Можем ли мы избежать столкновения с астеродиом

Куски камня, летающие по космосу, могут нанести катастрофический ущерб нашей планете. Что бы мы могли сделать, если бы обнаружили такой на встречном с Землёй курсе?

Представьте себе день, когда наблюдательные обсерватории подтверждают, что астероид находится на курсе столкновения с Землей; страны, покорившие космос, согласны с тем, что мы должны остановить его. То, что произойдет дальше, зависит от того, сколько времени нам дадут обсерватории. Ни один из вариантов не будет простым, и по крайней мере один из них потребует применения ядерного оружия.

Крупные удары астероидов редки. Последний случай, который мог привести к массовой гибели людей, был Тунгусским событием 1908 года, когда то, что считалось метеоритом, взорвалось примерно в 10 километрах над отдаленным районом Сибири.

Такое воздействие случается раз в несколько столетий. Сибирь, однако, отдаленная территория, даже сегодня местное население невелико и разбросано по огромной территории. Если бы тот же самый объект прибыл через четыре-пять часов, крупный город Санкт-Петербург был бы поражен эквивалентом ядерного взрыва мегатонного масштаба.

Совсем недавно мы видели меньшую версию этого кошмарного сценария. В 2013 году Челябинский метеорит, разрушившийся на высоте 30 километров, разбил стекла и травмировал более 1000 человек. Он произвел взрыв, равный по мощности примерно 500 килотоннам — в 30 раз больше, чем ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму, однако он взорвался достаточно высоко, чтобы не нанести слишком большой ущерб. Такого рода воздействие встречается гораздо чаще, примерно три раза в год. Большинство из них происходит над океаном или в отдаленных районах, поэтому мы обычно не замечаем этого. Но вопрос не в том, произойдет ли столкновение, а когда оно произойдёт.

Правительства серьезно относятся к этому; предпринимают первые предварительные шаги по предотвращению опасных последствий. В январе NASА создало координационное бюро по планетарной обороне (PDCO), которое будет выступать в качестве координационного центра для наблюдений астероидов и работать с другими космическими агентствами, обсуждая, как могут быть устранены большие космические камни на курсе столкновения с Землей.

Прямо сейчас PDCO тратит большую часть своих усилий на обнаружение, координируя различные программы наблюдения, говорит Линдли Джонсон, офицер планетной обороны NASА. Это потому, что вы не можете иметь дело с космическими камнями, пока не узнаете, где они. «Мы пытаемся обнаружить все, что может представлять угрозу, годами, если не десятилетиями», — говорит он. Как только опасный астероид идентифицирован, мы начинаем представлять себе план по его уничтожению.

Самый простой метод — это эдакий планетарный бильярд, использующий космический зонд для отправки в него тяжелого объекта (или самого зонда). Тогда астероид, надеемся, будет сброшен с курса и пролетит Землю.

ESA и NASА проведут испытания такой технологии в ближайшие несколько лет под названием «Оценка удара и отклонения астероида» (Aida). Миссия состоит из двух космических аппаратов, один из которых называется Asteroid Impact Mission (Aim), который будет запущен в конце 2020 года, а второй, тест по перенаправлению двойных астероидов (Dart), в 2021 году.

В 2022 году они прибудут на двойной астероид под названием 65803 Дидим, который сопровождается спутником под названием Дидимон. Диаметр Дидима — около 780 метров, а Дидимуна — примерно 170 метров. Меньший из них обращается вокруг с периодом 11,9 часов, а расстояние между ними — всего 1100 метров. Сначала первый зонд подойдет к астероиду, чтобы изучить его состав. Второй зонд по прибытии врежется в Дидимун, в то время как первый будет наблюдать за тем, как изменится орбита меньшего астероида в результате столкновения. Смысл в том, чтобы выяснить, на сколько именно можно сдвинуть астероид, не рискуя направить его по опасной траектории в сторону Земли.

«Мы хотим изменить орбиту луны астероида, — говорит Патрик Мишель, старший научный сотрудник французского национального центра научных исследований и один из руководителей группы Aida, — потому что орбитальная скорость луны вокруг первичного спутника составляет всего 19 см в секунду». Даже небольшое изменение может быть измерено с Земли, добавляет он.

Также важно проверить, работает ли ударный элемент. «Все модели [ударов], которые мы делаем, основаны на понимании физики столкновений, которая в настоящее время располагает только в лабораторными масштабами – сантиметровыми мишенями», — говорит Мишель. Верны ли эти модели на реальных астероидах, все еще остается открытым вопросом.

Джонсон добавляет, что технология является зрелой – люди уже продемонстрировали способность добираться до астероидов, в частности, с миссией Dawn к Церере и миссией ESA Rosetta на комету 67P/Чурюмова-Герасименко.

Помимо удара используется гравитация — идея в том, чтобы вывести относительно массивный космический корабль на орбиту вокруг астероида, что позволяет их взаимной гравитационной тяге мягко подтолкнуть астероид к новой траектории. Преимущество этого метода заключается в том, что требуется только, чтобы космический корабль попал туда.

Однако ключевым элементом этих методов является время; для осуществления космического полета за пределы околоземной орбиты требуется четыре года, и космическому кораблю потребуется еще год или два, чтобы добраться до соответствующего астероида. На случай, если у нас будет меньше времени, нам стоит попробовать что-нибудь ещё.

Цичэн Чжан, физик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, считает, что лазеры могут быть другим решением этой проблемы. Лазер не взорвет астероид, как Звезда Смерти. Вместо этого он будет испарять небольшую часть поверхности. Чжан вместе со своими коллегами, работающими под руководством космолога-экспериментатора Филиппа Любина, представил астрономическому обществу набор орбитальных моделей.

Этот метод может показаться неэффективным, но стоит вспомнить о том, что если применить его, когда астероид ещё далеко от планеты, даже небольшое воздействие может вызвать его отклонение от курса на много тысяч километров. По словам Цичэн Чжана, преимущество этого метода состоит в том, что дальнобойную лазерную пушку можно разместить прямо на земной орбите, а не гоняться с ней за астероидом. Лазерная пушка мощностью около одного гигаватта, стреляющая в течение месяца, может вызвать отклонение астероида диаметром 80 метров — аналогичного Тунгусскому метеориту — от траектории на расстояние вдвое больше радиуса Земли (12 800 километров). Этого будет достаточно, чтобы избежать столкновения.

Другой вариант этой идеи — отправить космический корабль, оснащенный менее мощным лазером, хотя в этом случае он должен был бы достичь астероида и следовать за ним относительно близко. Поскольку лазер будет меньше — в диапазоне 20 киловатт — он должен будет работать в течение многих лет, хотя моделирование Чжана предполагает, что спутник, следующий за астероидом, достигнув его за 15 лет до столкновения, может подтолкнуть его на необходимое расстояние.

Однако, одна из больших проблем с использованием лазера любого рода заключается в том, что никто ещё не запустил на орбиту какой-либо объект размером в километр, не говоря уже о массиве лазеров. «Есть много вещей, которые я бы не считал достаточно зрелыми для нашего времени, например, преобразование солнечной энергии в лазерную пока недостаточно надежно, чтобы работать так долго».

Кроме того, у нас есть ещё «ядерный вариант». Если вы видели фильм «Армагеддон» или «Столкновение с бездной», это звучит достаточно просто, но на самом деле всё гораздо сложнее. «Вам нужно будет отправить в космос всю инфраструктуру и сооружать её там», — говорит Массимилиано Василе в Университете Стратклайда. Он предложил взорвать ядерную бомбу на некотором расстоянии от цели. Как и в случае с лазером, план здесь состоит в том, чтобы испарить часть поверхности, которая создаст тягу и изменит орбиту астероида. «Если вы удаляете [разрушаете], у вас есть преимущество, состоящее в высокой энергоэффективности», — говорит он.

Лазеры и ядерные бомбы могут работать, когда астероид находится близко, в этих случаях его состав становится существенным фактором, так как температуры испарения будут отличаться от одного астероида к другому. Другая проблема — летающие обломки. Есть много астероидов, которые могут быть просто слабо сцепленными между собой кусками породы. В таком случае взрыв не так эффективен. Большой плюс гравитационного метода, отмечает Джонсон, это то что состав и сила сцепления составных элементов не имеют для него большого значения.

Однако любой из этих методов может столкнуться с последним препятствием — политикой. Договор 1967 года запрещает применение ядерного оружия и его испытания в космосе, и раскрытие гигаваттного лазера на орбите может заставить некоторых людей нервничать.

Чжан отметил, что если мощность в орбитальном лазере понизить до 0,7 гигаватта, то астероид только изменит траекторию на около 0,3 радиуса Земли – примерно 1,911 километра. «Меньшие астероиды, которые могут уничтожить город, гораздо более распространены, чем гигантские планетные убийцы. Теперь рассмотрим такой астероид на траектории, нацеленной на Нью-Йорк. В зависимости от обстоятельств, попытка и частичное отклонение астероида от Земли может сместить место столкновения в Лондон, например. Если бы это был существенный предсказанный риск, европейцы, возможно, не были бы так готовы согласиться позволить США отклонить астероид».

Таких препятствий может быть меньше, чем ожидалось. «В этих договорах есть оговорка о побеге», — говорит Джонсон, ссылаясь на договоры о космическом пространстве и всеобъемлющем запрещении испытаний. ДКП не запрещает запуск баллистических ракет, например, которые путешествуют через космос и могут быть вооружены ядерным оружием. И в свете необходимости планетарной обороны критика их использования может быть приглушена.

Мишель отмечает, что в отличие от любого другого стихийного бедствия, падения астероидов можно избежать. «Это то, для чего естественный риск очень низок, по сравнению с цунами и так далее. Но это единственное, что мы можем остановить».

Перевод: Надежда Дмитриенко

Источник: www.bbc.com