Могат ли учените да спрат астероид „унищожител на планети“ да удари Земята

А ко бъде открит астероид с ширина километър и половина, летящ към Земята, оцеляването ни може да зависи от изстрелването на 1000 космически кораба - или една добре насочена ядрена бомба.

Това е класически сценарий от научната фантастика - откриват огромен астероид, летящ към Земята, който със сигурност ще предизвика огромен катаклизъм и изчезване на голяма част от живота при удар. Безстрашните учени разполагат само с година, за да нанесат превантивен удар срещу космическата скала, като могат или да я отклонят от курса ѝ, или да я разбият на парчета. Могат ли обаче наистина да предотвратят такъв сблъсък или това все още е възможно само във филмите?

Could scientists stop a 'planet killer' asteroid from hitting Earth? https://t.co/FlHgb7Xe6w

— Live Science (@LiveScience) November 11, 2023

Този сценарий за Деня на страшния съд по всяка вероятност е нещо, с което хората, живи днес, никога няма да се сблъскат. Астрономите са картографирали траекториите на повече от 33 000 астероида, които от време на време се приближават до Земята, но никой не представлява заплаха, поне през следващите 100 години.

Все пак учените разбират, че преди бедствието е възможно да имаме малко предупреждение. Хиляди астероиди се движат скрити в слънчевите отблясъци, включително много скали, достатъчно големи, за да заличат цели градове, а от Европейската космическа агенция (ESA) предупреждават, че десетки астероиди „унищожители на планети“ - тези с размери по-широки от 1 километър и способни да предизвикат глобално изчезване на много видове - все още се крият в слънчевата ни система.

Поради тази причина космическите агенции приемат сценария за края на света „много сериозно“, каза Брент Барби, авиокосмически инженер в Goddard Spaceflight Center на NASA и професор по аерокосмическо инженерство в Университета на Мериленд. И след години на изследвания - включително първата в света мисия за отклоняване на траекторията на действителен астероид в космоса - усилията на международната общност създадоха два жизнеспособни начина за промяна на курса на потенциално смъртоносен астероид - удар с високоскоростен елемент или удар с ядрени експлозиви.

Метод на кинетичния удар

Понастоящем единственият доказан начин за отклоняване на астероид е методът на кинетичния удрящ елемент.

„Кинетичният удрящ се елемент е космически кораб, който просто се сблъсква с астероида с висока скорост и му предава инерцията си, подобно на игра на билярд“, каза Барби.

"Но тогава изхвърленият от астероида материал, който излиза от точката на удара, може да осигури допълнителна промяна на импулса на астероида и да го избута малко по-силно."

НАСА тества метода на кинетичния удрящ елемент с неотдавнашен тест за пренасочване на двоен астероид (DART) - мисия на стойност 325 милиона долара, която умишлено разби бърз космически кораб в широкия 177 метра астероид „Диморфос“ през септември 2022 г.

Asteroids have been hitting the Earth for billions of years. Now, we begin to make it stop.@NASA's planetary defense test mission – the #DARTMission – has lifted off and is now on a journey to impact an asteroid in the fall of 2022. Read more: https://t.co/R9vMRmcbFe pic.twitter.com/qTDqnus8ew

— NASA Asteroid Watch (@AsteroidWatch) November 24, 2021

„Диморфос“ не представляваше заплаха за Земята, но се превърна в основна цел поради размера и орбитата си около по-голям спътник астероид, Didymos (от гръцки - близнак). След успешното сблъскване на 26 септември, орбитата на „Диморфос“ около Didymos се забави с колосалните 33 минути - резултат както от удара, така и от масивния прах, изхвърлен от повърхността на астероида. Мисията - първи и досега единствен опит на човечеството да промени курса на астероид - беше съкрушителен успех.

„Въпреки това, методът на кинетичния удар има своите недостатъци“, каза Барби. По-специално, колкото по-голям е целевият астероид, толкова повече кинетични удрящи се елементи са необходими, за да го отклонят.

„Например, за да отклонят астероид с размери приблизително 610 м. широк - или около три пъти по-голям от „Диморфос“ - учените ще трябва да изстрелят едновременно между 39 и 85 Falcon Heavy ракети, носещи кинетични удрящи се елементи“, каза Барби, цитирайки резултатите от проведено на Конференцията за планетарна отбрана на Международната академия по астронавтика упражнение за отклоняване на астероид, тази година. За да бъде отклонен астероид с размери 1,5 км. широк - истински „унищожител на планети“ - ще трябва да изстреляме едновременно от 565 до 1266 кинетични удрящи се елемента, в зависимост от това коя част от Земята астероидът ще удари.

„Така или иначе, тези числа са напълно непрактични“, каза Барби.

Ядреният вариант

„Настоящият „най-добър вариант“ за отклоняване на голям астероид е да се изстреля ядрено оръжие към него“, каза Барби.

„При нашия анализ беше установено, че едно ядрено взривно устройство с подходящ размер е в състояние да отклони дори астероид с размер 1,5 километра“, добави той.

Логистично, процесът ще започне като рутинна междупланетна мисия, с ядрено оръжие, монтирано сигурно на върха на стандартна ракета-носител, след което ще бъде занесено до астероида с малък космически кораб. Оттам оръжието може да бъде взривено близо до астероида по време на високоскоростно прелитане - или в идеалния случай космическият кораб, носещ ядреното оръжие ще се срещне с целевия астероид, обикаляйки около него месеци или дори години, за да намери перфектния ъгъл на подход, както се случи с космическият кораб OSIRIS-REx на НАСА с астероида Бену от декември 2018 г. до октомври 2020 г. „Идеалното място за ядрена детонация би било на няколкостотин метра от астероида“, каза Барби. Взривът няма да прилича на ядрените бомби, детонирани на Земята.

„Космосът, разбира се, е вакуум… така че няма да се получи голяма вълна на налягане или дори някои от термичните ефекти при земна детонация“, каза Барби.

"Получава се много радиация наведнъж."

Този поток от радиация ще проникне и ще изпари тънък външен слой на повърхността на астероида. След това, подобно на кинетичен удар върху астероиди, изпареният материал ще се изстреля от обекта, давайки на скалата мощен тласък от експлозията. Ако бъде позиционирана правилно, експлозията ще промени курса на сблъсък със Земята.

The risk of a kilometer-scale asteroid hitting Earth in the next millennium is really low. Phew.https://t.co/Jctw06Z5HL pic.twitter.com/VIloAG1vl7

— SPACE.com (@SPACEdotcom) May 20, 2023

Този метод може да бъде също толкова ефективен при разрушаването и на по-малки астероиди „унищожители на градове“ - тези с диаметър най-малко 50 м., което обикновено се счита за минималния размер за астероид, който може да достигне земната повърхност, каза Барби. „Докато кинетичен удар срещу такава скала крие риск от раздробяването й, образувайки парчета с неизвестни размери, движещи се по непредсказуеми начини, добре поставена ядрена бомба може просто да разнесе астероида на малки парченца, решавайки проблема веднага“, добави Барби.

Засега обаче ядреният метод съществува само в симулации, базирани на данни от земни експлозии. Много фактори, включително размерът и съставът на астероида, както и времевата рамка и траекторията на приближаването му към Земята, в крайна сметка биха повлияли на успеха на такава мисия.

Времето е ключово

Най-голямото предизвикателство и при двата метода е времето. В проведените упражнения на Конференцията за планетарна отбрана астрономите получиха предупреждение 15 години преди удара на хипотетичния астероид със Земята. Това им даде достатъчно време да планират, изстрелят и срещнат космически кораб с астероида.

Ако истински „унищожител на планети“ бъде открит само година или две преди удара, нещата биха станали много опасни.

„Типичният график за развитие на междупланетарна мисия е около пет години“, каза Барби.

„Както стоят нещата в момента, ще бъде много трудно да се направи нещо от земята за една година. Не бих искал да кажа директно, че би било невъзможно, но със сигурност ще бъде голямо предизвикателство.“

Ето защо най-добрата планетарна защита е ранното откриване на астероиди - картографиране, наблюдение и разработване на план за справяне при възникване на извънредни ситуации. Много наземни обсерватории вече са се заели със случая, като няколко космически мисии - включително NEO Surveyor на НАСА и сателитите NEOMIR на ESA - работят, за да се присъединят към тях. Надяваме се, че заедно тези изследвания на небето ще държат учените добре информирани за всички опасни астероиди, дебнещи в космическата мъгла.

„Ударите от астероиди са едно от малкото природни бедствия, за които всъщност разполагаме със средствата както да предвидим, така и да предотвратим“, каза Барби.

„И така ние се възползваме от този факт и се опитваме да бъдем възможно най-подготвени.“