Gdy wczoraj asteroida 2005 YU55 przeleciała blisko Ziemi, to dość niepokojąco blisko przelotu wielu ludzi zastanawia się, czy moglibyśmy zmienić kierunek asteroidy zmierzającej do przecięcia z Ziemią na jej orbicie.
Oczywiście w miarę katastrof naturalnych uderzenie asteroidy na Ziemię byłoby bardzo złe. Nawet stosunkowo małe skały kosmiczne mogłyby zetrzeć miliony ludzi z powierzchni planety, a dla naprawdę dużych asteroid - takich jak ta, która spowodowała wydarzenie Chicxulub 65 milionów lat temu - jest mało prawdopodobne, aby ludzkość przetrwała. A jednak, pomimo całej swojej dewastacji, asteroidy oferują promyk nadziei. Uderzeniu asteroidy można zapobiec, ponieważ mamy czas, aby sobie z tym poradzić.
„Dziś żadna znana asteroida nie jest na kursie kolizyjnym z Ziemią” - powiedział dr David Morrison z programu NASA Near Earth Object (NEO), w raporcie sprzed kilku lat z badania Spaceguard Survey, który szuka bliskich obiektów. „Badanie Spaceguard nie przewiduje znalezienia dużej asteroidy, która bezpośrednio nam zagraża. Jeśli jednak taka skała zostanie odkryta na kursie kolizyjnym, przewidujemy, że zastosowalibyśmy odpowiednią technologię, aby ją odbić, zanim uderzy. Uderzenia planetoid są jedynym naturalnym zagrożeniem, które możemy w zasadzie całkowicie wyeliminować. ”
Istnieje kilka różnych sposobów zmiany ścieżki orbity asteroidy, ale jaki jest najlepszy sposób?
Najpierw porozmawiajmy trochę o tym, z czym mamy do czynienia. Obiekt bliski Ziemi to asteroida lub kometa, której orbita wchodzi w sąsiedztwo Ziemi - wszystko, co krąży w odległości 195 milionów kilometrów (120 milionów mil) od orbitalnego otoczenia Ziemi. Niektóre obiekty podróżują z nami od milionów lat, wplatając i wychodząc z naszej orbitalnej ścieżki. W końcu jeden z tych obiektów znajdzie się w niewłaściwym miejscu w niewłaściwym czasie i uderzy w Ziemię.
Astronomowie na całym świecie zdają sobie sprawę z tego problemu i trwa kilka badań, aby odkryć i skatalogować wszystkie potencjalne asteroidy przechodzące Ziemię, takie jak Badanie Spaceguard, pracujące nad odkryciem wszystkich bliskich Ziemi asteroid o średnicy większej niż 1 km. Skały powyżej tego rozmiaru mogą potencjalnie zakończyć cywilizację, jaką znamy, więc dobrze byłoby wiedzieć, czy któryś z nich zmierza w naszą stronę.
Ale obiekty o średnicy 140 metrów spowodują regionalne szkody, a nawet śmierć milionów ludzi, jeśli uda się uderzyć w duże miasto. Te mniejsze skały są również priorytetem.
Według stanu na 3 listopada 2011 r. Odkryto 8421 obiektów znajdujących się w pobliżu Ziemi. Około 830 z tych NEO to asteroidy o średnicy około 1 kilometra lub większej. Ponadto 1262 z tych NEO zostało sklasyfikowanych jako potencjalnie niebezpieczne asteroidy, które mogą potencjalnie zbliżać się do Ziemi, a ich rozmiar jest wystarczająco duży, aby spowodować znaczące szkody regionalne w przypadku uderzenia.
Ponadto ostatnie wyniki szeroko zakrojonego eksploratora podczerwieni NASA lub statku kosmicznego WISE - który wraz z innymi badaniami pomógł znaleźć około 90 procent największych planetoid bliskich Ziemi - astronomowie szacują, że istnieje około 19.500 planetoid bliskich Ziemi średniej wielkości tam, co oznacza, że większość tych średnich asteroid pozostaje do odkrycia. Są to obiekty o szerokości od 100 do 1000 metrów (330 do 3300 stóp).
Astronomowie pracują nad stworzeniem kompleksowej listy każdej niebezpiecznej skały kosmicznej. Co jeśli jest asteroida z naszym imieniem? Jakie działania możemy podjąć, aby go wyciągnąć i zniszczyć, a przynajmniej zmienić jego trajektorię od zderzenia z Ziemią?
Nie mówimy tutaj o scenariuszu Armageddon lub Deep Impact; nie ma sposobu, aby zatrzymać asteroidę, która zaatakuje nas w ciągu zaledwie kilku miesięcy - nie wiemy jak i nie mamy technologii. Ale powiedzmy, że mamy kilkadziesiąt lat ostrzeżenia.
Jak mogliśmy to zatrzymać?
Były astronauta Apollo, Rusty Schweickart, wielokrotnie rozmawiał z czasopismem Space Magazine i podkreśla, że technologia potrzebna do przekierowania asteroidy istnieje dzisiaj. „Oznacza to, że nie musimy brać udziału w dużym programie rozwoju technologii, aby odeprzeć większość asteroid, które mogłyby stanowić zagrożenie”, powiedział. „Jednak technologia ta nie została połączona w projekt systemu, ani nie została zweryfikowana, przetestowana ani wykazana, że może ona faktycznie odchylić asteroidę. Musimy więc wszystko przetestować - przetestować sekwencję, której użylibyśmy w kampanii odchylającej. ”
Najlepszym sposobem na przetestowanie tego byłoby zlecenie NASA lub konsorcjum agencji kosmicznych przeprowadzenia rzeczywistej misji przetestowania całego systemu.
„Nie z asteroidą, która zagraża zderzeniem”, powiedział Schweickart, „ale z asteroidą, która właśnie zajmuje się własnym biznesem, i chcielibyśmy pokazać, że możemy nieznacznie zmienić jej orbitę w kontrolowany sposób”.
Schweickart opisał dwa rodzaje „kampanii odchylających” dla groźnej asteroidy: wpływ kinetyczny z grubsza „popchnąłby” asteroidę na inną orbitę (większa wersja tego, co stało się ze statkiem kosmicznym Deep Impact) i ciągnik grawitacyjny lub holownik kosmiczny powoli ciągnął asteroidę, aby precyzyjnie przyciąć wynikowy kurs zmiany, używając jedynie przyciągania grawitacyjnego między dwoma ciałami. Razem te dwie metody składają się na pełną kampanię odchylania, z wykorzystaniem istniejącej technologii.
Jakie są inne opcje?
Wysadź to w powietrze z broni nuklearnej
Każda hollywoodzka opowieść o asteroidach zawsze wiąże się z pakowaniem głowic nuklearnych na pokładzie statku kosmicznego, a następnie odlotem, aby wysadzić asteroidę. Kaboom! Problem rozwiązany? Nie dokładnie. Nauka w tych filmach jest co najmniej myląca i prawdopodobnie po prostu błędna.
Ponadto, jak podkreśla Schweickart, jest to prawdopodobnie zły pomysł. Uważa, że istnieje problem tworzenia wielu mniejszych i równie śmiercionośnych kawałków skały przez wysadzenie dużej asteroidy (i może faktycznie zwiększyć jej siłę niszczącą). Ale w raporcie opublikowanym przez National Research Council w 2010 roku naukowcy przyznają, że że eksplozje jądrowe są jedynym aktualnym, praktycznym sposobem radzenia sobie z dużymi NEO (średnice powyżej 1 kilometra) lub jako wsparcie dla mniejszych, gdyby inne metody zawiodły.
Jest jeszcze jeden legalny haczyk. Artykuł IV Traktat o zasadach rządzących działalnością państw w eksploracji i użytkowaniu przestrzeni kosmicznej, w tym Księżyca i innych ciał niebieskich zabrania krajom używania broni jądrowej w kosmosie. Konwencjonalne materiały wybuchowe są dozwolone, ale po prostu nie są tak skuteczne. Ale Schweickart obawia się, że NASA może być otwarta na manipulacje w celu propagowania rozprzestrzeniania kosmicznej broni jądrowej pod pozorem międzynarodowego „bezpieczeństwa”.
* Aktualizacja: To powiedziawszy, inny plan łagodzenia obejmuje również broń nuklearną i jest nazywany Ablacja jądrowa. Wiązałoby się to z detonacją broni nuklearnej w bliskiej odległości od asteroidy, a promieniowanie paruje na jej powierzchni, generując w ten sposób wybuchowy ciąg i zmianę prędkości w odpowiedzi.
W swoim raporcie z warsztatów NEO z 2007 r. Analiza i ocena programu NASA ustaliła, że takie podejście byłoby 100 razy bardziej skuteczne niż impaktor kinetyczny.
Użyj żagla słonecznego
Aby uzyskać bardziej elegancki pomysł niż wysadzenie go w powietrze, fizyk Gregory Matloff przestudiował koncepcję użycia dwugłowego steru fotonowego, który wykorzystuje skoncentrowaną energię słoneczną. Jeden z żagli, duży paraboliczny żagiel kolektora, stale skierowany byłby w stronę słońca i skierował odbite światło słoneczne na mniejszy, ruchomy drugi żagiel sterowy, który promieniowałby skoncentrowane światło słoneczne na powierzchnię asteroidy. Teoretycznie wiązka odparowałaby obszar na powierzchni, tworząc aerojet z materiałów, który służyłby jako układ napędowy do zmiany trajektorii NEO.
Zwiąż ich
W 2009 roku David French, doktorant w dziedzinie inżynierii kosmicznej na North Carolina State University, wpadł na pomysł, aby przyczepić balast do asteroidy za pomocą paska. W ten sposób francuski wyjaśnia „zmieniasz środek masy obiektu, skutecznie zmieniając orbitę obiektu i pozwalając mu przejść przez Ziemię, zamiast wpływać na nią”.
Mirror Bees
Kolejna bardziej elegancka technika wykorzystuje również skoncentrowane światło do delikatnego poruszania asteroidy. Ten projekt, sponsorowany przez Planetary Society, nosi nazwę „Mirror Bees”. To wykorzystuje wiele małych statków kosmicznych - każdy zwierciadlanych - rojących się wokół niebezpiecznej asteroidy. Statek kosmiczny mógłby precyzyjnie przechylić swoje lusterka, aby skupić światło słoneczne na maleńkim miejscu na asteroidzie, odparowując skałę i metal oraz tworząc strumień pióropuszu przegrzanych gazów i gruzu. Alternatywnie satelity mogą zawierać potężne lasery pompowane przez światło słoneczne, a lasery można wykorzystać do odparowania skały. Asteroida stanie się paliwem dla własnej rakiety - i powoli asteroida zmieni się w nową trajektorię.
Lasery
Inna interesująca technika z University of Alabama w Huntsville polegałaby na umieszczeniu układu laserowego w kosmosie lub w przyszłej bazie Księżyca. Kiedy odkryta zostanie potencjalna asteroida przekraczająca Ziemię, laser celuje w nią i strzela przez długi okres czasu. Niewielka ilość materiału zostałaby zrzucona z powierzchni asteroidy, co nieznacznie odchyliłoby jej orbitę. Przez długi czas korekta kursu asteroidy sumowałaby się, zmieniając bezpośrednie trafienie w prawie brak.
Plastikowe opakowanie
Jedna niezwykle pomysłowa koncepcja polega na użyciu satelity do owinięcia asteroidy wstążkami z odblaskowego arkusza Mylar. Pokrycie tylko połowy asteroidy zmieniłoby jej powierzchnię z matowej w odblaskową, być może na tyle, by pozwolić, by ciśnienie słoneczne zmieniło trajektorię asteroidy.
Mass Drivers
Pomysł ten polega na użyciu wielu lądowników do spotkania się z groźną planetoidą i przymocowania jej do niej, wiercenia w jej powierzchni i wyrzucania niewielkich ilości materiału asteroidy z dużą prędkością za pomocą napędu masowego (działka kolejowego lub wyrzutni elektromagnetycznej). Efekt, zastosowany przez okres tygodni lub miesięcy, ostatecznie zmieniłby heliocentryczną prędkość docelowej asteroidy, a tym samym zmieniłby jej najbliższe podejście do Ziemi.
Inne pomysły obejmują podłączenie zwykłego silnika rakietowego do asteroidy; malowanie asteroidy, aby było ciemniejsze lub jaśniejsze, aby pochłaniało i promieniowało więcej lub mniej światła słonecznego, wpływając na jego obrót i ostatecznie na orbitę; i wiązka jonów pasterskich.
Obrona cywilna (ewakuacja, schronienie na miejscu, zapewnienie infrastruktury na wypadek sytuacji kryzysowych) jest opłacalnym środkiem łagodzącym w celu ratowania życia przed najmniejszymi skutkami NEO, a także byłaby niezbędną częścią łagodzenia w przypadku większych wydarzeń.
Kluczem do odchylenia niebezpiecznej asteroidy jest jej wczesne odnalezienie, aby można było opracować plan. Schweickart powiedział, że podejmowanie decyzji o tym, jak złagodzić zagrożenie, gdy skałka kosmiczna jest już w drodze, jest już za późno i że wszystkie decyzje dotyczące tego, co zostanie zrobione, i jak należy podjąć teraz. „Prawdziwym problemem jest nawiązanie współpracy międzynarodowej, dzięki czemu możemy - w skoordynowany sposób - zdecydować, co robić i działać, zanim będzie za późno” - powiedział. „Jeśli zwlekamy z tym i kłócimy się o to, będziemy się kłócić, przekraczając punkt, w którym jest już za późno i podejmiemy trafienie”.
Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj raport Międzynarodowego panelu stowarzyszenia odkrywców kosmosu (pod przewodnictwem Schweickarta): Zagrożenia asteroid: wezwanie do globalnej reakcji.
Raport National Research Council: Defending Planet Earth: Surveys Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies. Raport końcowy.
Fraser Cain wniósł ogromny wkład w ten artykuł.
