Tartalom
Tehetünk-e valamit egy aszteroidával, amelynek célja a Föld elérése? A válasz igen, feltéve, hogy elég kicsi, és hogy van elegendő időnk egy űrhajó elküldéséhez, hogy elterelődjön. Amint látni fogjuk, minél hosszabb a figyelmeztetés ideje, annál nagyobb az aszteroida, amelyet kezelni tudunk. Az űrhajós-jelentés összefoglalta az aszteroidák hatásának enyhítésének sok szempontját. A közelmúltban a NASA egy tanulmányt is készített, amelyet a kongresszus használ annak eldöntésére, hogy az Egyesült Államok és más nemzetek milyen lépéseket tehetnek és milyen lépéseket kell tenniük.
A csillagászok sok időt töltöttek arra, hogy kitalálják, hogyan lehet megmenteni a Földet az aszteroidától. Először meg kell találnia az összes aszteroidát, kiszámítania kell a pályájukat és meg kell vizsgálnia, melyik veszélyesen kerülnek a Földhez. Miután megismerte a pályát, kitalálhatja, mikor fog elérni. Ez megmondja, mennyi figyelmeztetési idő van. És végül, ha kitalálhatja az aszteroida tömegét, akkor kiszámíthatja, milyen keményen kell tolnod azt, hogy pályája csak annyira megváltoztassa, hogy hiányzik a Föld. A hollywoodi gondolat, hogy bombát küldnek fel „felrobbantani”, irreális, mert a mai hordozóeszközök nem tudnak elég nagy bombát hordozni. Ráadásul egy nagy test helyett sok apró töredékkel találkozhat a Föld felé.
Megtalálásuk
Az aszteroidák megtalálása viszonylag egyszerű. Az elsőt Giuseppe Piazzi 1801-ben találta meg. Jelenleg számos obszervatórium (asztrológus, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS és mások) szentel az aszteroidák megtalálásáról és követéséről. Jelenleg az 1 km-nél nagyobb átmérőjű aszteroidák kb. 80% -át találták meg. Egyiküknek sem vannak olyan pályái, amelyek a földi bikaszemhöz vezetnék. 2004-ben felfedezték egy 250 m méretű aszteroidát, amely várhatóan 2029. április 13-án (13. péntek!) Száll át a Föld közelében. Apophis néven az aszteroida ütés valószínűsége 1 4500-ból, és várhatóan csökkenni fog, mivel a pályát az elkövetkező években finomítják. Az 1950 DA aszteroida 2880-ban nagyon közel áll a Földhez. Tekintettel a pályája bizonytalanságaira, továbbra is lehetséges a hatás.
Az aszteroida hatásainak mérete számít. Körülbelül 10 méter átmérőjű aszteroidák kevés fenyegetést jelentenek, mivel a légkörben szétesnek vagy felégenek. Körülbelül 5 km átmérőjűek túl nagyok ahhoz, hogy bármit meg tudjunk tenni. Ezek csak becslések, mivel a tömeg, és nem az átmérő fontos. Egyes aszteroidák „törmelék cölöpök”, kisebb test lazaan összevont gyűjteményei, amelyeket az aszteroida gyenge gravitációja tart össze. Mások kemény, sűrű sziklák, mint például chondritok és vasak. De durván szólva, a számítandó mérettartomány átmérője 10 és 5000 méter között van. Tehát gondoljon a sziklákra a ház mérete és a Mt. között. Rushmore.
Ha talál egy aszteroidát, amelyen a Föld neve fel van írva, akkor még sok tennivaló van. A pályákról nem ismeretes, hogy végtelen pontossággal rendelkeznek, mindig vannak kis bizonytalanságok. Valóban el fogja érni a Földet, vagy biztonságosan elcsúszik mögöttünk néhány ezer kilométer megtakarítással? (néhány ezer km nagyon, nagyon közel van!) Míg egyes csillagászok arra törekszenek, hogy pontosítsák a pálya pontosságát, mások megpróbálják megmérni az aszteroida tömegét.
Mérésük
Ez trükkös. A legtöbb aszteroida a legnagyobb távcsőnél sem más, mint fénypontok az éjszakai égbolton. Nem láthatjuk a tényleges méretüket és szerkezetüket, csak a színt és a fényerőt. Ezekből és az aszteroida sűrűségére vonatkozó feltételezésből becsülhetjük meg a tömeget. A bizonytalanság azonban túl nagy ahhoz, hogy megbízható eltérítési feladatot lehessen végrehajtani. Tehát a következő lépés egy űrhajó elküldése az aszteroidához, hogy megmérje tömegét és egyéb tulajdonságait, például alakját, sűrűségét, összetételét, forgási sebességét és kohéziós képességét. Ez lehet repülés vagy leszállás. Ez a misszió rendkívül pontos információt szolgáltatna a pályáról is, mivel az űrhajó jelzőként működhet, vagy rádiós transzpondert ültethet az aszteroidára.
Az aszteroida eltérítése nehéz feladat, bár a fizika elég egyszerű. Az ötlet az, hogy elcsúsztatja az aszteroidát, és kicsivel megváltoztatja pályáját. Jellemzően 30 km / s sebességgel sújtja a Földet, bár ez attól függ, hogy oldalra, fejről vagy hátulról jött-e. Vegyünk például 30 km / s-ot.
Ismerjük a Föld sugarat: 6375 km. Ha tudjuk, hogy mekkora figyelmeztetési időre van szükség - mondjuk 10 évvel -, akkor csak annyit kell tennünk, hogy felgyorsítsuk vagy lelassítsuk az aszteroidát 6375 km / 10 évvel, vagyis körülbelül 2 cm / sec. Az 1 km átmérőjű aszteroida súlya körülbelül 1,6 millió tonna. A sebesség 2 cm / s-os megváltoztatásához több mint 3 megaton energiára van szükség.
A biztonság attól függ, hogy az aszteroidákat a lehető legkorábban megtalálja. Nyilvánvaló, hogy minél több figyelmeztetési idő van, annál könnyebb a változtatást végrehajtani, mert nem kell annyira nyomja. Vagy késleltetheti a tolást, míg finomítja a pályát, vagy fejleszti a technológiát. Alternatív megoldásként a rövid figyelmeztetési idő azt jelenti, hogy el kell foglalkoznia és tolnia kell, amennyire csak lehetséges. A korai figyelmeztetés a legjobb módszer. Ahogy a mondás szól: "Az öltés idővel kilencet takarít meg."
A üstökösök a földi ütköző játék vadkártyája. Általában csak néhány hónappal fedezik fel őket, mielőtt a belső Naprendszerhez közelednének. Néhány kilométer átmérőjű és 72 km / s-ig terjedő sebességgel potenciálisan kezelhetetlen veszélyt jelentenek. Néhány évnél rövidebb figyelmeztetés esetén valószínűleg nem lenne elég idő az eltérítési misszió beindításához.
Az űrhajót szándékosan 10 km / s sebességgel zuhant a Tempel 1 üstökös magjába. Ez volt az eredmény. 2005. július 4. A NASA képe.
Tükrözésük
Az aszteroidák eltérítésére többféle mód van, bár még soha nem próbáltak meg. A megközelítések két kategóriába sorolhatók: impulzív terelők, amelyek azonnal vagy néhány másodpercen belül eldönti az aszteroidát, és a „lassú tolás” terelők, amelyek évekig gyenge erőt gyakorolnak az aszteroidára.
Az impulzív terelők kétféle változatban vannak: bombák és golyók. Mindkettő a jelenlegi technológiai képességekön belül van. Az asteroidon vagy annak közelében egy bomba elindításával az anyag felrobbant a felszínről. Az aszteroida az ellenkező irányba csapódik vissza. Miután megtudta az aszteroida tömegét, könnyű kitalálni, hogy mekkora bombát kell használni. A legnagyobb robbanásveszélyes eszközünk a nukleáris bombák. Ezek a legerősebb és legmegbízhatóbb eszközök az energiaszállításhoz, ezért a nukleáris eltérítés az előnyben részesített módszer. A nukleáris bombák százezer-szer erősebbek, mint a következő legjobb megközelítés; golyókat.
A „golyó” megközelítés szintén egyszerű. Egy nagy sebességű lövedéket ütnek be az aszteroidába. Jelenleg olyan technológiánk van, hogy néhány tonnás golyót küldünk egy aszteroidába. Ha a sebesség elég nagy lenne, ez a megközelítés többször is nagyobb löket eredményezhet, mint amit csak az ütés eredményezne, mivel az anyag nagyjából ugyanúgy fújna le az aszteroidáról, mint egy bomba. Valójában a golyó-megközelítést - a „kinetikus eltérést”, ahogy azt nevezik - valójában közvetett módon próbálták ki. 2005-ben a NASA Deep Impact űrhajóját szándékosan manőverezték a Tempel 1 üstökös útjára. A cél az volt, hogy lyukat lyukasson az üstökösön és megnézze, mi jött ki. És működött. Míg az üstökös sebességének változása túl kicsi volt a méréshez, a technika bebizonyította, hogy nyomon követhetjük és sikeresen megcélozhatjuk az aszteroidát.
A lassú tolók jelenleg nagyrészt koncepcionálisak. Ide tartoznak: ionmotorok, gravitációs traktorok és tömeghajtók. Az ötlet az, hogy az eszközt szállítsák az aszteroidára, landolják és rögzítsék, majd évekig folyamatosan tolják vagy húzzák. Ionmotorok és tömegvezetők nagy sebességgel lőtték az anyagot a felszínről. Mint korábban, az aszteroida visszacsévél. A gravitációs traktor egy ellenőrzött tömeg, amely valami ionos rázógépek segítségével eláll az aszteroidától. A traktor tömege saját gravitációjával húzza az aszteroidát. Az összes lassú tolókészülék előnye, hogy amikor az aszteroida mozog, annak helyét és sebességét folyamatosan ellenőrizni lehet, és így szükség esetén javításokat lehet végrehajtani.
NASA kép szemléltető szerkesztéssel.
Nehéz valamit egy aszteroidához rögzíteni, mert a gravitáció rendkívül gyenge, és a felület tulajdonságai valószínűleg nem ismertek. Hogyan rögzíthetsz egy gépet egy homokozóhoz? A legtöbb aszteroida forog, így a tolóerény korbácsolni fog, és ritkán fordul elő a megfelelő irányba. Az aszteroidával is el kell forognia, ez sok energiát igényel. Noha a gravitációs traktor nem szenved ezen hátrányoktól, állandó áramforrásra van szüksége. Ezek az eszközök bonyolultak. Ezeket tápellátással, vezérléssel és hosszú távú, űrben folyamatosan működőképessé kell tenni, nagyon magas rend.
Bebizonyítottuk, hogy az ionhajtóművek legalább néhány évig működhetnek az űrben, ám eddig az ionmotorok nem rendelkeznek elegendő erővel a fenyegető aszteroida elhajlásához, kivéve, ha rendkívül hosszú figyelmeztetési idő áll rendelkezésre. A hosszú figyelmeztetési idők hátránya, hogy az aszteroida pályájának bizonytalanságai lehetetlenné teszik annak biztosítását, hogy az eléri-e a Földet. Van néhány távoli, lassú elképzelés: az aszteroida fehérre festetése és a napfény sugárzási nyomásának hagyása; lézer bevezetése pályára és többszöri zappolás; egy kisebb aszteroidát elég közel tolva ahhoz, hogy gravitációs irányban elterelje azt. Amikor a csillagászok futtatják a számokat, az ötletek elmaradnak minden gyakorlati rendszertől.
A csillagászok nem csak az emberek aggódnak az aszteroida hatása miatt. A politikusokat, a sürgősségi reagáló szervezeteket és az Egyesült Nemzetek Szervezetét mind érintették. Ha el kell fordítanunk egy aszteroidát, ki fizeti érte? Ki valósítja meg az űrhajót? Ha a nukleáris bombák a legbiztosabb módja az aszteroida elhajlására, akkor tartanunk kell-e az atombombákat? Vajon más nemzetek bíznak-e az Egyesült Államokban, Izraelben, Oroszországban vagy Indiában az atomfegyverek űrbe juttatásában, akár humanitárius misszió céljából? Mi lenne, ha az aszteroida Genf felé tart, és csak az eszközünk van arra, hogy az ütközés helyét 1000 km-rel elmozdítsuk. Melyik irányt választjuk, és ki dönt? Biztosak lehetünk abban, hogy a pontos eltolást végrehajtjuk a nem tesztelt eltérítési technológiákkal?
Ha az aszteroida ütés elkerülhetetlen, mit tegyünk? Ha tudjuk, hogy hol fog eljutni, evakuáljuk az embereket a körzetből? Mennyire távolíthatjuk el őket? Ha az ütköző törmelék a légkörben marad, globális hűtés léphet fel. Ki a felelős a világ élelmiszer-ellátásáért? Ha eléri az óceánt, mekkora lesz a szökőár? Hogyan lehetünk biztosak abban, hogy az általunk előrejelzett pusztítás helyes, vagy hogy nem hagytunk figyelmen kívül valamit? Az aszteroidák valószínűleg leginkább zavaró tényezője egy teljesen új típusú katasztrófa: hogyan készüljünk fel az Egyesült Államok keleti részének (mondjuk) megsemmisítésére, amikor 20 éves figyelmeztetés van?
Ezeket és más kérdéseket ma a tudományos üléseken tárgyalják a világ minden tájáról. Szerencsére nagyon kicsi a valószínűsége annak, hogy még egy kis aszteroida a közeljövőben megüti a Földet.
Tudj meg többet: Föld közeli aszteroidák: Mik azok és honnan származnak?
David K. Lynch, PhD, csillagász és bolygótudós, Topanga-ban (Kalifornia) él. Amikor nem lóg a San Andreas hibán, vagy nem használja a Mauna Kea teleszkópokat, hegedül, gyűjt csörgőket, nyilvános előadásokat tart a szivárványokról, könyveket ír (Szín és fény a természetben, Cambridge University Press) és esszéket. Dr. Lynchs legújabb könyve a San Andreas-féle hiba útmutató. A könyv tizenkét egynapos vezetési utat tartalmaz a hiba különböző részein, és mérföldről mérföldre közúti naplókat és GPS-koordinátákat tartalmaz a hiba több száz eleméhez. Amint ez történik, a Daves-házat 1994-ben elpusztították a 6,7-es erősségű Northridge-i földrengés.