Obsah
Můžeme udělat něco s asteroidem, který je určen k zasažení Země? Odpověď zní, ano, za předpokladu, že je dostatečně malá a že máme dost času na to, abychom poslali kosmickou loď, aby ji odklonila. Jak uvidíme, čím déle máme varování, tím větší asteroid budeme moci zvládnout. Mnoho aspektů zmírnění dopadu asteroidů bylo shrnuto ve zprávě Spaceguard. V nedávné době NASA také dokončila studii a používá ji kongres k rozhodnutí, jaké kroky mohou a měly by učinit USA a další národy.
Astronomové strávili spoustu času snahou přijít na to, jak zachránit Zemi před dopadem asteroidů. Nejprve musíte najít všechny asteroidy, vypočítat jejich oběžné dráhy a zjistit, které z nich se nebezpečně přibližují Zemi. Jakmile znáte orbitu, můžete zjistit, kdy zasáhne. To vám řekne, kolik času varování máte. A konečně, pokud dokážete zjistit hmotnost asteroidu, můžete si spočítat, jak těžké ho musíte tlačit, abyste mohli změnit svou oběžnou dráhu natolik, aby minula Země. Hollywoodská představa o odeslání bomby na „vybuchnutí“ je nereálná, protože současná nosná vozidla nemohou nést dostatečně velkou bombu. Kromě toho, místo jednoho velkého těla, můžete skončit s mnoha malými fragmenty směřujícími k Zemi.
Nalezení je
Najít asteroidy je poměrně snadné. První z nich byl nalezen Giuseppe Piazzi v roce 1801. Několik observatoří se v současné době věnuje hledání asteroidů a jejich sledování (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS a další). V současné době bylo nalezeno asi 80% asteroidů s průměrem větším než 1 km. Žádný z nich nemá orbity, které by je přivedly k pozemskému býčímu oku. V roce 2004 byl objeven asteroid o velikosti 250 m, který by měl projít blízko Země 13. dubna 2029 (pátek 13.!). Pojmenovaná Apophis, pravděpodobnost dopadu asteroidu je 1 z 45 000 a očekává se, že se v příštích letech zdokonalí na oběžné dráze. Asteroid 1950 DA se v roce 2880 velmi přiblíží k Zemi. Vzhledem k nejistotám na jeho oběžné dráze zůstává dopad možný.
Pokud jde o dopady na asteroidy, na velikosti záleží. Asteroidy o průměru menším než asi 10 metrů jsou malou hrozbou, protože se v atmosféře rozpadnou nebo spálí. Ti s průměrem větším než asi 5 km jsou příliš velcí, abychom s tím mohli něco udělat. Toto jsou pouze odhady, protože je důležitá hmotnost, ne průměr. Některé asteroidy jsou „štěrkové hromady“, volně konsolidované sbírky menších těl, které drží pohromadě slabá gravitace asteroidů. Ostatní jsou tvrdé, husté skály jako chondrity a žehličky. Zhruba řečeno, rozsah velikosti, na kterém záleží, je v rozmezí 10 až 5 000 metrů v průměru. Takže přemýšlejte o skalách mezi velikostí vašeho domu a Mt. Rushmore.
Je-li nalezen asteroid, na kterém je napsáno jméno Země, je toho ještě třeba udělat. Není známo, že oběžné dráhy mají nekonečnou přesnost, vždy existují malé nejistoty. Opravdu to zasáhne Zemi, nebo bezpečně zazáří zip s námi pár tisíc kilometrů? (několik tisíc kilometrů je velmi, velmi blízko!) Zatímco někteří astronomové pracují na zpřísnění přesnosti oběžné dráhy, jiní se budou snažit změřit hmotnost asteroidů.
Měření je
To je složité. I v největším dalekohledu není většina asteroidů na noční obloze nic jiného než světelné body. Nevidíme jejich skutečnou velikost a strukturu, pouze jejich barvu a jas. Z těchto a hádání, pokud jde o hustotu asteroidu, můžeme odhadnout hmotnost. Nejistoty jsou však příliš velké na to, aby vznikly spolehlivé vychylovací mise. Dalším krokem tedy bude poslat kosmickou loď na asteroid, aby změřila jeho hmotnost a další vlastnosti, jako je tvar, hustota, složení, rychlost rotace a soudržnost. Mohlo by to být letadlo nebo přistávací modul. Taková mise by také poskytla extrémně přesné informace o oběžné dráze, protože kosmická loď by mohla působit jako maják nebo vysílat radio transpondér na asteroidu.
Odchylování asteroidu je těžká část, i když fyzika je docela jednoduchá. Cílem je vtáhnout asteroid a změnit jeho orbitu o malé množství. Typicky by to zasáhlo Zemi rychlostí přibližně 30 km / s, i když by to záleželo na tom, zda přišlo na stranu, čelem nebo zezadu. Jako příklad si vezměme 30 km / s.
Známe poloměr Země: 6375 km. Pokud víme, kolik času na varování má dopad - řekněme 10 let -, pak musíme jen zrychlit nebo zpomalit asteroid o 6375 km / 10 let, nebo asi 2 cm / s. Asteroid o průměru 1 km váží asi 1,6 milionu tun. Změna rychlosti o 2 cm / s vyžaduje více než 3 megatony energie.
Bezpečnost závisí na nalezení asteroidů co nejdříve. Samozřejmě, čím více času varování máte, tím snazší je provést změnu, protože nemusíte tlačit tak tvrdě. Nebo můžete oddálit tlačení, zatímco zdokonalujete orbitu nebo vyvíjíte technologii. Krátká doba varování také znamená, že musíte být zaneprázdněni a tlačit tak tvrdě, jak jen můžete. Nejlepší přístup je včasné varování. Jak se říká, „Steh v čase ušetří devět.“
Komety jsou divokou kartou pozemské hry dopadu. Obvykle se objevují pouze několik měsíců před tím, než se přiblíží k vnitřní sluneční soustavě. S průměry několika kilometrů a rychlostmi až 72 km / s představují potenciálně nezvládnutelnou hrozbu. Při méně než několika letech varování by pravděpodobně nebyl dostatek času na vychylování vychylovací mise.
Kosmická loď byla úmyslně narazena do jádra komety Tempel 1 rychlostí přibližně 10 km / s. To byl výsledek. 4. července 2005. Obrázek NASA.
Odchylování je
Existuje několik způsobů, jak odklonit asteroidy, ačkoli žádný nebyl nikdy vyzkoušen. Tyto přístupy se dělí do dvou kategorií - impulzivní deflektory, které okamžitě a během několika sekund vrazí asteroidy „s pomalým tlakem“, které na asteroid působí mnoho let slabou silou.
Impulzní deflektory se vyskytují ve dvou variantách: bomby a kulky. Oba jsou v rámci současných technologických možností. Vypuštěním bomby na nebo poblíž asteroidu je materiál foukán z povrchu. Asteroid se vrací opačným směrem. Jakmile je známa hmotnost asteroidu, je snadné zjistit, jak velká bomba se použije. Největší výbušná zařízení, která máme, jsou jaderné bomby. Jsou nejenergičtějším a nejspolehlivějším prostředkem pro dodávání energie, a proto je preferovaným přístupem jaderná výchylka. Jaderné bomby jsou stovky tisíckrát silnější než další nejlepší přístup; kulky.
Přístup „odrážky“ je také jednoduchý. Do asteroidu se vrazí vysokorychlostní projektil. V současné době máme technologii k odeslání kulky o hmotnosti několika tun do asteroidu. Pokud by byla rychlost dostatečně vysoká, mohl by tento přístup přinést tlaky několikrát větší, než co by vyplynulo z dopadu samotného, protože materiál by byl vyfukován z asteroidu stejným způsobem jako bomba. Ve skutečnosti byl kulkový přístup - „kinetická výchylka“, jak se nazývá - ve skutečnosti zkoušen nepřímým způsobem. V roce 2005 byla kosmická loď Deep Impact od NASA úmyslně manévrována do cesty komety Tempel 1. Účelem bylo vyrazit do komety díru a zjistit, co vyšlo. A fungovalo to. Zatímco změna rychlosti komety byla příliš malá na to, aby byla měřena, technika prokázala, že můžeme sledovat a úspěšně zacílit na asteroid.
Pomalé tlaky jsou v současné době z velké části koncepční. Zahrnují: iontové motory, gravitační traktory a hromadné ovladače. Záměrem je transportovat zařízení k asteroidu, přistát a připojit se k němu, a pak tlačit nebo táhnout nepřetržitě po mnoho let. Iontové motory a hromadní řidiči stříleli materiál vysokou rychlostí z povrchu. Jako dříve, asteroid se vrací. Gravitační traktor je řízená hmota, která stojí mimo asteroid pomocí něco jako iontový thruster. Hmotnost traktoru táhne asteroid pomocí vlastní gravitace. Výhodou všech pomalých tlačných zařízení je to, že při pohybu asteroidu lze průběžně sledovat jeho umístění a rychlost a v případě potřeby je tedy možné provádět korekce.
Obrázek NASA s ilustrativními úpravami.
Připojit něco k asteroidu je obtížné, protože gravitace je extrémně slabá a vlastnosti povrchu nemusí být známy. Jak byste připevnili stroj na hromadu písku? Většina asteroidů se otáčí a tlačný stroj by se tak bičoval a zřídka by směřoval správným směrem. Rovněž by se muselo točit s asteroidem, a to vyžaduje energii, spoustu. Zatímco gravitační traktor tyto nevýhody netrpí, potřebuje stabilní zdroj energie. Všechna tato zařízení jsou komplikovaná. Musí být poháněny, ovládány a musí být provozovány dálkově ve vesmíru po mnoho let, což je velmi vysoká objednávka.
Ukázali jsme, že iontové motory mohou pracovat alespoň několik let ve vesmíru, ale iontové motory zatím nemají dostatečnou sílu, aby odklonuly hrozící asteroid, pokud nebude existovat mimořádně dlouhá doba varování. Nevýhodou dlouhých varovných časů je, že nejistoty na oběžné dráze asteroidů znemožňují zajistit, aby zasáhly Zemi. Existuje několik vzdálených konceptů pomalého tlačení: malování asteroidu bílé a nechání slunečního světla vyvíjet tlak záření; nasadit laser na oběžné dráze a mnohokrát jej zapnout; tlačí menší asteroid dostatečně blízko, aby ho gravitačním způsobem odklonilo. Když však astronomové počítají čísla, tyto myšlenky postrádají jakýkoli praktický systém.
Astronomové nejsou jediní lidé, kteří se obávají dopadů asteroidů. Jedná se o politiky, organizace pro reakci na mimořádné situace a OSN. Pokud musíme odklonit asteroid, kdo za to zaplatí? Kdo vlastně spustí kosmickou loď? Pokud jsou jaderné bomby nejjistějším způsobem, jak odklonit asteroid, musíme držet jaderné bomby po ruce? Budou jiné národy důvěřovat USA, Izraeli, Rusku nebo Indii, aby do vesmíru daly jaderné zbraně, a to i pro humanitární misi? Co když asteroid míří do Ženevy a my máme jen prostředky k posunutí místa dopadu o 1000 km. Kterým směrem zvolíme a kdo se rozhodne? Můžeme si být jisti, že provedeme přesný posun pomocí netestovaných vychylovacích technologií?
Pokud je zásah asteroidu nevyhnutelný, co děláme? Pokud víme, kam to udeří, evakuujeme lidi z oblasti? Jak daleko je posuneme? Pokud dopadové úlomky zůstanou v atmosféře, může dojít ke globálnímu ochlazení. Kdo má na starosti světové zásobování potravinami? Pokud zasáhne oceán, jak velká bude tsunami? Jak si můžeme být jisti, že devastace, kterou předpovídáme, je správná nebo že jsme něco přehlédli? Snad nejznepokojivější ze všech, dopady asteroidů jsou zcela nový druh katastrofy: jak se připravujeme na zničení (řekněme) východních USA, když máme 20 let varování?
O těchto a dalších otázkách se dnes diskutuje na vědeckých setkáních po celém světě. Šance, že v dohledné budoucnosti zasáhne na Zemi i malý asteroid, jsou velmi malé.
Další informace: Asteroidy blízké Země: Co jsou zač a odkud pocházejí?
David K. Lynch, PhD, je astronom a planetární vědec žijící v Topanga v Kalifornii. Když se neobejde kolem San Andreasovy chyby nebo nepoužívá velké dalekohledy na Mauna Kea, hraje na housle, sbírá chřestýši, veřejně přednáší o duších a píše knihy (Color and Light in Nature, Cambridge University Press) a eseje. Poslední kniha Dr. Lynchse je Field Guide to San Andreas Fault. Kniha obsahuje dvanáct jednodenních jízd po různých částech poruchy a zahrnuje stovky poruchových záznamů a silniční záznamy a kilometry. Jak se to stalo, Davesův dům byl zničen v roce 1994 zemětřesením o velikosti 6,7 Northridge.