Смелый план НАСА по спасению Земли от астероидов-убийц

Сейчас мы знаем о 723 367 астероидах в Солнечной системе, и с каждым днем ​​мы все лучше находим камни, разрушающие планету, но мы все еще не готовы, если один из них все же найдет путь к Земле.

Художественное изображение астероида 2016 WF9, когда он проходит по орбите Юпитера и приближается к Солнцу. НАСА / JPL-Калифорнийский технологический институт

Ссылка скопирована
9 января 2017 г., 22:31 UTC / Обновлено 9 января 2017 г., 22:31 UTC
Ребекка Бойл

Прямо за домом Земли в Солнечной системе, примерно в 94 миллионах миль от Солнца, угольно-черный астероид медленно вращается вокруг нашей звезды. Его диаметр составляет около 1650 футов, с небольшой выпуклостью посередине, как у волчка. Его низкая плотность означает, что он не твердый, а вместо этого, скорее всего, представляет собой рассыпчатую груду богатых углеродом пород, удерживаемых вместе под действием силы тяжести.

Астероид называется Бенну, и каждые шесть лет его яйцевидный орбитальный путь перемещает его всего на 185 000 миль от Земли — примерно на 53 000 миль ближе, чем наша Луна. Примерно через 200 лет существует 1 шанс из 2700, что он сможет подплыть достаточно близко, чтобы земная гравитация поглотила его. Это было бы очень плохо.

В результате удара образовался кратер шириной почти три мили и глубиной 1500 футов. Места в трех милях будут погребены под 50-футовым камнем, падающим дождем. Это вызовет землетрясение силой 6,7 балла.Но реальный ущерб будет нанесен воздушным взрывом, вызванным метеоритом, пронесшимся через атмосферу, который может разрушить здания и снести деревья на расстоянии до 30 миль.

К счастью для нас, астероиды размером с Бенну и гигантские астероиды, подобные тому, который помог убить динозавров 65 миллионов лет назад, не часто пересекают путь Земли. Но маленькие делают все время. Они входят в нашу атмосферу в виде метеоров, многие из которых взрываются в воздухе; некоторые пробиваются на землю или в море. Хорошая новость заключается в том, что мы становимся лучше в их поиске, но мы все еще не готовы, если кто-то действительно доберется до Земли.

Отчасти для того, чтобы помочь в этом, космический корабль НАСА под названием OSIRIS-REx направляется к Бенну, где он соберет несколько фунтов образцов астероидов и вернет их на Землю. Выпекая эти образцы и расплавляя их, ученые узнают, на что похож астероид, как образовались каменистые миры Солнечной системы и как защитить Землю от этих блуждающих камней — оттолкнув их, раздробив или используя тепло солнца, чтобы подтолкнуть их в другом направлении.

Таким образом, Бенну может стать астероидом, который спасет всех нас.

НАСА в эти дни находится на пике астероидов. Ранее в январе космическое агентство объявило, что планирует еще две миссии к этим крохам Солнечной системы в течение следующих нескольких лет. Космический корабль «Люси» полетит к Юпитеру и изучит его троянские астероиды, которые тянутся за планетой-гигантом. Миссия Psyche отправится к железному астероиду, который считается остатком планетарного ядра, чья мантия и кора были потеряны во времени и огненных столкновениях.

Эти исследования предоставят ученым-планетологам массу новой информации, говорит Билл Боттке, изучающий астероиды в Юго-западном научно-исследовательском институте в Сан-Антонио.

«В астероидах скрыты истории, которые рассказывают нам, что происходило, когда формировались планеты, когда солнечная туманность еще существовала», — говорит он. Какие процессы необходимы для формирования планеты?»

К счастью, исследования астероидов также говорят нам, что нужно, чтобы крушение планета.

Когда Бенну вращается вокруг своей оси, его чернильная поверхность поглощает солнечный свет, как асфальт в жаркий день. Когда он вращается в темноте, это тепло излучается в пространство и снова остывает. Это изменение температуры дает астероиду крошечный толчок, называемый эффектом Ярковского, который со временем изменит его орбиту.

«Одна из основных целей OSIRIS-REx — измерить это явление», — говорит Даниэль Шеерес, астроном из Университета Колорадо, который работает над проектом.

«После миссии мы сможем обновить все эти вероятности столкновения, и, надеюсь, они снизятся», — говорит он. «Просто проверив теорию и подтвердив ее более точными измерениями, это может помочь всем нашим другим предсказаниям эффекта Ярковского для всех других астероидов».

Сейчас нам известно около 723 367 астероидов в Солнечной системе, и астрономы из университетов и обсерваторий по всему миру почти каждый день открывают новые. Основываясь на статистическом анализе и подробных поисках, ученые считают, что они обнаружили более 90 процентов астероидов шириной около полумили или больше, каждый из которых вызвал бы глобальное вымирание, если бы столкнулся с Землей.

Специализированные поиски также обнаружили около 25 процентов астероидов размером не менее 460 футов в поперечнике, или размером примерно с футбольный стадион. Но считается, что там находится более миллиона небольших астероидов, таких как один размером с городской автобус, взорвавшийся над Челябинском в России три года назад.

В прошлом году НАСА объединило свои усилия по поиску астероидов в рамках новой программы под названием «Координационный офис планетарной защиты», которая находит и отслеживает новые объекты и выдает предупреждения о возможных столкновениях. Его бюджет на текущий финансовый год включает 50 миллионов долларов на наблюдения за астероидами, сближающимися с Землей, и планетарную оборону, что в десять раз больше, чем при администрации Обамы.

Но НАСА не единственное, кто охотится за астероидами. Японское агентство аэрокосмических исследований уже вернуло части одного астероида и готовит еще одну миссию ко второму. Фонд B612, финансируемый из частных источников, названный в честь астероида из французской детской сказки «Маленький принц», все еще ищет денежные вливания в размере 450 миллионов долларов, чтобы отправить свой телескоп в космос для поиска околоземных астероидов.

Но вся эта работа по поиску астероидов и их посещению не будет иметь большого значения, если мы ничего не сможем с этим поделать. Есть несколько способов спасти Землю от астероида. Мы могли бы оттолкнуть его, используя небесную механику, чтобы гарантировать, что он не будет притянут гравитацией Земли, или мы могли бы попытаться уничтожить астероид до того, как у него появится шанс уничтожить нас.

Решение зависит от того, сколько у нас есть времени и на что похож астероид, говорит Джейсон П. Дворкин, научный сотрудник проекта OSIRIS-REx в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Некоторые астероиды могут легко рассыпаться на куски; некоторые могут разбиться на более мелкие камни, которые ударятся о Землю в нескольких местах. Другим может потребоваться действительно большой толчок.

«Если бы это зависело от меня, я бы отправил ракету с небольшим количеством диоксида титана и покрасил ее в белый цвет, а эффект Ярковского ускорил бы ее и отодвинул от Земли», — говорит Дворкин. Диоксид титана является распространенным ингредиентом солнцезащитных кремов и выглядит как мел. Космический корабль может полететь к опасному астероиду, выйти на его орбиту и покрасить его из баллончика.

«Если у вас есть около 50 лет, этого достаточно, чтобы отклонить его, и это может быть намного проще, чем отправка ядерного оружия», — говорит Дворкин.

Если это не сработает, подталкивание может помочь. НАСА и ЕКА планируют изучить это с помощью миссии под названием «Оценка удара и отклонения астероида» (AIDA), которая в 2020 году врежется спутником в астероид.

Если у нас нет 50 лет или достаточно быстрого тарана, вместо этого нам может понадобиться разбить астероид.Кэтрин Плеско из Лос-Аламосской национальной лаборатории использует суперкомпьютеры для изучения того, как разбивать астероиды с помощью ядерных взрывов и «кинетических ударников», по сути, гигантских космических пушечных ядер.

«Технология пушечного ядра на самом деле очень хорошая технология, потому что вы перехватываете объект на очень высокой скорости, поэтому она оказывается более эффективной, чем обычные бризантные взрывчатые вещества», — сказал Плеско на собрании Американского геофизического союза в декабре. «Однако, если вам действительно нужно много энергии, ядерный взрыв — это способ передать наибольшее количество энергии объекту в наименьшем возможном контейнере».

Ее симуляции включают уравнения, которые описывают, как текут жидкости; температуры кипения и плавления горных пород в зависимости от их плотности; как распространяется свет и энергия; и прочая физика. Затем она может ввести модель данного астероида и посмотреть, как он реагирует на пушечное ядро.

Если Земля вместо этого решит взорвать его, взрыву не придется взрывать астероид изнутри. План предполагал запуск ракеты с бомбой в качестве полезной нагрузки (рискованная перспектива, если она взорвется на стартовой площадке) и нацеливание прямо на астероид. Взрыв бомбы на поверхности астероида может разрушить его внутреннюю часть достаточно, чтобы разбить его на части, изменив его курс и ограничив угрозу для Земли.

«Что касается отклонения ядер, действительно лучше всего выполнить интенсивную нагрузку этих вычислений, прежде чем нам даже нужно будет подумать о том, чтобы сделать что-то реальное», — говорит Плеско.

Если нам действительно нужно сделать что-то реальное, это не произойдет за одну ночь. По словам астронома Джозефа Нута из Годдарда, требуется не менее пяти лет, чтобы спроектировать, построить и запустить космический корабль, способный отклонить или уничтожить астероид или комету. Он говорит, что сейчас было бы разумно построить космический корабль, а в идеале два: наблюдатель, которого можно было бы быстро отправить, чтобы узнать больше об астероиде, и перехватчик, который мог бы отклонить его.

«Если мы построим его сейчас по обычному графику и поместим этот перехватчик на хранение, мы сможем запустить его менее чем за год», — пояснил он на заседании AGU. «Это может уменьшить вероятность того, что астероид прилетит из места, которое трудно наблюдать, например, к солнцу». (Челябинский метеор был одним из таких астероидов.)

По словам Боттке, ни у одного космического агентства еще нет миссии по дефлектору, но сегодня ученые знают намного больше, чем даже 15 лет назад.

«Было время, когда у нас не было программы для поиска объектов, и это делалось частным образом. У вас были такие ребята, как [астроном Юджин] Шумейкер, которые каждый месяц ездили в Паломарскую обсерваторию, чтобы искать их», — говорит Боттке. «Теперь у нас есть 50 миллионов долларов в год на их поиски. Теперь у нас есть серьезные научные миссии, чтобы изучить их».

Боттке и другие говорят, что повышенная осведомленность об астероидной угрозе также стала благом для науки и для людей, изучающих астероиды не только как предвестников гибели, но и как посланников сотворения Земли.

«Вероятность того, что какой-либо большой астероид столкнется в ближайшем будущем, довольно низка, — говорит Боттке. — Поэтому я обычно сосредотачиваюсь на более вздымающихся частях астероидов».