Det amerikanske rumfartsbureau NASA frigav en video, hvori den simulerede tilgangen til vores planet af den største asteroide Firenze, som ifølge forskere vil finde sted den 1. september. Der er ingen trussel mod vores planet, da det himmellegeme vil flyve over en afstand af syv millioner kilometer. Men er det muligt at beskytte jorden i tilfælde af en reel trussel om kollision? Hvilke virkelige, utopiske og fantastiske projekter til bekæmpelse af "sten gæster" fra rummet foreslår forskere og ingeniører?
I august sidste år fløj asteroiden 2016 QA2, som tidligere var ukendt for astronomer, forbi Jorden. For første gang blev det bemærket og registreret kun få timer før en farlig tilgang til vores planet - et himmellegeme, der målede 15 til 50 meter, savnede Jorden i en afstand af 85.000 kilometer, hvilket er mindre end en fjerdedel af afstanden til Månen. I tilfælde af en kollision ville eksplosionsstyrken være dobbelt så stærk som i efteråret af Chelyabinsk-meteoritten i 2013.
Faldet af en større asteroide kan ikke kun dræbe millioner af vores samtidige, men bogstaveligt talt ødelægge alle store levende ting på Jorden. Spørgsmålet opstår: kan vi mennesker gøre noget for at undgå en pludselig jord- eller lufteksplosion med en kapacitet på op til hundrede millioner megaton?
I teorien kan antimissilforsvarssystemer (ABM) -systemer som A-135 / A-235-missiler, der forsvarede Moskva, registrere og angribe en lille asteroide i en højde af 850 kilometer. Nogle af disse missiler har nukleare sprænghoveder til transatmospheriske områder. I teorien er selv et svagt krigshoved nok til at indlede ødelæggelse af et legeme som Chelyabinsk eller Tunguska meteorit. Hvis det nedbrydes i fragmenter på mindre end ti meter, vil hver af dem brænde højt i atmosfæren. Og den resulterende eksplosionsbølge vil ikke engang være i stand til at slå vinduerne ud i boligbygninger.
Dog er det særlige ved meteoroider og asteroider, der falder til Jorden fra rummet, at de fleste af dem bevæger sig med en hastighed på 17-74 kilometer i sekundet. Dette er 2-9 gange hurtigere end A-135 / A-235-interceptor missiler. Det er umuligt at præcist forudsige banen til et asymmetrisk legeme og en uklar masse på forhånd. Derfor er selv de bedste jordmissiler fra jordbunden ikke i stand til at ramme "Chelyabinsk" eller "Tungus". Desuden er dette problem uundgåeligt: kemikaliebrændte raketter kan fysisk ikke give en hastighed på 70 kilometer i sekundet eller højere. Derudover er sandsynligheden for, at en asteroide falder nøjagtigt på Moskva, minimal, og andre store byer i verden er ikke beskyttet endda af et sådant system. Alt dette gør standard missilforsvarssystemet meget ineffektivt til at håndtere pladstrusler.
Organer med mindre end hundrede meter i diameter er generelt meget vanskelige at få øje på, før de begynder at falde til Jorden. De er små, som regel med en mørk farve, hvilket gør dem vanskelige at se på baggrund af de sorte rumdybder. Det fungerer ikke at sende et rumfartøj til dem på forhånd for at ændre deres bane. Hvis en sådan himmellegeme kan ses, vil det blive gjort i sidste øjeblik, hvor der næsten ikke er tid tilbage til at reagere. Så august-asteroiden blev bemærket bare tyve timer før indflyvningen. Det er klart, at han "sigter" mere præcist - og der ville ikke være noget, der forhindrer den himmelske gæst. Konklusion: vi har brug for nogle andre midler til "tæt kamp", som tillader at opfange mål mange gange hurtigere end vores bedste ballistiske missiler. De mest lovende våben af denne type ville være enorme orbitalgrupper af magtfulde,koordinerede lasere ("Death Star"), som vi vil tale om lidt senere.
Fra og med 2016 vil vi være i stand til at se de fleste legemer over 120 meter i diameter. Det er i år, at Mauna Loa-teleskopet på Hawaii planlægges taget i brug. Det vil være det andet i University of Hawaiis Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS). Selv før introduktionen havde ATLAS imidlertid allerede set sin første asteroide i nærheden af Jorden med en diameter på mindre end 150 meter.
Selv en tidligere opdaget asteroide, der er hundreder af meter i størrelse, kan imidlertid ikke hurtigt "indsættes" på en sådan måde, at den undgår en kollision med Jorden. Problemet her er, at dens kinetiske energi er så høj, at et standard termonukleart stridshoved simpelthen ikke kan give en eksplosion på påvirkningen. Et kontaktangreb med en kollisionshastighed på mere end 300 meter pr. Sekund vil fysisk knuse elementerne i et nukleart hovedhoved, selv før det har tid til at eksplodere: mekanismerne, der sikrer eksplosionen, tager tid at arbejde. Ifølge beregningerne fra specialister fra NASA, selvom sprænghovedet mirakuløst eksploderer (rammer asteroiden "bagfra", på en opsamlingskurs), vil det næppe ændre noget. Et objekt, der er hundreder af meter i diameter, har en sådan overfladekurvatur, at mere end 90 procent af energien fra en termonuklear eksplosion simpelthen spreder sig ud i rummet,men vil ikke gå til korrektion af asteroidens bane.
Salgsfremmende video:
Der er en metode til at overvinde asteroide krumningsbeskyttelse og hastighedsbeskyttelse. Efter Chelyabinsk-organets fald præsenterede NASA konceptet om Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV). Dette er et tandem-anti-asteroid-system, hvor hovedet er et ikke-nukleart emne. Når asteroidens bane korrigeres, rammer den først og med en hastighed på cirka ti kilometer i sekundet og efterlader en lille tragt. Det er i denne tragt, at den anden del af HAIV planlægges sendt - et stridshoved med et udbytte på 300 kiloton til to megaton. Præcis i det øjeblik, hvor den anden del af HAIV kommer ind i tragten, men endnu ikke har berørt dens bund, detonerer ladningen, og hovedparten af dens energi overføres til offerets asteroide.
Forskere fra Tomsk State University arbejdede for nylig på en lignende tilgang til håndtering af mellemstore asteroider på Skif supercomputer. De simulerede detonationen af en asteroide af Apophis-typen med et nukleart stridshoved af megaton. På samme tid var det muligt at finde ud af, at det optimale detonationsmoment vil være det, når asteroiden passerer i en bestemt afstand fra planeten, allerede inden den sidste tilgang til planeten. I dette tilfælde vil det eksploderede affald fortsætte sin vej væk fra Jorden. Følgelig reduceres faren for et meteorbrus fra fragmenter af et himmellegeme til nul. Og dette er vigtigt: efter en nuklear eksplosion af den krævede (megaton) magt, vil asteroidenes affald bære mere strålingstrussel end Tjernobyl.
Ved første øjekast vil HAIV eller dens analoger lukke alle problemer. Organer, der er mindre end 300 meter væk efter et så dobbelt slag, falder i stykker. Kun cirka en tusindedel af deres masse kommer ind i Jordens atmosfære. Større kroppe, især metalsteroider, giver ikke så let op. Men selv i dem vil fordampning af stof fra tragten give en betydelig impuls, hvilket ændrer den oprindelige bane markant. I henhold til beregninger skulle et sådant anti-asteroide "skud" koste 0,5-1,5 milliarder dollars - store bagateller, mindre end prisen for en rover eller B-2-bombefly.
Et problem er, at det er urimeligt at stole på et våben, der aldrig er blevet testet i det mindste på et teststed. Og NASA modtager i øjeblikket cirka en fyrtiende af USAs militære udgifter årligt. Med en sådan beskeden rationering er agenturet simpelthen ikke i stand til at afsætte hundreder af millioner til test af HAIV. Men selv hvis sådanne test blev udført, ville der ikke være nogen mening fra dem. Den samme ATLAS lover at advare om den gennemsnitlige størrelse på asteroiden i en måned eller endda et par uger. Det er umuligt at opbygge HAIV fra bunden på et sådant tidspunkt, og det er for dyrt at holde det opmærksom på NASAs beskedne, efter amerikanske standarder, budget.
Ved første øjekast ser udsigterne for menneskeheden i kampen mod store asteroider - især over en kilometer - meget bedre ud end for små og mellemstore. Kilometerobjekter kan i de fleste tilfælde ses i allerede anvendte teleskoper, herunder rumobjekter. Naturligvis ikke altid: i 2009 blev asteroider nær jorden med en diameter på 2-3 kilometer opdaget. Den kendsgerning, at sådanne opdagelser stadig finder sted, betyder, at sandsynligheden for pludselig at opdage et stort organ, der nærmer sig vores planet, endda er på det nuværende udviklingsniveau for astronomi. Det er imidlertid helt åbenlyst, at der er færre sådanne genstande hvert år, og i overskuelig fremtid forbliver de muligvis ikke overhovedet.
Selv vores land, på trods af manglen på tildelte statlige midler til søgning efter asteroide trusler, spiller en betydelig rolle i sporing af dem. I 2012 oprettede gruppen af Vladimir Lipunov fra Moskva statsuniversitet et globalt netværk af MASTER-robotteleskoper, der dækker både et antal indenlandske og udenlandske instrumenter. I 2014 åbnede MASTER-netværket de fire hundrede meter 2014 UR116, der potentielt er i stand til at kollidere med vores planet i en overskuelig fremtid.
Imidlertid har store asteroider deres egne ubehagelige egenskaber. Antag, at vi lærte, at den halvfjerds kilometer 55576 Amic med en potentielt ustabil bane er på vej mod Jorden. Det er muligt at "behandle" det med en tandem HAIV med et termonukleart hovedhoved, men dette vil skabe unødvendige risici. Hvad hvis vi ved at gøre det provoserer tapet af en af dets løse dele af asteroiden? Derudover har store organer af denne art satellitter - de er ikke selv så små. En tæt eksplosion kan provokere en skarp ændring i satellitens bane, som kan føre det forstyrrede legeme overalt - og også til vores planet.
Lad os give et eksempel. Det førnævnte MASTER-teleskopnetværk for halvandet år siden opdagede 2014 UR116 mindre end 13 millioner kilometer fra Jorden. Havde han på vej mod planeten selv med en moderat hastighed på 17 kilometer i sekundet - og på mindre end ti dage ville deres stier være krydset. Med en mødehastighed på 70 kilometer i sekundet ville det have været et spørgsmål om dage. Hvis en termonuklear eksplosion splitter ud af en række affald fra et legeme med flere kilometer, kan en af dem let glide væk fra vores opmærksomhed. Og når det vises i synsfeltet for teleskoper et par millioner kilometer fra os, vil det være for sent at starte produktionen af en anden HAIV-interceptor.
Med store kroppe, hvor kollisionen er kendt på forhånd, kan du bestemt interagere mere sikkert og uden en eksplosion. Så Yarkovsky-effekten ændrer konstant bane for næsten alle asteroider, og uden fare for deres dramatiske ødelæggelse eller tab af satellitter. Virkningen ligger i det faktum, at den del af asteroiden, der opvarmes af solen, uundgåeligt falder i den ikke-oplyste natzone under dens rotation. Der afgiver det varme til rummet gennem infrarød stråling. Sidstnævnte fotoner bibringer asteroiden en impuls i den modsatte retning.
Det antages, at virkningen er let at bruge til at aflede store "dinosaur-mordere" fra en farlig bane for tilgang til Jorden. Det er nok at sende en lille sonde til asteroiden, der bærer en robot med en ballon hvid maling. Når du sprøjter det på en stor overflade, kan du opnå en skarp ændring i Yarkovsky-effekten, der virker på kroppen. Således udsender for eksempel en hvid overflade fotoner mindre aktivt, hvilket svækker effekten af effekten og ændrer retningen på asteroideens bevægelse.
Det kan se ud som om virkningen under alle omstændigheder er for lille til at påvirke noget. For eksempel er en asteroide Golevka med en masse på 210 millioner tons ca. 0,3 Newton. Hvad kan en sådan "kraft" ændre sig i forhold til et himmellegeme? Mærkeligt nok vil effekten i mange år være ret alvorlig. Fra 1991 til 2003 afviger banen til Golevka fra den beregnede med 15 kilometer på grund af den.
Der er andre måder at langsomt fjerne en stor krop fra en farlig bane. På asteroiden kan du installere et solsejl fra en film eller kaste et kulfibernet over det (begge muligheder blev udarbejdet af NASA). I begge tilfælde vil lystrykket fra solens stråler på himmellegemet stige, hvilket betyder, at det gradvist vil bevæge sig i retning fra solen og undgå kollision med os.
Afsendelse af en sonde med maling, sejl eller net ville betyde en langdækkende rummission, der ville koste meget mere end at lancere en tandem HAIV. Men denne mulighed er meget sikrere: den vil ikke skabe uforudsigelige ændringer i bane for en fyret stor asteroide. Følgelig vil det ikke true adskillelsen af store fragmenter fra det, der er i stand til at falde til Jorden i fremtiden.
Det er let at se, at et sådant forsvar mod en stor asteroide har sine svage punkter. I dag har ingen en færdig raket med en robotmaler; det vil tage mange år at forberede den til flyvning. Derudover bryder rumføler til tider. Hvis enheden "glider" på en fjern komet eller asteroide, ligesom den japanske Hayabusa på Itokawa-asteroiden i 2005, er der måske ikke tid tilbage til et andet forsøg på at male på en kosmisk skala. Er der ikke mere pålidelige metoder, der udelukker usikker termonuklear bombardement og sender ikke altid pålidelige sonder?
Nå, der er sådanne forslag. Philip Lubin fra University of California i Santa Barbara (USA) præsenterede Directed Energy Solar Targeting of Asteroids and exploRation-projektet (DE-STAR, på engelsk konsonant med Death Star) for et par år siden. Det kræver oprettelse af en orbitalplatform svarende til den udvidede ISS. Det vil være sammensat af mange separate moduler med solcellepaneler og lasere. Alle lasere fungerer sammen for at skabe det, der kaldes en faset matrix. I den vil amplitude-fase fordelingen af strålingen af individuelle lasere blive valgt på en sådan måde, at de elektromagnetiske bølger fra dem "tilføjer" hinanden. Dette vil effektivt forstærke stråling i en ønsket retning og undertrykke dens spredning i alle andre. Resultatet er som en supermægtig laser.
Størrelsen på sådanne platforme kan variere afhængigt af den specifikke opgave. Hundemeter DE-STAR 2 (ca. fra ISS) kan "skubbe" store asteroider og kometer i den retning, vi har brug for, direkte fra Jordens bane, uden risikable flyvninger til fjerne kroppe. Afstanden til en sådan påvirkning kan principielt være milliarder af kilometer. Dette er helt sikkert nok til at korrigere banen til en hvilken som helst jordkrop, også kilometerstørrelse. Vigtigere er det, at mange moduler ikke kan mislykkes på samme tid, hvilket betyder, at asteroiden bliver nedbøjet.
Med en vis skalering (DE-STAR 4, ti kilometer i diameter), vil systemet modtage nok energi til fuldstændigt at fordampe en typisk asteroide med en diameter på 500 meter i løbet af et år. Små kroppe DE-STAR 4 kan ødelægge i løbet af dage eller endda timer. Et sådant forsvarssystem ser universelt ud, velegnet både mod store og mellemstore kroppe som Apophis og mod små som Chelyabinsk- eller Tunguska-meteoritter. Selvfølgelig vil DE-STAR 4 helt klart ikke være et billigt projekt. Men på grund af dets enorme kapaciteter blev det oprindeligt udtænkt af Lubin som flerbruger. Dens energi er nok til at accelerere en lille rumsonde til hastigheder på tusinder af kilometer i sekundet, hvilket er helt nok til at udforske de mest fjerntliggende hjørner af solsystemet eller (når der skaleres) endda nærheden til de nærmeste stjerner.
Alt det ovenstående ser ud til at inspirere til håb. HAIV allerede på nutidens teknologiske niveau kan bruges som et middel til "tæt kamp" mod små kroppe, som ikke kunne opdages længe før en farlig tilgang. DE-STAR 2, der er anbragt i kredsløb, er ret i stand til at forstyrre tilnærmelsen til Jorden, endda et legeme som Chicxulub-asteroiden, der dræbte dinosaurerne. En sådan to-lags beskyttelse (eller et-lag - i tilfælde af DE-STAR 4) ser ganske tilstrækkelig ud. Hvorfor med temmelig detaljerede og afbalancerede projekter har den samme NASA, der samarbejdede med skaberne af begge koncepter, ikke travlt med at budgettere dem? Og Roskosmos, hvor der efter eksplosionen over Chelyabinsk meget blev sagt om planer om at oprette et sådant system, på en eller anden måde er det ikke travlt med at rapportere om deres implementering …
Årsagerne til beskedenhed hos verdens førende rumfartsbureauer er forståelige. Det handler ikke om den lave sandsynlighed for, at en asteroide falder. Hvis chancerne for en atomkrig vurderes som lave, vil faldet af en stor asteroide til Jorden før eller senere forekomme med hundrede procent sandsynlighed. Ikke desto mindre bruges milliarder af dollars på et nuklear arsenal rundt om i verden, og hundreder af millioner er ikke afsat til beskyttelse mod asteroider.
Forskellen skyldes, at atomvåben allerede har dræbt mange mennesker. Men faldet af en betydelig asteroide i befolkede områder er endnu ikke registreret i menneskehedens skriftlige historie. Ja, hvis Tunguska-meteoriten eksploderede i 1909 fire timer tidligere (over Vyborg og Skt. Petersborg), ville Hiroshima og Nagasaki (tusind gange svagere) have virket som legetøj til børn. Derefter ville moderne menneskes prioriteter være længere fra missilforsvar og tættere på at skabe et pålideligt anti-asteroide forsvar.
I vestlige lande forværres situationen af det faktum, at ingen administration planlægger rumprogrammer i mere end et par år. Alle er med rette bange for, at efter den nye magtoverførsel straks lukker den dyre programmer for sine forgængere. Så der er ingen mening i at starte dem. I stater som Kina er alt formelt bedre. Planlægningshorisonten der skubbes langt ind i fremtiden. I praksis har de imidlertid hverken teknologiske (Kina) eller økonomiske (Rusland) kapaciteter til at implementere tandemsystemer som HAIV eller orbitale laserarrays som DE-STAR.
Alt dette betyder, at ovennævnte projekter først vil begynde at implementere dem efter en multi-megaton-eksplosion af en ubemærket krop over et tætbefolket område. En sådan begivenhed - der generelt vil ske før eller senere - vil bestemt forårsage menneskelige tab. Først efter dette kan vi med tillid afvente politiske sanktioner for opførelsen af anti-asteroide forsvarssystemer både i Vesten og muligvis i Rusland.