Що робити, якщо до Землі летить смертельно небезпечний астероїд
Що робити, якщо до Землі летить смертельно небезпечний астероїд
Стероїди, що літають у космічному просторі, можуть завдати колосальної шкоди нашій планеті. Оглядач BBC Future з'ясовує, що б ми могли зробити, якби один із них погрожував зіткнутися із Землею.
Уявіть собі, що одного прекрасного дня вчені, що сидять в обсерваторіях, підтвердять, що до Землі летить астероїд, і державам, які мають космічний потенціал, треба терміново домовитися, як його зупинити.
Подальший розвиток подій залежить від того, скільки часу, на думку астрономів, залишається до зіткнення.
Але жодне з можливих рішень не буде простим, і щонайменше в одному з випадків потрібно буде застосувати ядерну зброю.
Масштабні зіткнення з астероїдами трапляються рідко. Останньою з таких подій, яка могла спричинити масові жертви, було падіння Тунгуського метеорита в 1908 році у віддаленому куточку Сибіру — вважається, що він вибухнув приблизно за десять кілометрів над землею.
Подібні зіткнення відбуваються раз на кілька століть. Однак Сибір – це досить глухе місце; навіть сьогодні її населення невелике і розсіяне величезною територією.
А от якби метеорит прилетів на чотири-п'ять годин пізніше, це було б рівнозначно тому, що в небі над Санкт-Петербургом пролунав би ядерний вибух потужністю в мегатонну.
Нещодавно ми стали свідками повторення цього страшного сценарію у зменшеному масштабі. 2013 року метеорит розірвався над Челябінськом, на висоті 30 кілометрів.
З вікон повибивало шибки, 1400 людей отримали травми. Потужність вибуху була еквівалентна приблизно 500 кілотоннам — це десь у 30 разів більше за потужність атомної бомби, скинутої на Хіросіму, — але він ставсядосить високо над землею, що дозволило уникнути серйозних руйнувань.
Такі зіткнення трапляються набагато частіше – приблизно тричі на рік. Більшість із них відбувається над океаном або у віддалених куточках планети, тому зазвичай ми їх не помічаємо.
Однак питання не в тому, чи зіткнення відбудеться, — питання в тому, коли воно відбудеться.
Уряди країн світу ставляться до цієї проблеми всерйоз і вживають перших пробних заходів, щоб уникнути небезпечного зіткнення.
Цей відділ взаємодіє з іншими космічними відомствами в рамках обговорення можливих варіантів вирішення проблем, пов'язаних із перспективою падіння на Землю великих уламків породи, що літають у космічному просторі.
За словами фахівця НАСА із захисту планети, зараз цей відділ займається переважно виявленням таких астероїдів і координацією різних програм спостережень — адже для того, щоб запобігти зіткненню з подібними об'єктами, треба знати, де вони знаходяться.
«Ми намагаємося виявити будь-які потенційні загрози за кілька років, а то й десятиліть до того, як вони перетворяться на реальність», — каже він.
Після виявлення небезпечного астероїда починається власне розробка планів щодо запобігання зіткненню.
Найпростішим методом є використання важкого об'єкта, доставленого за допомогою космічного апарату, або самого космічного апарату як тарана - свого роду космічний більярд.
Можна сподіватися, що в такий спосіб астероїд вдасться збити з курсу, і мине Землю.
Протягом найближчих кількох років пройдуть випробування цієї технології в рамках спільної місії Європейського космічного агентства та НАСА під назвою Asteroid Impact and Deflection Assessment (Aida, «Оцінка наслідківтарана астероїда та зміни його траєкторії»).
У місії візьмуть участь два космічні зонди — Asteroid Impact Monitor (AIM), який розпочне політ наприкінці 2020 року, та Double Asteroid Redirection Test (DART), запуск якого призначений на 2021 рік.
У 2022 році вони підійдуть до астероїда під назвою 65803 Дідім та його супутнику Дідімун. Діаметр Дідіма – близько 780 метрів, а Дідімуна – приблизно 170 метрів.
Найменший з них обертається довкола більшого разу в 11,9 години, і відстань між ними — лише 1100 метрів.
Перший зонд підійде до астероїда, щоб вивчити його склад. Другий зонд після прибуття вріжеться в Дідімун, а перший спостерігатиме за тим, як зміниться орбіта меншого астероїда внаслідок зіткнення.
Сенс у тому, щоб з'ясувати, наскільки саме можна зрушити астероїд, не ризикуючи направити його небезпечною траєкторією, — перший крок до освоєння технології зміни курсу небесного тіла.
Для ілюстрації значущості цієї місії можна навести такий приклад: знаменитий метеорний Аризонський кратер у США, ймовірно, утворився при падінні об'єкта розміром втричі меншим за Дідіма, при цьому діаметр кратера досягає 1,18 кілометра.
Якби камінь розміром з Дідім врізався в Землю на мінімально можливій швидкості — близько 15,5 кілометра на секунду, — це призвело б до вивільнення близько двох мегатон енергії — цілком достатньо, щоб зруйнувати ціле місто.
За максимальної швидкості (близько 34,6 кілометра на секунду) вивільнилося б чотири мегатонни енергії (чотири мільйони тонн у тротиловому еквіваленті).
«Ми збираємося змінити орбіту супутника, якою він рухається навколо астероїда, — пояснює Патрік Мішель, старший науковий співробітник Національного науково-дослідного центру Франції та один із керівників місії,— оскільки орбітальна швидкість супутника становить лише 19 сантиметрів за секунду».
Він додає, що із Землі можна буде виміряти навіть невеликі зміни, а період звернення Дідімуна має змінитися приблизно на чотири хвилини.
Важливо також оцінити, наскільки дієвою є така технологія. «Усі моделі, що розробляються [тарана астероїда], засновані на принципах фізики зіткнень, вивчених тільки на лабораторному рівні — в сантиметровому масштабі цілей», — каже Мішель.
Чи застосовні ці моделі до справжніх астероїдів — питання поки що відкрите.
Джонсон додає, що ця технологія найпроробленіша — люди вже мають досвід підльоту до астероїдів, зокрема, в рамках запуску НАСА автоматичної міжпланетної станції Dawn для дослідження карликової планети Церери та місії Європейського космічного агентства Rosetta для вивчення комети 67Р/Чурюмова — Герасименка.
Крім тарана можна використовувати гравітаційний буксир — просто помістити відносно великий космічний апарат на орбіту навколо астероїда, щоб під впливом їх взаємного гравітаційного тяжіння курс астероїда поступово змінився.
Перевага цього методу полягає в тому, що для нього потрібно тільки доставити апарат на відповідну орбіту, яка представлятиме з себе «гало» — приблизне коло з центром у тій точці, де сила тяжіння Сонця, що впливає на об'єкт, дорівнюватиме силі тяжіння астероїда.
Цей метод, можливо, буде випробуваний у рамках місії НАСА Asteroid Redirect Mission («Місія зі зміни траєкторії астероїда»), одне із завдань якої полягатиме у переміщенні астероїда назад у навколоземний космічний простір.
Однак ці методи вимагають часу; для організації польоту замежі земної орбіти необхідно добрих чотири роки, і в космічного апарату піде ще один-два роки на те, щоб дістатися відповідного астероїда.
Якщо часу в запасі буде менше, можливо, нам доведеться вигадувати щось ще.
Цічен Чжан, фізик з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (США), вважає, що альтернативою можна було б використовувати лазерні технології.
Лазер не викличе вибуху астероїда, як космічна станція «Зірка смерті» із «Зоряних воєн», але перетворить невелику частину його поверхні на пару.
Чжан та його колеги, які працюють під керівництвом космолога Філіпа Любіна, представили низку орбітальних моделей у рамках доповіді, зробленої в Тихоокеанському астрономічному товаристві.
Цей метод може здатися неефективним, але не забуватимемо, що якщо застосувати його на ранній стадії, навіть невелика дія може викликати відхилення астероїда від курсу на багато тисяч кілометрів.
За словами Цічен Чжана, перевага цього методу полягає в тому, що далекобійну лазерну гармату можна розмістити прямо на земній орбіті, а не ганятися з нею за астероїдом.
Лазерна гармата потужністю порядку одного гігавата, яка стріляє протягом місяця, може викликати відхилення астероїда діаметром 80 метрів — аналогічного Тунгуському метеориту — від траєкторії на відстань удвічі більшу за радіус Землі (12 800 кілометрів).
Цього буде достатньо для того, щоб уникнути зіткнення.
А ще можна відправити в космос апарат, обладнаний менш потужним лазером, проте в такому разі йому потрібно підійти до астероїда і слідувати за ним на відносно близькій відстані.
Враховуючи меншу потужність лазера — близько 20 кіловат, йому доведеться працювати протягом декількох років,хоча за розрахунками Чжана виходить, що штучний супутник, доставлений на орбіту астероїда за 15 років до потенційного зіткнення, також може змінити траєкторію в достатній мірі.
За словами Цічен Чжана, на користь розміщення лазера на навколоземній орбіті говорить та обставина, що слідувати за астероїдом або кометою по орбіті не так просто, як здається, хоча такий досвід вже є.
«Спочатку космічний апарат Rosetta повинен був підлетіти до іншої комети (46Р), але оскільки пуск був відкладений і місце розташування цієї комети вже не було таким зручним для підльоту, ціль довелося змінити. Однак якщо якась комета полетить на Землю, ми вже не зможемо дозволити собі розкіш вибирати зручнішу мету».
Астероїди відстежувати не так важко, але на підліт до них, на думку вченого, все одно потрібно близько трьох років.
У той же час, як зазначає Джонсон, одна з основних проблем, пов'язаних з використанням будь-якого лазера, полягає в тому, що нікому ще не вдавалося вивести на орбіту будь-який об'єкт діаметром з кілометр, не кажучи вже про комплект лазерних гармат.
«Тут багато такого, що видається мені непродуманим, наприклад, можливість переробки сонячної енергії в енергію лазера з достатньою мірою надійності, щоб забезпечити таку тривалу роботу».
Крім того, є і "ядерний варіант". Тим, хто дивився американські фантастичні фільми «Армагеддон» або «Зіткнення з безоднею», це цілком логічне, але насправді все набагато складніше.
"У такому разі доведеться споруджувати нагорі всю інфраструктуру", - розповідає Массиміліано Вазіле, співробітник Університету Стратклайда (Великобританія).
Його пропозиція полягає в тому, щоб підірвати атомну бомбу напевній відстані від мети. Як і у випадку з лазером, передбачається випарувати частину поверхні, що створить тягу і зіб'є астероїд із заданої орбіти.
«За абляції [руйнування] перевагою є висока енергоефективність», — каже він.
При тому, що лазери і атомні бомби можуть спрацювати в тих випадках, коли астероїд вже досить близько, ефективність цих методів багато в чому залежить від складу конкретного астероїда, оскільки температура випаровування у них буде різною.
Проблему також становить ризик розльоту уламків, оскільки багато астероїдів є лише купою слабо зчеплених між собою шматків породи.
Вплив на такі об'єкти може бути не дуже ефективним. Як зауважив Джонсон, у цьому полягає великий плюс методу гравітаційного буксира — при використанні цього способу захисту від астероїда його склад та зчеплення не мають такого значення.
Однак будь-який із цих методів може зіткнутися з головною перешкодою — політичними міркуваннями.
Підписаний у 1967 році міжнародний Договір про космос накладає заборону на використання та випробування ядерної зброї в космічному просторі, а розміщення на орбіті лазерної гармати потужністю в гігават може змусити когось нервувати.
Цічен Чжан підрахував, що якщо зменшити потужність орбітального лазера до 0,7 гігават, то він зможе зрушити астероїд лише на відстань, рівну приблизно 0,3 радіусу Землі — близько 1 911 кілометрів.
«Астероїди меншого розміру, які можуть стерти з землі ціле місто, зустрічаються набагато частіше, ніж гігантські, здатні знищити цілу планету. А тепер уявіть, що такий астероїд летить на Нью-Йорк. Залежно від обставин не зовсім вдала спроба уникнутизіткнення астероїда із Землею може призвести до того, що замість Нью-Йорка постраждає, наприклад, Лондон».
"За наявності суттєвого ризику такого розвитку подій європейці навряд чи так легко погодилися б довірити зміну траєкторії астероїда Сполученим Штатам", - зазначає фізик з університету в Санта-Барбарі.
Втім, на перевірку подібні перешкоди можуть виявитися не такими непереборними. "У цих договорах є лазівки", - пояснює Джонсон, маючи на увазі Договір про космос і Договір про всеосяжну заборону ядерних випробувань.
Наприклад, у Договорі про космос немає заборони на запуск балістичних ракет, які проходять через космічний простір та можуть бути носіями ядерної зброї.
А у світлі необхідності забезпечити захист планети невдоволення щодо їх застосування можна погасити.
Патрік Мішель зазначає, що на відміну від будь-якого іншого стихійного лиха подібні катастрофи запобіжні.
«Ця подія, природний ризик якої дуже низький у порівнянні з цунамі тощо. І воно єдине [серед стихійних лих], щодо якого ми можемо щось зробити».