Если Земля окажется на пути гигантского астероида, сможем ли мы спасти нашу планету? Что и как мы реально можем сделать?

Земля постоянно бомбардируется из космоса. В большинстве случаев речь идет о пыли или маленьких камешках, которые сгорают в атмосфере прежде, чем достигнут поверхности Земли. Мы их замечаем в лучшем случае как красивые звезды, падающие с ночных небес.

Но иногда появляется и кое-что покрупнее.

1. И что мы тогда будем делать?
2. Есть ли у нас какой-то план на этот счет?

Что случится, если большой астероид возьмет курс на Землю? Что будут делать наши правительства, и сможем ли мы остановить большой астероид?

Сначала мы должны понять, что происходит. Нужно узнать, что какой-то астероид взял курс на Землю прямо сейчас. Затем, выяснить, что предпримут правительства и ученые практически каждый в своих областях. Наконец, мы должны знать, какие варианты имеются у нас в запасе, если инцидент все-таки неизбежен.

Сейчас мы ничего не сможем сделать

Ответ на первый вопрос, к сожалению, гласит, что на сегодняшний день мы, вероятнее всего, не сможем предотвратить столкновение. «Прямо сейчас, мы вообще ничего не смогли бы сделать», — сообщает заслуженный доцент кафедры физики в Институте имени Нильса Бора Мальте Ульсен (Malte Olsen).

«Проблема в том, что даже если мы обнаружим это, что же мы можем сделать? Чтобы построить ракету для такой миссии, нам понадобятся годы, а на сегодняшний день обычно мы не можем предсказать то, что вблизи Земли пройдет астероид, раньше, чем за несколько недель».

Скорость реакции и есть основная проблема на сегодня, так считает и Микаель Линден-Вёрнле (Michael Linden-Vornle), астрофизик и ведущий консультант в Институте космических исследований DTU Space.

«Заблаговременное предупреждение — это ключевой момент. Если будет достаточно времени, то у нас будет шанс, у нас есть основные технологии, которых должно хватить для решения проблемы. Но это не имеет никакого значения, если мы просто не будем подготовлены», — говорит он.

К счастью, необходимая работа уже ведется, рассказала доктор астрономических наук Лине Друбе (Line Drube), которая изучает астероиды в Институте планетарных исследований в Берлине.

Она сама участвует в нескольких совместных международных проектах, которые направлены именно на разработку плана действий в случае приближения опасных астероидов, которые в среде ученых называются «Околоземные объекты» (Near Earth Objects — NEOs).

«Все началось с проекта NEOSHIELD 1, когда Еврокомиссия впервые заявила, что нам нужен план на случай угрозы столкновения с астероидами. Сейчас мы занимаемся продолжением проекта, программой NEOSHIELD 2. Наша группа состоит из ученых, инженеров и других экспертов, которые тщательно изучают и сопоставляют астероиды и ищут пути предотвращения столкновений», — рассказывает она.

Постановка задачи: когда что нужно делать?

В 1998 году НАСА поставило задачу: к 2008 году обнаружить и каталогизировать 90 % всех околоземных объектов диаметром более километра, которые могут столкнуться с Землей. Размер определён после исследований показавших, что падение объекта диаметром меньше километра повлечет за собой значительный местный или региональный урон, но не вызовет всемирную катастрофу.[4]. Деятельность НАСА привела к тому, что началось финансирования ряда мероприятий по поискам околоземных объектов. Обнаружение в 2009 году околоземного объекта диаметром от двух до трех километров показало, что еще найдены далеко не все крупные объекты.

Европейская комиссия предоставила финансирование для российских ученых, работающих над созданием плана по спасению планеты от астероидов, которых в будущем будут уничтожать с помощью ядерного оружия. В рамках финансируемой Европейской комиссией программы NEOShield ученые из российского Института космических исследований объединили свои усилия с разработчиками ракет, чтобы найти способы запуска в космос ядерных боеголовок.

Работа была распределена между участниками из разных стран и организаций. Изучение способов уничтожения опасных космических объектов проводилось российскими учеными в период с 2012 по 2015 год. Ключевая роль была отведена Центральному научно-исследовательскому институту машиностроения, который является частью российского космического агентства, Роскосмос.

Около десяти лет назад перед международным астрономическим сообществом была поставлена задача определить к 2008 году параметры орбит не менее 90% АСЗ размерами более 1 км и начать работы по определению орбит всех АСЗ диаметрами более 150 м. Для этого были созданы и создаются новые телескопы, оснащенные современными высокочувствительными системами регистрации и аппаратно-программными средствами передачи и обработки информации.

Кроме того, параллельно и непрерывно идет совместная работа стран-членов ООН в рамках Консультативной группы по планированию космических миссий (Space Mission Planning Advisory Group — SMPAG). В ней датчанка Лине Друбе тоже принимает участие.

«Смысл в том, что ученые всего мира общими усилиями могут оценивать риски и давать рекомендации, которые отправляются дальше в ООН и на основании которых потом в итоге будет принято решение, что нужно делать», — рассказывает она.

Так что по факту у нас есть группа ученых «Защитники Земли» и она ведет работу по розыску, исследованию и наблюдению за астероидами, а также поиску путей решения проблемы, в случае, если они возьмут курс на нас.

Так как трудно определить траекторию астероида абсолютно точно, группа ученых работает над различными сценариями рисков и вариантов временных рамок, рассказала Лине Друбе.

«Мы пытаемся обозначить схему, когда и что мы будем делать. Если, например, до столкновения с астероидом осталось пять лет, какие методы мы используем в таком случае? Очень большая разница, когда есть информация, что он ударит в Землю через тридцать лет или же через пять лет. Если у нас есть тридцать лет, мы можем предпринять гораздо больше и спокойно найти хорошее решение, но если осталось всего пять лет, план должен быть готов тотчас же».

Сейчас международное сотрудничество направлено в основном на обнаружение астероидов, которые могут приблизиться к Земле, рассказывает Микаель Линден-Вёрнле.

«Цель состоит в том, чтобы зафиксировать как минимум 90% астероидов, чьи размеры превышают 140 метров. Совсем большие довольно легко контролировать, ведь их просто легче увидеть, но те, что поменьше, очень трудно обнаружить», — говорит он.

Многие наверняка помнят фото и видео, снятые в России в 2013 году, когда 20-метровый астероид взорвался над городом Челябинском. Вспышка была видна на 100 километров вокруг, более 1 000 человек пострадали из-за взрывной волны.

Его никто не ожидал

«Он появился среди бела дня, когда небо, естественно, было светлым, а еще невероятно трудно заметить такой маленький объект, движущийся при этом со скоростью 66 000 километров в час. Его просто не могли зафиксировать», — объясняет Лине Друбе.

«Поэтому мы не можем рассчитывать на то, что предскажем появление абсолютно всех небольших, но все-таки потенциально смертельно опасных для нас угроз», — рассказывает Микаель Линден-Вёрнле.

«Что касается астероидов поменьше, часто нам ничего особенно и не остается, кроме как поднять голову и надеяться на лучшее», — говорит он.

Метод Брюса Уиллиса на крайний случай

«К счастью, ученые определили орбиты большей части самых крупных астероидов, называемых „global killers», потому что считается, что они могут причинить глобальный вред планете», — рассказывает Лине Драубе.

Но на случай, если все-таки вдруг сейчас с голубых небес нам начнет угрожать «убийца мира», у ученых в запасе уже разработан целый ряд различных анти-астероидных проектов.

И да, в их число входит также метод Брюса Уиллиса, предполагающий взрыв атомной бомбы на астероиде, как это было сделано в фильме «Армагеддон».

«Но это был бы, вероятно, самый крайний случай, ведь использование атомного оружия с политической точки зрения вообще очень сложный вопрос. Так что об этом речь могла зайти только в случае очень большого астероида, и только если бы оставалось очень мало времени до удара», — объясняет Лине Драубе.

Кроме того, этот вариант может породить больше проблем, чем решит, считает Мальте Ульсон.

«Если вы взорвете атомную бомбу на астероиде, это, весьма вероятно, закончится тем, что вместо крупного появятся 10 000 более мелких астероидов, которые постоянно будут представлять собой угрозу и чью траекторию будет еще сложнее вычислить. Так что это будет что-то вроде модифицированного самоубийства».

Ионный пастух или гравитационный трактор

В общем и целом есть два подхода к проблеме, рассказывает Микаель Линден-Вёрнле:

«Вы можете либо уничтожить объект, либо изменить его траекторию».

На сегодняшний день есть следующие два предложения, которые представляются реальными.

1. С большой скоростью запустить космический корабль прямо в астероид и тем самым сбить его с траектории, направленной на Землю. Этот метод был описан, например, в проекте НАСА Deep Impact и космическом проекте AIDA, состоящем из двух программ DART и AIM, совместной работе агентств ЕКА и НАСА. Проекту AIDA, однако, было отказано в дальнейшем финансировании, а ученые сейчас работают над похожим, но более дешевым вариантом миссии.

2. Запустить тяжелый космический корабль с большой массой и разместить его около астероида, чтобы тот в течение некоторого времени утаскивал астероид с его траектории за счет гравитационного воздействия. Но это может сработать только для небольших астероидов и если в запасе есть много времени. Этот проект НАСА называется еще «Гравитационный трактор».

Или Запустить ионную пушку рядом с астероидом, чтобы та обстреливала «булыжник» излучением и со временем заставила его изменить исходную траекторию. Этот проект ЕКА называется Ion Beam Shepherd и его, кроме того, возможно, будут использовать, чтобы двигать космический мусор.

Спорная идея: покрасить астероид в белый цвет

Кроме того, Мальте Ульсон и Микаель Линден-Вёрнле упоминают также вариант, который основан на так называемом эффекте Жарковского. Лине Друбе, однако, не относит его к серьёзным решениям и называет «идиотским методом».

Тем не менее, он основан на следующем принципе.

Можно использовать так называемый эффект Жарковского, который в том числе исследовался и в рамках проекта НАСА OSIRIS Rex. Эффект возникает, когда вращающийся астероид нагревается на Солнце. Когда теплая сторона оказывается в тени, она испускает тепловое излучение, что срабатывает как двигатель и изменяет траекторию астероида. Если, например, покрасить одну сторону астероида в белый цвет, можно будет повлиять на траекторию, так как отражательная способность окрашенной стороны, а значит, и ее нагреваемость, изменится. Во всяком случае, в теории.

«В принципе, это может сработать, но теория и практика — это совсем разные вещи. Нам нужно построить системы устройств, протестировать их, а потом и запустить. Будет ли все это функционировать эффективно, окажется ли в нужном месте — будет ясно только когда наступит решающий день», — говорит он.

«Хотя задача следить за летающими каменными глыбами всей Солнечной системы, а в один прекрасный день взлететь и изменить их траекторию или взорвать, может показаться невыполнимой, другой альтернативы у нас фактически нет», — резюмирует Лине Драубе.

Источник

Последствия столкновения Земли с астероидом

Насколько велик риск столкновения Земли с астероидом в ближайшие десятилетия и к каким последствиям такое столкновение может привести?

Для понимания смысла прогнозов столкновений и последствий таких столкновений необходимо иметь в виду, что встреча Земли с астероидом — очень редкое явление. Согласно оценкам, столкновение Земли с астероидами размером 1 м происходит ежегодно, размером 10 м — раз в сто лет, 50—100 м — один раз в период от нескольких сотен до тысяч лет и 5—10 км — раз в 20—200 млн лет. При этом реальную опасность представляют астероиды, превышающие несколько сотен метров в поперечнике, поскольку они практически не разрушаются при проходе сквозь атмосферу. Сейчас на Земле известно несколько сотен кратеров (ас-троблем — “звездных ран”) диаметрами от десятков метров до сотен километров и возрастом от десятков до 2 млрд лет. Наибольшими из известных являются кратер в Канаде диаметром 200 км, образовавшийся 1,85 млрд лет назад, кратер Чиксулуб в Мексике диаметром 180 км, образовавшийся 65 млн лет назад, и Попигайская котловина диаметром 100 км на севере Среднесибирского плоскогорья в России, образовавшаяся 35,5 млн лет назад. Все эти кратеры возникли в результате падения астероидов диаметрами порядка 5—10 км со средней скоростью 25 км/с. Из относительно молодых кратеров наиболее известен кратер Берринджер в штате Аризона (США) диаметром 2 км и глубиной 170 м, возникший 20-50 тыс. лет назад в результате падения астероида диаметром 260 м со скоростью 20 км/с.

Средняя вероятность гибели человека вследствие столкновения Земли с астероидом или кометой сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе и имеет порядок (4-5) . 10-3%. Эта величина рассчитывается как произведение вероятности события на предполагаемое число жертв. А в случае падения астероида число жертв может быть в миллион раз больше, чем при авиационной катастрофе.

Энергия, которая выделяется при ударе астероида диаметром 300 м, имеет тротиловый эквивалент 3000 мегатонн, или 200 тыс. атомных бомб, подобных той, что сброшена на Хиросиму. При столкновении с астероидом диаметром 1 км выделяется энергия с тротиловым эквивалентом 106 мегатонн, при этом выброс вещества на три порядка превышает массу астероида. По этой причине столкновение с Землей крупного астероида приведет к катастрофе глобального масштаба, последствия которой будут усилены разрушениями искусственной технической среды.

По оценкам, среди астероидов, сближающихся с Землей, не менее тысячи имеют диаметр более 1 км (к настоящему времени около половины из них уже открыто). Число астероидов размером от сотен метров до километра превышает десятки тысяч.

Вероятность столкновения астероидов и ядер комет с океаном и морями существенно выше, нежели с земной поверхностью, поскольку океаны занимают более 70% площади Земли. Для оценки последствий столкновения астероидов с водной поверхностью созданы гидродинамические модели и программные системы, моделирующие основные стадии удара и распространения образующейся волны. Экспериментальные результаты и теоретические расчеты показывают, что заметные, в том числе и катастрофические, эффекты возникают тогда, когда размер падающего тела составляет более 10% глубины океана или моря. Так, для астероида 1950 DA размером 1 км, столкновение с которым может произойти 16 марта 2880 года, моделирование показало, что в случае его падения в Атлантический океан на расстоянии 580 км от побережья США волна высотой 120 м за 2 часа достигнет пляжей Америки, а через 8 часов волна высотой 10—15 м дойдет до берегов Европы. Опасным последствием столкновения астероида заметных размеров с водной поверхностью может стать испарение большого количества воды, которая выбрасывается в стратосферу. При падении астероида диаметром более 3 км объем испаряемой воды окажется сравнимым с общим количеством воды, содержащимся в атмосфере над тропопаузой. Этот эффект приведет к длительному повышению средней температуры поверхности Земли на десятки градусов и разрушению озонового слоя. Вот такие дела.