines JAV dalis, kai turime 20 metų perspėjimo?
Šie ir kiti klausimai šiandien aptariami moksliniuose susitikimuose visame pasaulyje. Laimei, net mažo asteroido tikimybė artimiausiu metu atsitrenkti į Žemę yra labai maža.
Sužinokite daugiau: Arti žemės asteroidai: kas jie yra ir iš kur jie atsiranda?
Davidas K. Lynchas, PhD, yra astronomas ir planetų mokslininkas, gyvenantis Topangoje, Kalifornijoje. Nesislapstydamas dėl San Andreaso kaltės ar naudodamas didelius teleskopus „Mauna Kea“, jis vaidina smuiką, renka barškėtes, skaito viešas paskaitas apie vaivorykštę ir rašo knygas („Spalva ir šviesa gamtoje“, „Cambridge University Press“) ir esė. Naujausia dr. Lynchso knyga yra „San Andreaso gedimo lauko vadovas“. Knygoje yra dvylika vienos dienos kelionių važiuojant įvairiomis gedimo dalimis, joje pateikiami mylių kelio mylių atstumai ir šimtų gedimų požymių GPS koordinatės. Kaip nutiko, Daveso namas buvo sugriautas 1994 m. Pagal 6,7 balo Nortridžo žemės drebėjimą.