Как можем да избегнем катастрофален сблъсък с астероид?
Представете си как един ден астрономите потвърждават, че право към Земята лети астероид. Държавите, извършващи космически дейности, се споразумяват, че трябва да го спрем. Какви ще са следващите стъпки, зависи от това с колко време разполагаме според учените. Нито едно от възможните решения не е лесно изпълнимо, а поне едно от тях ще изисква използването на ядрено оръжие. Сериозните сблъсъци с астероиди са рядкост.
Последното такова събитие, което е могло да доведе до масови жертви, е това в района на река Подкаменная Тунгуска в Красноярския край, Сибир, през 1908 г., когато се смята, че метеорит се е взривил на около 10 километра над земната повърхност. Такъв вид колизия се случва веднъж на няколко века. А и Сибир е усамотен. Дори и днес населението му е малобройно и разпръснато в рамките на огромна територия. Ако същият обект беше достигнал до Земята четири-пет часа по-късно, големият град Санкт Петербург щеше да бъде ударен с еквивалента на ядрен взрив с мощност един мегатон.
Преди 9 години станахме свидетели на същия кошмарен сценарий, но в умален мащаб. През 2013 г. метеорит се разпадна на височина от около трийсет километра над Челябинска област в Русия, като ударната вълна изби прозорците на редица сгради. Ранени бяха около 1400 души, най-вече от изпочупените стъкла. Мощността на взрива беше еквивалентна на около петстотин килотона – приблизително трийсет пъти по-голяма от тази на бомбата, хвърлена над Хирошима, но експлозията избухна на достатъчна височина, за да не причини прекалено големи материални щети. Подобни явления са много по-често срещани – средно три пъти годишно.
По-голямата част от тях обаче се случват над океана или над отдалечени ненаселени райони, така че обикновено не им обръщаме внимание. Но въпросът не е в това дали ще се осъществи такъв сблъсък, а кога.
Световните програмите за наблюдение
Правителствата на държавите по света се отнасят сериозно към този проблем и предприемат първите пробни стъпки за предотвратяване на опасното стълкновение. НАСА дори създаде Служба за координация на планетарната отбрана (СКПО), която играе ролята на централна организация за събиране, класифициране и разпращане на информацията, идваща от центровете за наблюдение на астероиди, и да си сътрудничи с други космически агенции, за да обсъждат как могат да се справят с големи скални космически обекти, заплашващи да се сблъскат със Земята.
Понастоящем СКПО по думите на ръководителя й Линдли Джонсън насочва голяма част от усилията си в откриването на астероиди и координирането на различни програми за наблюдение. Никой не може да се справи със скалните космически обекти, без да знае къде са.
„Опитваме се да засечем години, ако не и десетилетия предварително всичко, което би могло да представлява заплаха”,посочва той.
Едва след като бъде идентифициран даден опасен астероид, се пристъпва към конкретните планове за спирането му. Най-простият метод е своего рода планетарен билярд – използва се космическа сонда, за да изпрати тежък обект (или самата сонда), която да удари астероида. Очаква се в резултат от удара той да се отклони от курса си и да мине покрай Земята.
Мисиите на AIDA
Една такава технология вече се тества в рамките на съвместна мисия на Европейската космическа агенция и НАСА под названието „Аида” (Asteroid Impact and Deflection Assessment – Оценка на удара и отклонението на астероид). Мисиите на AIDA са двойка космически сонди, които ще изследват и демонстрират кинетичните ефекти от сблъсъка на космически кораб-импактор с астероид. Мисията има за цел да тества и валидира моделите на удара за това дали космическият кораб може успешно да отклони астероид на курс в сблъсък със Земята.
Първоначалният план предвиждаше европейският космически апарат, Asteroid Impact Mission (AIM), да работи в синхрон с големия импактор на НАСА, наречен Double Asteroid Redirection Test (DART), и да наблюдава непосредствените ефекти от удара. AIM беше отменена през 2016 г., когато Германия не финансира своята част, и след известен отпор в Европейската космическа агенция (ЕКА) AIM бе заменена през 2018 г. с по-малък космически апарат, наречен HЕRA, който е изстрелян пет години след DART, за да обикаля в орбита и да изучава кратера на астероида.
Понастоящем се планира DART да се удари в малката Луна на астероида 65803 Дидимос през септември 2022 г., докато HERA ще пристигне на Дидимос през декември 2026 г., четири години и три месеца след удара на DART.
Идеята е да се разбере до каква степен може да се повлияе върху движението на един астероид, без да се рискува да бъде запратен в опасна траектория – един вид първата стъпка към действителното му пренасочване. За да илюстрираме потенциала на мисията, ще отбележим, че известният метеоритен кратер в американския щат Аризона вероятно е образуван от падането на обект с една трета от размерите на Дидимун, който е с диаметър 170 метра. Ако скално образувание с размерите на Дидимос удари Земята със скорост около 15,5 километра в секунда – това е приблизително минималната скорост, с която би трябвало да се движи, ще освободи някъде към два мегатона енергия, напълно достатъчна за разрушаването на цял град. Ако се движи с максималната си скорост (приблизително 34,6 километра в секунда), ще отдели четири мегатона енергия – еквивалента на четири милиона тона тротил.
„Искаме да изменим орбитата на спътника, който се движи около астероида – обяснява Патрик Мишел, старши изследовател в Националния център за научни изследвания във Франция, който е и един от ръководителите на екипа на „Аида”, – защото орбиталната скорост на спътника около астероида е само 19 сантиметра в секунда.” Той добавя, че дори и незначително изменение в орбиталния период на Дидимун – например от четири минути, би могло да бъде измерено от Земята. Важно е също така да се види дали идеята за удар с космическия апарат ще проработи. „Всички разработвани от нас модели за осъществяване на удар се основават на разбирането за физиката на сблъсъка в лабораторни условия, където мащабите се измерват в сантиметри”, посочва Мишел.
Работят ли гравитацията и лазерите?
Дали тези модели са приложими към истинските астероиди, засега все още остава открит въпрос. Джонсън добавя, че тази технология е най-добре обмислената и развита до момента – хората вече са демонстрирали способността си да достигнат до астероиди, най-вече с мисията „Дон” („Зора”) на НАСА до планетата Церера и мисията „Розета” на Европейската космическа агенция до кометата 67P/Чурюмов-Герасименко. Извън подхода с прилагане на ударна сила е възможно използването и на гравитацията, просто като се изпрати един относително голям космически апарат в орбита около астероида и се остави тяхното взаимно гравитационно привличане внимателно да го побутне по нова траектория.
Предимството на този подход е, че изисква единствено космическият апарат да успее да стигне на желаното място. Орбитата ще представлява „ореол” – една приблизителна окръжност с център в точката, където въздействащата върху обекта гравитационна сила на Слънцето ще е равна на гравитационната сила на астероида. По време на мисията на НАСА за пренасочване на астероида (Asteroid Redirect Mission) може индиректно да бъде проверена тази идея, защото една от нейните задачи по план е да върне един астероид в околоземното пространство. Ключов елемент при тези методи обаче е времето. Организирането на космическа мисия отвъд земната орбита отнема цели четири години, а космическият апарат ще се нуждае от още една или две години, за да стигне до набелязания астероид. И ако разполагаме с по-малко време, ще се наложи да опитаме нещо друго. Физикът от Калифорнийския университет в Санта Барбарa Цичън Джан смята, че лазерите могат да бъдат алтернативно решение. Лазерът няма да взриви астероида като космическата станция „Звездата на смъртта” от „Междузвездни войни”. Вместо това ще превърне в пара малка част от повърхността му.
Джан заедно с колегите си, работещи под ръководството на изследователя по експериментална космология Филип Лубин, представят редица орбитални симулации в доклад, написан за Тихоокеанското астрономическо общество. На пръв поглед може да изглежда, че този метод ще е неефективен, но не трябва да се забравя, че ако се предприеме такова действие достатъчно рано, дори един незначителен тласък може да отклони курса на орбитиращото тяло с много хиляди километри. По думите на Джан предимството на предлагания метод е, че един мощен лазер може да бъде инсталиран в наземна орбита и няма да е необходимо да се преследва астероидът. Лазер с мощност от порядъка на един гигават, стрелящ в течение на един месец, би могъл да отмести астероид с диаметър от осемдесет метра (нещо подобно на Тунгуския метеорит) от траекторията му на разстояние, два пъти по-голямо от радиуса на Земята (или на около 12 700 километра). Това ще е достатъчно, за да се избегне сблъсъкът.
Друг вариант на тази идея е да се изпрати космически апарат, оборудван с нетолкова мощен лазер, макар че в този случай ще се налага апаратът да достигне до астероида и да го следва сравнително отблизо. Тъй като лазерът ще бъде с по-малка мощност – от порядъка на 20 киловата, той ще трябва да работи години наред, но симулациите на Джан показват, че сателит, който следва астероид и го достига петнайсет години преди потенциалния сблъсък, също така би могъл да го изтласка на необходимото разстояние. За Джан положителният момент в неговото предложение за поставяне на лазер в земната орбита е, че следването на астероид или комета в тяхната орбита не е толкова лесно за изпълнение, колкото изглежда, въпреки че вече е правено. „Първоначалното предназначение на космическия апарат „Розета” беше да се насочи към друга комета (46P), но отлагането на изстрелването му наложи и промяна на целта му, защото кометата 46P вече не беше в удобна позиция. Ако обаче дадена комета се устреми право към Земята, не можем да си позволим лукса да я сменим с някоя по-подходяща.”
Астероидите не са толкова трудни за проследяване, но все още отнема приблизително три години, за да се стигне до някой от тях, добавя той. Според Джонсън, от друга страна, един от най-големите проблеми, свързани с използването на всякакви видове лазери, е, че никой досега не е извел в орбита обект с диаметър от един километър, а още по-малко цял набор от лазери. „Доста са нещата, които смятам за недобре обмислени, едно от тях е например, че превръщането на слънчевата енергия в лазерна енергия се приема за достатъчно надеждно, за да работи толкова продължително време.” Освен това съществува и „ядрената опция”.
Армагедон в реалността
Ако сте гледали филмите „Армагедон” или „Смъртоносно влияние”, това звучи достатъчно ясно, но всъщност е много по-трудно, отколкото изглежда. „Налага се горе да бъде изпратена цялата инфраструктура”, обяснява Масимилиано Василе от университета „Стратклайд”. Той предлага взривяването на ядрена бомба на разстояние от целта. Както и в случая с лазера, идеята е да бъде изпарена част от повърхността, за да се получи тласък и да се промени орбитата на астероида. „При аблация (отнемане на материал от повърхността на обект) предимството е високата енергийна ефективност”, пояснява той.
При все че с помощта на лазери и ядрени бомби може да се постигне успех, когато астероидът е на по-близко разстояние, в тези случаи неговият състав се превръща във важен фактор, тъй като температурата на изпаряване ще варира при различните астероиди. Друг проблем са летящите отломъци. Съществуват много астероиди, които представляват точно това – разнородни скални късове (агломерати), чиито отделни части имат слабо сцепление помежду си. Въздействието с ударна сила върху този вид небесни тела може и да не е толкова ефективно. Както отбелязва Джонсън, това е голямото предимство на метода, използващ гравитационния влекач – при него съставът и силата на сцеплението нямат такова голямо значение. Всеки от тези методи обаче може да се сблъска с едно решаващо препятствие – политиката.
Договорът за открития Космос от 1967 г. забранява използването и изпитанието на ядрено оръжие в космическото пространство, а разполагането на лазер с мощност един гигават в орбита може да изнерви някои хора. Джан посочва, че ако се намали мощността на обикалящия в орбита лазер до 0,7 гигавата, той ще може само да изтласка астероида на разстояние, равняващо се приблизително на 30% от радиуса на Земята, или около 1911 километра. „По-малките астероиди, които могат да унищожат цял град, са много по-често срещано явление от гигантските убийци на планети. И сега си представете, че такъв астероид лети с траектория, насочена към Ню Йорк.
В зависимост от обстоятелствата един донякъде неуспешен опит да се отклони астероидът от курса му към Земята може да прехвърли мястото на сблъсъка вместо в Ню Йорк например към Лондон. В случай че е налице съществен риск от такова развитие на ситуацията, европейците могат и да не са толкова склонни да дадат съгласието си Съединените щати да изменят траекторията на астероида.” Възможно е подобни пречки да са по-малко от очакваното. „Има защитна клауза в тези договори”, обяснява Джонсън, като има предвид Договора за открития Космос и Договора за всеобщата забрана на ядрените опити. В Договора за открития Космос например няма забрана за изстрелване на балистични ракети, които преминават през космическото пространство и могат да носят ядрени бойни глави. А в светлината на необходимостта от защита на планетата критиките срещу тяхното използване може да бъдат заглушени.
Мишел отбелязва, че за разлика от което и да било друго природно бедствие, сблъсъкът с астероид е нещо, което можем да избегнем. „Естественият риск от такава катастрофа е много нисък в сравнение с риска от цунами и други подобни явления. Но тя е единствената, срещу която можем да предприемем мерки.”
