Upadek asteroidy na Ziemię to jeden z podstawowych scenariuszy Apokalipsy wykorzystywanych w science fiction. Aby fantazje nie stały się rzeczywistością, ludzkość z góry przygotowała się do ochrony przed takim zagrożeniem, a niektóre metody ochrony zostały już wypracowane w praktyce. Interesujące jest to, że podejście naukowców z USA i Federacji Rosyjskiej w tej sprawie różni się od siebie.
Dzisiaj, 8 marca 2016 r., w odległości około 22 000 km od Ziemi (14 000 km poniżej orbity satelitów geostacjonarnych) przeleci asteroida 2013 TX68 o średnicy od 25 do 50 metrów. Ma nieregularną, słabo przewidywalną orbitę. Następnie przybędzie na Ziemię w 2017 roku, a następnie w 2046 i 2097 roku. Prawdopodobieństwo, że ta asteroida spadnie na Ziemię, jest znikome, ale jeśli tak się stanie, fala uderzeniowa będzie dwa razy silniejsza niż ta, która powstała w wyniku eksplozji meteorytu czelabińskiego w 2013 roku.
Tak więc 2013 TX68 nie stanowi szczególnego zagrożenia, ale zagrożenie asteroidami dla naszej planety nie ogranicza się do tego stosunkowo małego „bruku”. W 1998 roku Kongres USA polecił NASA wykrycie wszystkich asteroid znajdujących się blisko Ziemi i mogących zagrozić jej wielkości nawet jednego kilometra. Zgodnie z klasyfikacją NASA wszystkie małe ciała, w tym komety, zbliżające się do Słońca na odległość równą co najmniej 1/3 jednostki astronomicznej (AU) należą do kategorii „w pobliżu”. Przypomnij sobie, że a.u. To odległość od Ziemi do Słońca, 150 milionów kilometrów. Innymi słowy, aby „przybysz” nie wzbudzał niepokoju wśród Ziemian, odległość między nim a orbitą okołosłoneczną naszej planety musi wynosić co najmniej 50 milionów kilometrów.
Do 2008 roku NASA generalnie zastosowała się do tego mandatu, znajdując 980 takich latających szczątków. 95% z nich miało precyzyjne trajektorie. Żadna z tych asteroid nie stanowi zagrożenia w dającej się przewidzieć przyszłości. Ale jednocześnie NASA, na podstawie wyników obserwacji uzyskanych za pomocą teleskopu kosmicznego WISE, doszła do wniosku, że co najmniej 4700 asteroid o wielkości co najmniej 100 metrów przechodzi okresowo przez naszą planetę. Naukowcom udało się znaleźć tylko 30% z nich. I, niestety, astronomom udało się znaleźć tylko 1% z 40-metrowych asteroid okresowo "chodzących" w pobliżu Ziemi.
W sumie, jak uważają naukowcy, do 1 miliona asteroid w pobliżu Ziemi "wędruje" w Układzie Słonecznym, z których tylko 9600 zostało wiarygodnie wykrytych. z naszej planety (która znajduje się w odległości około 20 odległości Ziemia-Księżyc, czyli 7,5 miliona kilometrów) automatycznie zalicza się do kategorii „potencjalnie niebezpiecznych obiektów” według klasyfikacji NASA. Amerykańska Agencja Kosmiczna posiada obecnie około 1600 takich jednostek.
Jak wielkie jest niebezpieczeństwo
Prawdopodobieństwo opadnięcia na Ziemię dużego niebieskiego „odpadu” jest bardzo małe. Uważa się, że asteroidy o średnicy do 30 metrów powinny spłonąć w gęstych warstwach atmosfery w drodze na powierzchnię planety lub przynajmniej zapaść się na małe fragmenty.
Oczywiście wiele będzie zależeć od materiału, z którego „wykonany jest włóczęga”. Jeśli jest to „kuła śnieżna” (fragment komety, składający się z lodu przeplatanego kamieniami, glebą, żelazem), to nawet przy dużej masie i rozmiarze prawdopodobnie „wyskoczy” jak meteoryt tunguski gdzieś wysoko w powietrzu. Jeśli jednak meteoryt składa się z kamieni, żelaza lub mieszanki żelazno-kamiennej, to nawet przy mniejszych rozmiarach i masie niż „kuli śnieżnej” będzie miał znacznie większe szanse na dotarcie do Ziemi.
Jeśli chodzi o ciała niebieskie o średnicy do 50 metrów, to, jak uważają naukowcy, „odwiedzają” naszą planetę nie częściej niż raz na 700-800 lat, a jeśli mówimy o 100-metrowych nieproszonych „gośćch”, to tutaj jest częstotliwość „wizyt” przez 3000 lat lub dłużej. Jednak 100-metrowy fragment gwarantuje podpisanie werdyktu dla takich metropolii jak Nowy Jork, Moskwa czy Tokio. Gruz o wielkości od 1 kilometra (katastrofa gwarantowana o skali regionalnej, zbliżającej się do globalnej) i więcej spadają na Ziemię nie częściej niż raz na kilka milionów lat, a nawet olbrzymy wielkości 5 kilometrów i więcej - raz na kilkadziesiąt milionów lat.
Dobra wiadomość w tym sensie została przekazana przez zasób internetowy Universetoday.com. Naukowcy z uniwersytetów na Hawajach i Helsinkach, obserwując asteroidy od dłuższego czasu i szacując ich liczbę, doszli do interesującego i pocieszającego dla Ziemian wniosku: niebiańskie „odpady” spędzające wystarczająco dużo czasu w pobliżu Słońca (w odległości co najmniej 10 średnic Słońca) zostanie zniszczony przez naszego luminarza.
To prawda, stosunkowo niedawno naukowcy zaczęli mówić o niebezpieczeństwie stwarzanym przez tak zwane „centaury” - gigantyczne komety, których rozmiar sięga 100 kilometrów średnicy. Przecinają orbity Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna, mają niezwykle nieprzewidywalne trajektorie i mogą być skierowane w stronę naszej planety przez pole grawitacyjne jednej z tych gigantycznych planet.
Ostrzegany jest uzbrojony
Ludzkość już dysponuje technologiami ochrony przed niebezpieczeństwem komety asteroid. Ale będą skuteczne tylko wtedy, gdy niebiański fragment zagrażający Ziemi zostanie wcześniej wykryty.
NASA posiada „Program poszukiwania obiektów blisko Ziemi” (zwany także Spaceguard, co tłumaczy się jako „strażnik przestrzeni”), który wykorzystuje wszystkie środki obserwacji kosmosu, którymi dysponuje agencja. A w 2013 roku indyjska rakieta PSLV wystrzeliła na bliską Ziemi orbitę polarną, pierwszy zaprojektowany i zbudowany w Kanadzie teleskop kosmiczny, którego zadaniem jest monitorowanie przestrzeni kosmicznej. Nazwano go NEOSSat – Near-Earth Object Surveillance Satellite, co tłumaczy się jako „satelita do śledzenia obiektów blisko Ziemi”. Oczekuje się, że w latach 2016-2017 na orbitę zostanie wystrzelone kolejne kosmiczne „oko” o nazwie Sentinel, stworzone przez amerykańską organizację pozarządową B612.
Pracuje w dziedzinie obserwacji kosmosu i Rosji. Niemal natychmiast po upadku meteorytu czelabińskiego w lutym 2013 r. pracownicy Instytutu Astronomii Rosyjskiej Akademii Nauk zaproponowali stworzenie „rosyjskiego systemu przeciwdziałania zagrożeniom kosmicznym”. Ten system stanowiłby jedynie zespół środków do obserwacji przestrzeni kosmicznej. Jego deklarowana wartość wynosiła 58 mld rubli.
A niedawno okazało się, że Centralny Instytut Naukowo-Badawczy Inżynierii Mechanicznej (TsNIIMash), w ramach nowego Federalnego Programu Kosmicznego do 2025 roku, planuje stworzyć centrum ostrzegania o zagrożeniach kosmicznych w zakresie zagrożenia asteroidami i kometami. Koncepcja kompleksu „Nebosvod-S” zakłada umieszczenie dwóch satelitów obserwacyjnych na orbicie geostacjonarnej i dwóch kolejnych - na orbicie obrotu Ziemi wokół Słońca.
Zdaniem specjalistów TsNIIMash urządzenia te mogą stać się „kosmiczną barierą”, przez którą praktycznie żadna niebezpieczna asteroida o wymiarach kilkudziesięciu metrów nie przeleci niezauważona. „Ta koncepcja nie ma analogii i może stać się najskuteczniejsza w wykrywaniu niebezpiecznych ciał niebieskich z czasem wyprzedzenia wynoszącym do 30 dni lub więcej, zanim wejdą one w ziemską atmosferę” – zauważyła służba prasowa TsNIIMash.
Według przedstawiciela tej służby, instytut uczestniczył w latach 2012-2015 w międzynarodowym projekcie NEOShield. W ramach projektu poproszono Rosję o opracowanie systemu odbijania asteroid, które mogłyby zagrozić Ziemi za pomocą wybuchów jądrowych w kosmosie. Nakreślono także współpracę Rosji ze Stanami Zjednoczonymi w tym zakresie. 16 września 2013 r. w Wiedniu dyrektor generalny Rosatomu Siergiej Kirijenko i sekretarz ds. energii USA Ernst Moniz podpisali porozumienie między Federacją Rosyjską a Stanami Zjednoczonymi o współpracy w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych w zakresie zagrożenia nuklearnego. Niestety gwałtowne pogorszenie stosunków rosyjsko-amerykańskich, które rozpoczęło się w 2014 roku, faktycznie położyło kres takim interakcjom.
Odepchnij lub zdetonuj
Technologia, którą dysponuje ludzkość, zapewnia dwa główne sposoby obrony przed asteroidami. Pierwszego można użyć, jeśli niebezpieczeństwo zostanie wcześniej wykryte. Zadaniem jest skierowanie statku kosmicznego (SC) na szczątki niebieskie, które zostaną unieruchomione na jego powierzchni, włączenie silników i oderwanie „gościa” od trajektorii prowadzącej do zderzenia z Ziemią. Koncepcyjnie metoda ta została już trzykrotnie przetestowana w praktyce.
W 2001 roku na asteroidzie Eros wylądował amerykański statek kosmiczny „Shoemaker”, a w 2005 roku japońska sonda „Hayabusa” nie tylko zatonęła na powierzchni planetoidy Itokawa, ale także pobrała próbki jej substancji, po czym bezpiecznie wróciła na Ziemię w czerwcu 2010 r. Sztafetę kontynuował europejski statek kosmiczny „Fiła”, który wylądował na komecie 67R Churyumov-Gerasimienko w listopadzie 2014 roku. Wyobraźmy sobie teraz, że zamiast tych statków kosmicznych, do tych ciał niebieskich zostaną wysłane holowniki, których celem nie byłoby badanie tych obiektów, ale zmiana trajektorii ich ruchu. Wtedy wszystko, co musieli zrobić, to złapać asteroidę lub kometę i włączyć ich układy napędowe.
Ale co zrobić w sytuacji, gdy niebezpieczne ciało niebieskie zostanie odkryte zbyt późno? Pozostaje tylko jeden sposób - wysadzić go w powietrze. Ta metoda została również sprawdzona w praktyce. W 2005 r. NASA z powodzeniem staranowała Comet 9P / Tempel sondą Penetrating Impact w celu przeprowadzenia analizy widmowej materii kometarnej. Załóżmy teraz, że zamiast tarana zostanie użyta głowica nuklearna. Właśnie to proponują rosyjscy naukowcy, uderzając w asteroidę Apophis zmodernizowanymi ICBM, która ma zbliżyć się do Ziemi w 2036 roku. Nawiasem mówiąc, już w 2010 roku Roskosmos planował wykorzystać Apophis jako poligon doświadczalny dla holownika statku kosmicznego, który miał zabrać „brukowiec” na bok, ale plany te nie zostały zrealizowane.
Istnieje jednak okoliczność, która daje ekspertom powody do sceptycznego podejścia do użycia ładunku jądrowego do zniszczenia asteroidy. Jest to brak tak ważnego niszczącego czynnika wybuchu jądrowego jak fala powietrzna, co znacznie zmniejszy skuteczność użycia miny atomowej przeciwko asteroidzie / komecie.
Aby zapobiec utracie niszczącej mocy ładunku jądrowego, eksperci zdecydowali się na podwójne uderzenie. Hitem będzie pojazd Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV), który jest obecnie opracowywany przez NASA. A ten statek kosmiczny zrobi to w następujący sposób: najpierw wejdzie na „odcinek macierzysty” prowadzący do asteroidy. Następnie coś takiego jak taran oddzieli się od głównego statku kosmicznego, który zada pierwszy cios w asteroidę. Na „bruku” powstaje krater, w który „skrzeczy” główny statek kosmiczny z ładunkiem jądrowym. Tak więc dzięki kraterowi eksplozja nastąpi nie na powierzchni, ale już wewnątrz asteroidy. Z obliczeń wynika, że 300-kilotonowa bomba zdetonowana zaledwie trzy metry pod powierzchnią ciała stałego zwiększa swoją siłę niszczącą co najmniej 20-krotnie, zamieniając się tym samym w 6-megatonowy ładunek jądrowy.
NASA przyznała już granty kilku amerykańskim uniwersytetom na opracowanie prototypu takiego „przechwytywacza”.
Głównym amerykańskim „guru” w walce z zagrożeniem asteroid z użyciem głowic jądrowych jest fizyk i twórca broni jądrowej w Livermore National Laboratory, David Dearborn. Obecnie pracuje ze swoimi kolegami w stanie najwyższej gotowości nad głowicą W-87. Jego pojemność to 375 kiloton. To mniej więcej jedna trzecia mocy najbardziej niszczycielskiej głowicy bojowej obecnie używanej w Stanach Zjednoczonych, ale 29 razy większa niż bomba, która spadła na Hiroszimę.
NASA opublikowała grafikę komputerową przechwycenia asteroidy w kosmosie i skierowania jej na niską orbitę okołoziemską. „Złapanie” asteroidy planowane jest do celów naukowych. Aby operacja zakończyła się sukcesem, ciało niebieskie musi krążyć wokół Słońca, a jego rozmiar nie może przekraczać dziewięciu metrów średnicy
Próba zniszczenia
Próbę zniszczenia przeprowadzi Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Asteroida 65802 Didyma, odkryta w 1996 roku, została wybrana jako „ofiara”. To jest asteroida binarna. Średnica korpusu głównego wynosi 800 metrów, a średnica tego, który obraca się wokół niego w odległości 1 kilometra, to 150 metrów. Właściwie Didyme jest bardzo „spokojną” asteroidą w tym sensie, że w przewidywalnej przyszłości nie ma z niej żadnego zagrożenia dla Ziemi. Niemniej jednak ESA wraz z NASA zamierzają staranować go statkiem kosmicznym w 2022 roku, kiedy znajduje się on 11 milionów kilometrów od Ziemi.
Planowana misja otrzymała romantyczną nazwę AIDA. To prawda, że nie ma nic wspólnego z włoskim kompozytorem Giuseppe Verdim, który napisał operę o tym samym tytule. AIDA to skrót od Asteroid Impact & Deflection Assessment, co oznacza „Ocenę zderzenia z asteroidą i późniejszą zmianę jej trajektorii”. A sam statek kosmiczny, który ma staranować asteroidę, został nazwany DART. W języku angielskim słowo to oznacza „strzałkę”, ale podobnie jak w przypadku AIDA, słowo to jest skrótem od wyrażenia Double Asteroid Redirection Test, czyli „Eksperyment, aby zmienić kierunek ruchu podwójnej asteroidy”. „Dart” powinien zderzyć się z Didimem z prędkością 22 530 kilometrów na godzinę.
Konsekwencje uderzenia będą obserwowane przez inny lecący równolegle aparat. Nazwano go AIM, czyli „target”, ale podobnie jak w dwóch pierwszych przypadkach jest to skrót: AIM – Asteroid Impact Monitor („Trackingcolliction with a asteroid”). Celem obserwacji jest nie tylko ocena wpływu uderzenia na trajektorię ruchu planetoidy, ale także analiza w zakresie spektralnym wybitej materii planetoidy.
Ale gdzie umieścić asteroidy przechwytujące - na powierzchni naszej planety czy na orbicie okołoziemskiej? Na orbicie są w „gotowości numer jeden” do odpierania zagrożeń z kosmosu. Eliminuje to ryzyko, które zawsze występuje podczas wystrzeliwania statku kosmicznego w kosmos. Rzeczywiście, to na etapie startu i wycofywania prawdopodobieństwo niepowodzenia jest największe. Wyobraź sobie: pilnie musimy wysłać przechwytujący na asteroidę, ale rakieta nie była w stanie wynieść go z atmosfery. A asteroida leci…
Jednak nikt inny, jak sam Edward Teller, „ojciec” amerykańskiej bomby wodorowej, sprzeciwiał się orbitalnemu rozmieszczeniu przechwytywaczy nuklearnych. Jego zdaniem nie można po prostu wynieść nuklearnych ładunków wybuchowych w przestrzeń kosmiczną i spokojnie patrzeć, jak krążą wokół Ziemi. Będą musiały być stale serwisowane, co wymaga czasu i pieniędzy.
Traktaty międzynarodowe stwarzają również mimowolne przeszkody w tworzeniu rakiet przechwytujących asteroidy jądrowe. Jednym z nich jest Traktat z 1963 r. zakazujący przeprowadzania testów broni jądrowej w atmosferze, przestrzeni kosmicznej i pod wodą. Drugi to Traktat o Przestrzeni Kosmicznej z 1967 r., który zakazuje wprowadzania broni jądrowej w przestrzeń kosmiczną. Ale jeśli ludzie mają technologiczną „tarczę”, która może ich ocalić przed apokalipsą asteroid-komety, to byłoby niezwykle nierozsądne, aby zamiast tego w ich ręce włożyć dokumenty polityczne i dyplomatyczne.
