Способы борьбы с астероидами
Свежий номер уже доступен
Спасибо!
Об опасности астероидов и методах борьбы с ними
Падение на Землю астероида диаметром 1 км может вызвать глобальную катастрофу. Но даже если ученые заметят небесное тело, которое столкнется с нашей планетой через 10 лет, катаклизм вряд ли удастся предотвратить. Об опасности астероидов и методах борьбы с ними рассказал директор Института информационных технологий НИЦ «Курчатовский институт» Петр Александров на очередном семинаре серии «Физика ядерных реакторов». Наша корреспондентка побывала там и записала главное.
Сообщения об астероидах, несущих гибель всему живому, появляются в СМИ едва ли не каждый день. Самую массовую за последние годы истерику вызвал Апофис — астероид размером с пирамиду Хеопса, названный в честь древнеегипетского бога хаоса. Апофис открыли в 2004 году в Национальной обсерватории Китт-Пик (Аризона, США) и заявили: высока вероятность, что в 2029 году он упадет на Землю. Потом, уточнив траекторию астероида, конец света отменили.
Впадать в панику из-за каждой такой сенсации не стоит, говорит Петр Александров, но астероидная опасность — проблема вполне реальная.
От телескопа до посадки
С XVIII века и по сей день основные способы изучения астероидов астрономические: люди смотрят на небо через телескопы. В XIX столетии немец Максимилиан Вольф впервые использовал астрофотографию. Он снимал участки неба с длинной выдержкой, астероиды на фото выглядели как светлые черточки, в отличие от неподвижных звезд — точек. Метод значительно ускорил обнаружение малых небесных тел.
Аризонский кратер образовался около 50 тыс. лет назад от падения 50-метрового метеорита
В наше время для съемки астероидов на телескопы устанавливают огромные цифровые камеры. «Один кадр весит не меньше терабайта, — рассказывает Петр Александров. — Важно, чтобы телескопы быстро поворачивались — успевали за движением астероида». Такие телескопы есть, например, в Обсерватории Мауна-Кеа на Гавайских островах и в Ок-Риджской обсерватории в США.
«Развиваются радиолокационные системы обнаружения астероидов, но пока дальность действия небольшая: об угрозе мы узнаем лишь за несколько минут до падения астероида, — объясняет Петр Александров. — Проектируются инфракрасные системы наблюдения космического базирования. Но это вещь дорогая, с небольшим сроком службы: много электроники — в космосе она долго служить не может».
В 1990-е к астероидам стали отправлять космические аппараты. Первые аппараты лишь пролетали вблизи и делали снимки. В 2001 году американская станция NEAR Shoemaker села на поверхности астероида — 34-километрового Эроса. Было еще несколько похожих миссий, которые дали человечеству информацию о составе и структуре малых небесных тел. «Исследования показали, что в астероидах довольно много воды. Структура их негомогенная, — отмечает Петр Александров. — Если говорить упрощенно, большинство астероидов — это куча щебня и льда, в которой зерна слабо связаны между собой гравитацией».
Размер имеет значение
Петр Александров рассказывает о том, как зависит опасность астероидов от их размера: «Довольно много к нам прилетает пылинок, мы их вообще не видим — они сгорают в атмосфере, лишь чуть-чуть меняя ее состав. Тела диаметром от 0,1 до 50 см — это то, что мы называем падающими звездами, тоже сгорают. При диаметре от 0,5 до 30 м, скорее всего, поверхности Земли достигнет фрагмент, составляющий 1 % изначальной массы астероида. Таким был, по всей видимости, Челябинский метеорит (все, что упало на землю, классифицируется как метеорит. — «Лаб. СР»): атмосферу преодолело несколько сот килограммов. Астероиды диаметром от 30 м до 1 км представляют серьезную опасность».
Обсерватория Мауна-Кеа на Гавайских островах
Малых небесных тел рядом с Землей миллионы, в основном они сосредоточены в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Двигаются астероиды быстро — со средней скоростью 20 км/c. В этом рое неизбежны столкновения, смещающие орбиты астероидов. Если орбита астероида сближается или пересекается с орбитой Земли, возникает опасность. Крупные астероиды сталкивались с Землей, и весьма неудачно для обитателей нашей планеты. Чиксулуб — древний ударный кратер диаметром около 180 км, расположен частично на полуострове Юкатан, частично — на дне Мексиканского залива. Он образовался 65 млн лет назад: на Землю упал метеорит и, разрушив цепи биогеоценоза, вызвал гибель множества видов животных. Некоторые ученые связывают с той катастрофой вымирание динозавров. Удручающее впечатление производит и Аризонский кратер, возникший около 50 тыс. лет назад от падения 50-метрового метеорита. А сколько гигантских воронок заросло лесом? Сколько метеоритов упало в океан?
ПЕТР АЛЕКСАНДРОВ: «ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАЛИ, ЧТО В АСТЕРОИДАХ ДОВОЛЬНО МНОГО ВОДЫ. СТРУКТУРА ИХ НЕГОМОГЕННАЯ. ЕСЛИ ГОВОРИТЬ УПРОЩЕННО, БОЛЬШИНСТВО АСТЕРОИДОВ — ЭТО КУЧА ЩЕБНЯ И ЛЬДА, В КОТОРОЙ ЗЕРНА СЛАБО СВЯЗАНЫ МЕЖДУ СОБОЙ ГРАВИТАЦИЕЙ»
Найти и обезвредить
Списки потенциально опасных космических объектов составляют Европейское и Американское космические агентства, наш «Роскосмос» и другие ведомства. Периодически они сверяются друг с другом. На сегодня насчитывается более 1 тыс. подозрительных астероидов.
Чтобы предотвратить столкновение астероида с Землей, надо изменить его траекторию. Ученые предлагают несколько способов изменить орбиту астероида. Одна из идей — гравитационная буксировка: тяжелый непилотируемый космический корабль парит над астероидом, воздействуя на него двигателем ионной тяги, и постепенно стягивает с орбиты. Предлагают красить астероиды диоксидом титана (в белый цвет) или сажей (в черный), чтобы вызвать эффект Ярковского (появление слабого реактивного импульса за счет теплового излучения от нагревшейся днем и остывающей ночью поверхности астероида) и изменить его траекторию.
Чиксулуб — древний ударный кратер диаметром около 180 км
Но большинство экспертов склоняются к радикальному решению — ядерному взрыву. Нет другого источника энергии, способного так эффективно воздействовать на крупный астероид, утверждают физики. Обычными взрывчатыми веществами астероид диаметром 100 м сдвинуть с траектории или разрушить невозможно, не говоря уж о более крупных.
Атом против астероидов
Есть две основные концепции «ядерной войны» c астероидами. Первая — разрушать взрывом. Правда, неизвестно, как поведут себя осколки и не вызовет ли их падение на Землю катастрофу еще страшнее. Вторая — взрыв рядом с астероидом, чтобы сбить его с орбиты и предотвратить столкновение с нашей планетой.
Возможность использования ядерных зарядов для предотвращения астероидной угрозы изучают по всему миру. В России основоположником этих работ был РФЯЦ-ВНИИТФ. В 1991 году группа ученых просчитала эффективные способы воздействия на малые небесные тела ядерным взрывом. Позже с коллегами из США снежинский центр опубликовал монографию «Опасность комет и астероидов». РФЯЦ-ВНИИТФ регулярно проводит международные конференции по астероидной опасности.
Саровский ядерный центр вносит свою лепту в борьбу с космической опасностью. В 2016 году там впервые изготовили макеты астероида: окись железа, cульфид железа, кварц и еще несколько компонентов растерли в мельчайшую пыль, смешали и спрессовали. А потом стреляли по макетам из лазера: сфокусировав лазерное излучение на поверхности такого макета, можно создать условия мощного локального мгновенного взрыва.
Петр Александров с коллегами из национальных лабораторий США в Лос-Аламосе и Ливерморе придумал другой макет: «Мы взяли стеклянные шарики разного размера и связали их льдом». По ним тоже стреляли, чтобы изучить процесс разрушения.
БОЛЬШИНСТВО ЭКСПЕРТОВ СКЛОНЯЮТСЯ К РАДИКАЛЬНОМУ РЕШЕНИЮ — ЯДЕРНОМУ ВЗРЫВУ. ОБЫЧНЫМИ ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ АСТЕРОИД ДИАМЕТРОМ 100 М СДВИНУТЬ С ТРАЕКТОРИИ ИЛИ РАЗРУШИТЬ НЕВОЗМОЖНО, НЕ ГОВОРЯ УЖ О БОЛЕЕ КРУПНЫХ
Всем миром
Расчетов и лабораторных экспериментов мало, чтобы создать эффективное оружие против астероидной опасности, уверен Петр Александров: «Что будет, если мы рассчитаем, что такой-то астероид через 10 лет на Землю упадет? Я утверждаю, что за 10 лет мы не успеем подготовиться и защититься». Нужны реальные эксперименты в космосе. Но выводить в космос и испытывать там ядерные взрывные устройства нельзя: есть международный Договор о запрете испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, Договор о нераспространении ядерного оружия и другие международные акты. В принципе, Совбез ООН может разрешить проведение подобных испытаний под международным контролем. Но нужна политическая воля лидеров стран, исследующих космос, и время на подготовку такого решения, говорит Петр Александров. «Нужно, чтобы все космические державы объединились и признали астероидную опасность, — считает ученый. — Только тогда возможно продвижение в этой области и финансирование работ. Сколько будет стоить реализация программы по борьбе с астероидной опасностью? По весьма приблизительным подсчетам, 700 млрд долларов. Сколько времени потребуется на реализацию? По моему мнению, не меньше 25 лет».
КСТАТИ
Нобелевскую премию по физике в этом году присудили трем ученым за исследования в области космологии и астрофизики. Что интересно, у каждого лауреата есть свой астероид. В честь канадца Джеймса Пиблса назван астероид 18242 (Peebles), в честь швейцарцев Мишеля Майора и Дидье Кело — астероиды 125076 (Michelmayor) и 177415 (Queloz)
Источник
Астероидная опасность
Сейчас все чаще можно услышать об астероидной опасности. На это тему ведется немало исследований, написано много книг, снято огромное количество фильмов. Но правда ли для человечества существует астероидная опасность? Или это очередной миф, на котором процветают киноиндустрия и печатные издания?
В чем заключается астероидная опасность
Для большинства людей «падающие звездочки» не ассоциируются с опасностью. Скорее наоборот, у землян заведено еще и желание загадывать во время этого процесса. Лишь малая часть человечества понимает, что падающее небесное тело может стать причиной большой катастрофы. А то и послужить фактором гибели целой планеты.
Небольшие небесные тела, падающие на поверхность Земли чаще всего не раскаляются. Они не успевают разогреться и иногда даже покрываются льдом, так как сердцевина астероида очень холодная.
Падающий метеорит выглядит как черный объект, иногда с красноватым оттенком. Метеориты, в основном, состоят из железа, и в древности это был единственный доступный источник металла. Его использовали для изготовления различных орудий из прочного материала.
Астероидная опасность существует из-за такого феномена, как метеоритный дождь. Во время таких «осадков» несколько квадратных километров Земли оказываются под бомбардировкой небесных тел в течение какого-то времени. Подобные дожди не редкость, и за последние три столетия их было не менее 60. Поясняя простым языком, в это время с неба летят камни и куски железа. Которые могут попадать на крыши домов, объекты повышенной опасности (гидроэлектростанции или атомные станции) или даже в человека. Понимание какие угрозы несет человечеству астероидная опасность поможет к ним приготовиться.
Итак, чтобы понять, в чем заключается астероидная опасность, важно рассчитать риски, связанные с падением более крупных небесных тел. Они могут оставлять на поверхности планет целые кратеры. Астрономы зафиксировали, что больше всего пострадал от таких «дождей» Марс. Что касается нашей планеты, то самое крупное небесное тело, которое упало на Землю было диаметром 10 км. По оценкам ученых предполагается, что это произошло около 36 млн лет назад. Принято считать, что именно эта катастрофа привела к резкой смене климата. В те времена на Земле доминировали динозавры, которые не смогли пережить новые погодные условия.
Поэтому, говоря об астероидной опасности важно понимать, что все зависит от нескольких факторов:
- размер небесных тел;
- траектория их подлета;
- условия входа в атмосферу Земли.
Если будет зафиксирован крупный астероид, то специалисты смогут спрогнозировать сценарии катастроф регионального или глобального масштабов.
Способы защиты от астероидной опасности
Какие угрозы несет человечеству астероидная опасность? На первый взгляд может показаться, что атака небесных тел не решаема, но это не так. Специалисты ищут максимально эффективные меры воздействия, которые помогут разрушить опасное небесное тело или сменить его траекторию на безопасную для нашей планеты.
В этой области существует немало предложений, некоторые из них имеют конкретные аргументы и расчеты, а другие пока существуют на уровне идей.
Современные способы космической защиты от метеоритов:
- Использование военного ракетно-ядерного потенциала. Предполагается, что такими мерами удастся разрушить астероид или отклонить его на безопасную траекторию, путем проведения на нем ядерного взрыва. При этом есть идеи использования и неядерного ударного воздействия, с помощью модуля перехвата. В этом случае успех будет зависеть от массы самого модуля.
- Увод опасного тела в сторону за счет реактивных сил. Данный способ может осуществляться с помощью перехватчика. Включенная двигательная установка большой или малой тяги сможет создать достаточный импульс, чтобы увести астероид и сменить его траекторию на безопасную для Земли.
- Отклонение опасного тела за счет сил светового давления. Эта идея может быть осуществлена за счет солнечного паруса, установленного на поверхности астероида. Или путем специализированного окрашивания поверхности астероида увеличить его отражательную способность и сменить траекторию. Минусом является то, что для осуществления этих маневров необходимо немало времени, и неизвестно удастся ли избежать столкновения.
- Разрушение с помощью лазерного или сфокусированного солнечного излучения. Данная идея пока никак не подтверждена и имеет теоретический характер. Хотя ее авторы уверены, что за счет направленного высокоскоростного потока частиц можно будет разрушить опасное небесное тело.
Все научные идеи и экспериментальные результаты будут собираться, систематизироваться и анализироваться. Астероидная опасность существует всегда, и на сегодняшний день нельзя сказать, что человечество готово справиться с угрозой подобного рода.
Источник
