Μπορείτε να ανατινάξετε έναν αστεροειδή λίγους μόνο μήνες πριν χτυπήσει τη Γη και να αποτρέψετε το 99% της ζημιάς
Μέχρι στιγμής, η μάχη μεταξύ της ζωής στη Γη και των αστεροειδών ήταν εντελώς μονόπλευρη. Αλλά όχι για πολύ. Σύντομα, θα έχουμε τη δυνατότητα να αποτρέψουμε τους αστεροειδείς από ανεπιθύμητες συναντήσεις με τη Γη. Και ενώ η συμβατική σκέψη έχει πει ότι όσο πιο μακριά, τόσο το καλύτερο όταν πρόκειται να αναχαιτίσουμε ένα, δεν μπορούμε να υποθέσουμε ότι θα έχουμε πάντα αρκετή προειδοποίηση.
Μια νέα μελέτη λέει ότι μπορεί να είμαστε σε θέση να καταστρέψουμε με ασφάλεια δυνητικά επικίνδυνους βραχώδεις παρεμποδιστές, ακόμη και όταν πλησιάσουν στη Γη πιο κοντά από όσο θα θέλαμε.
Η ανθρωπότητα αντιμετωπίζει ένα δίλημμα σχετικά με τους αστεροειδείς. Έχουμε εντοπίσει πολλά από τα δυνητικά επικίνδυνα, αλλά όχι όλα, ειδικά τα μικρότερα. Γνωρίζουμε ότι πρέπει να υπάρχουν μικροί αστεροειδείς που δεν έχουν εντοπιστεί εκεί έξω και μπορούν ακόμα να προκαλέσουν μεγάλη ζημιά. Η πιθανή ζημιά ενός αστεροειδούς δεν οφείλεται μόνο στο μέγεθός του, αλλά και στη γωνία πρόσκρουσής του, την ταχύτητά του και την πυκνότητά του. (Ρίξτε μια ματιά στο Πανεπιστήμιο Purdue προσομοιωτής πρόσκρουσης αστεροειδών .) Ως γενικός εμπειρικός κανόνας, ένας αστεροειδής στο μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου θα μπορούσε να εξαφανίσει μια πόλη όπως η Νέα Υόρκη.
Η NASA και άλλες διαστημικές υπηρεσίες ανησυχούν όταν πρόκειται για Αντικείμενα κοντά στη Γη (NEO) και Πιθανώς Επικίνδυνα Αντικείμενα (PHO). Το Κογκρέσο των ΗΠΑ έδωσε εντολή στη NASA για τον εντοπισμό και την καταγραφή του 90% των NEO διαμέτρου 140 μέτρων (460 πόδια) ή μεγαλύτερης. Κάπου μέσα στο 2026, η NASA σχεδιάζει να εκτοξεύσει το ΝΕΟ Τοπογράφος αποστολή να βρούμε περισσότερους αστεροειδείς στη γειτονιά μας. Αλλά είναι αμφίβολο ότι θα έχουμε ποτέ μια πλήρη εικόνα όλων των αστεροειδών που θα μπορούσαν να μας βλάψουν. Το Σύμπαν είναι γεμάτο εκπλήξεις.
Η σύλληψη ενός καλλιτέχνη για έναν αστεροειδή NEO σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Πίστωση: NASA/JPL.
Η προτιμώμενη μέθοδος αντιμετώπισης ενός αστεροειδή που κατευθύνεται προς τη Γη είναι να τον εκτρέψουμε ως ένα κομμάτι χρησιμοποιώντας ένα μη εκρηκτικό κινητικό κρουστικό εκκρεμές . Αλλά χρειαζόμαστε εκ των προτέρων προειδοποίηση για την προσέγγιση του αστεροειδούς για να το κάνουμε αυτό. Εάν γνωρίζουμε δεκαετίες νωρίτερα ότι ένας αστεροειδής βρίσκεται σε τροχιά πρόσκρουσης στη Γη, τότε δεν χρειάζεται παρά να εκτοξεύσουμε ένα κρουστικό εκκρεμές χαμηλής μάζας. Τι γίνεται όμως αν ένας αστεροειδής κατευθύνεται κατευθείαν προς τη Γη και δεν έχουμε αρκετό χρόνο αναμονής; Τι θα συμβεί αν έχουμε λιγότερο από ένα χρόνο μέχρι την επίπτωση;
«Αν εντοπίσαμε ένα επικίνδυνο αντικείμενο που προοριζόταν να χτυπήσει τη Γη πολύ αργά για να το εκτρέψουμε με ασφάλεια, η καλύτερη επιλογή που θα απομένει θα ήταν να το σπάσουμε τόσο καλά που τα θραύσματα που θα προκύψουν θα έλειπαν σε μεγάλο βαθμό από τη Γη».
Συν-συγγραφέας της μελέτης Michael Owen, Lawrence Livermore National Laboratory.
Θα πρέπει να ανατινάξουμε ό,τι καλύτερο μπορούμε και να ελπίζουμε ότι τα θραύσματα δεν θα χτυπήσουν τη Γη.
Αλλά η ανατίναξη ενός αστεροειδούς καθώς πλησιάζει τη Γη είναι ένας επικίνδυνος ελιγμός. Ο αστεροειδής θα μπορούσε να χωριστεί σε ένα επικίνδυνο σμήνος θραυσμάτων. Υπάρχει επίσης μια σειρά από τεχνικούς κινδύνους. Η προσάρτηση ενός εκρηκτικού πυρηνικού μηχανισμού σε έναν πύραυλο και η εκτόξευση του στο διάστημα δεν είναι χωρίς κινδύνους.
Μια ομάδα ερευνητών δημοσίευσε μια μελέτη που εμβαθύνει στο θέμα. Έχει τίτλο « Τελευταίες διαταραχές μικρών σωμάτων για πλανητική άμυνα » και δημοσιεύεται στο περιοδικό Acta Astronautica. Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Patrick King από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins. Στη μελέτη, ο όρος «τελευταίος χρόνος» αναφέρεται σε λιγότερο από ένα έτος από τον αντίκτυπο.
Η ανατίναξη ενός αστεροειδούς μπορεί να μην είναι τόσο δύσκολη, κατά κάποιο τρόπο. Σε αυτή τη μελέτη, οι συγγραφείς ήθελαν να επικεντρωθούν σε αυτό που συμβαίνει μετά την ανατίναξη ενός ατόμου. Τι συμβαίνει με όλα τα θραύσματα; «Η εστίασή μας είναι να παρακολουθούμε με υψηλό βαθμό ακρίβειας τις τροχιές των θραυσμάτων μετά τη διαταραχή ενός επικίνδυνου σώματος σε τροχιά πρόσκρουσης της Γης, και εάν οδηγήσουν σε γήινες κρούσεις, υπολογίστε την κλίμακα των συνεπειών», γράφουν. . Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό δεδομένου ότι τόσοι πολλοί αστεροειδείς είναι τύπου «μπάζα-σωρό» και συγκρατούνται μόνο χαλαρά μεταξύ τους.
Η μελέτη προσομοίωσε έναν αστεροειδή 100 μέτρων που πλησίαζε τη Γη και στη συνέχεια διαταράχθηκε με έναν εκρηκτικό μηχανισμό ενός μεγατόνων. Ο εκρηκτικός μηχανισμός δεν θα χτυπούσε πραγματικά τον αστεροειδή, θα πυροδοτηθεί λίγα μέτρα πάνω από την επιφάνεια. Μια τέτοια έκρηξη δεν εξαφανίζει τον αστεροειδή. απλώς το σπάει σε μικρότερα κομμάτια, τα οποία θα πρέπει να αποτελούν λιγότερη απειλή εάν όλα πάνε καλά.
Ο αστεροειδής Bennu χρησιμοποιήθηκε σε αυτές τις προσομοιώσεις επειδή είναι τόσο καλά μελετημένος. Σε αυτήν την εικόνα, ο Bennu φαίνεται από απόσταση 24 km (15) μιλίων που καταγράφηκε από την PolyCam στο OSIRIS-REx. Η εικόνα είναι ένα μωσαϊκό κατασκευασμένο από 12 εικόνες. Πίστωση εικόνας: NASA/Goddard/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
Επίσης προσομοίωσαν πέντε διαφορετικά σενάρια πρόσκρουσης βασισμένα σε πέντε πραγματικούς αστεροειδείς. Επέλεξαν τον Apophis και τον Bennu επειδή και οι δύο αυτοί αστεροειδείς είναι τόσο καλά μελετημένοι. Η ομάδα επέλεξε 343158 Μαρσύας επειδή έχει ανάδρομη τροχιά και έχει πολύ υψηλή σχετική ταχύτητα, και επίσης πέρασε σε απόσταση 0,5 AU από τη Γη, καθιστώντας το ένα ενδιαφέρον και ακραίο σενάριο. Διάλεξαν 5496 1973 ΝΑ (ένας μικρότερος πλανήτης) λόγω της πολύ κεκλιμένης τροχιάς του και επειδή πέρασε εντός 0,08 AU το 1973. Χρησιμοποίησαν επίσης το PDC 2019, τον υποθετικό αστεροειδή που χρησιμοποιήθηκε στο Διάσκεψη Πλανητικής Άμυνας 2019 .
Αυτός ο πίνακας από τη μελέτη περιγράφει ορισμένες από τις προϋποθέσεις για κάθε σενάριο επιπτώσεων. Πίστωση εικόνας: King et al 2021.
Το αποτέλεσμα της προσομοίωσης είναι ελπιδοφόρο.
«Μία από τις προκλήσεις στην αξιολόγηση της διαταραχής είναι ότι πρέπει να μοντελοποιήσετε όλες τις τροχιές των θραυσμάτων, κάτι που είναι γενικά πολύ πιο περίπλοκο από το να μοντελοποιήσετε μια απλή απόκλιση», είπε ο κύριος συγγραφέας King σε μια δελτίο τύπου . «Παρόλα αυτά, πρέπει να προσπαθήσουμε να αντιμετωπίσουμε αυτές τις προκλήσεις εάν θέλουμε να αξιολογήσουμε τη διαταραχή ως πιθανή στρατηγική».
Η ομάδα προσομοίωσε τον αστεροειδή των 100 μέτρων σε πέντε διαφορετικά σενάρια. Και στα πέντε σενάρια, η συσκευή διακοπής πυροδοτήθηκε όταν ο αστεροειδής ήταν δύο μήνες μακριά από τη Γη. Επίσης και στα πέντε, το 99,9% της μάζας του αστεροειδούς έχασε τη Γη.
Η υδροπροσομοίωση στο Spheral παρείχε τη βάση για την ανάλυση: 1 Megaton σε απόσταση λίγων μέτρων από έναν αστεροειδή διαμέτρου 100 μέτρων (με σχήμα Bennu). Τα χρώματα δηλώνουν ταχύτητες. Ο μύθος είναι cm/us, που ισοδυναμεί με 10 km/s. Πίστωση εικόνας: King et al 2021
Αυτή η μελέτη δεν αλλάζει το γεγονός ότι προτιμώνται οι κινητικές κρούσεις όταν πρόκειται για εκτροπή αστεροειδών. Όσο πιο μακριά βρίσκεται ένας αστεροειδής όταν εντοπιστεί, τόσο το καλύτερο. Ένα μικρότερο κινητικό κρουστικό εκκρεμές είναι αρκετό. Αλλά αυτή η μελέτη απευθύνεται σε μικρά σώματα τελευταίας εποχής. Δεν υπάρχει αρκετός χρόνος για την εκτόξευση ενός κινητικού κρουστικού εκκρεμούς με αρκετή μάζα, εάν δεν έχουμε αρκετό χρόνο παράδοσης.
Αλλά δείχνει ότι οι πυρηνικές συσκευές μπορούν να αποτελέσουν μέρος του οπλοστασίου της ανθρωπότητας στον αγώνα κατά των αστεροειδών.
«Εστιάσαμε στη μελέτη των «όψιμων» διαταραχών, που σημαίνει ότι το σώμα πρόσκρουσης διασπάται λίγο πριν χτυπήσει», είπε. «Όταν έχετε άφθονο χρόνο - συνήθως χρονοδιαγράμματα δεκαετιών - είναι γενικά προτιμότερο να χρησιμοποιούνται κινητικά κρουστικά για την εκτροπή του κρουστικού σώματος».
Ωστόσο, αυτή η μελέτη επικεντρώνεται σε καθυστερημένες διακοπές, καταστάσεις όπου δεν έχουμε αρκετό χρόνο για να στείλουμε έναν κρουστικό παράγοντα. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις συνέπειες του θρυμματισμού ενός αστεροειδούς που πλησιάζει σε κομμάτια. Για να τους βοηθήσει να κατανοήσουν όλα αυτά, ο συν-συγγραφέας της μελέτης Michael Owen έγραψε ένα κομμάτι λογισμικού που ονομάζεται Spheral. Ο Spheral ήταν σε θέση να μοντελοποιήσει όχι μόνο την πυρηνική διάσπαση του αστεροειδούς αλλά και όλα τα θραύσματα που προέκυψαν.
Αυτό το βίντεο δείχνει την υδροπροσομοίωση στο Spheral που παρείχε τη βάση για την εργασία. Πίστωση: King et al 2021.
Μετά την έκρηξη, τα θραύσματα υποβλήθηκαν το ένα στη βαρύτητα του άλλου και στη βαρύτητα της Γης, της Σελήνης και του Ήλιου. Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα θραύσματα σχημάτισαν ένα συνεκτικό ρεύμα στο διάστημα.
«Αν εντοπίσαμε ένα επικίνδυνο αντικείμενο που προοριζόταν να χτυπήσει τη Γη πολύ αργά για να το εκτρέψουμε με ασφάλεια, η καλύτερη επιλογή που θα απομένει θα ήταν να το σπάσουμε τόσο καλά τα θραύσματα που θα προκύψουν θα έλειπαν σε μεγάλο βαθμό τη Γη», είπε ο Όουεν. «Αυτή είναι μια περίπλοκη τροχιακή ερώτηση όμως - εάν χωρίσετε έναν αστεροειδή σε κομμάτια, το προκύπτον σύννεφο θραυσμάτων θα ακολουθήσει το καθένα τη δική του διαδρομή γύρω από τον ήλιο, αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους και με τους πλανήτες βαρυτικά. Αυτό το σύννεφο θα τείνει να εκτείνεται σε ένα καμπύλο ρεύμα θραυσμάτων γύρω από την αρχική διαδρομή στην οποία βρισκόταν ο αστεροειδής. Το πόσο γρήγορα εξαπλώθηκαν αυτά τα κομμάτια (σε συνδυασμό με πόσο καιρό μέχρι το σύννεφο να διασχίσει το μονοπάτι της Γης) μας λέει πόσα θα χτυπήσουν τη Γη».
Η NASA πρόκειται να δοκιμάσει τη μέθοδο κινητικού κρουστικού εκκρεμούς προστασίας από αστεροειδείς με την αποστολή διπλής δοκιμής ανακατεύθυνσης αστεροειδών (DART). Η κυκλοφορία του έχει προγραμματιστεί για τις 24 Νοεμβρίου 2021.
Το «Διπλό» στο όνομα αναφέρεται στον διπλό αστεροειδή Δίδυμο. Ο Δίδυμος έχει διάμετρο περίπου 780 μέτρα, αλλά έχει έναν μικρό σύντροφο που ονομάζεται Διδύμου. Το Didymoon είναι ο στόχος του DART και έχει διάμετρο μόνο περίπου 160 μέτρα. Οι περισσότεροι από τους αστεροειδείς που αποτελούν απειλή είναι παρόμοιου μεγέθους με το Didymoon. Το ίδιο το διαστημικό σκάφος DART είναι το κινητικό κρουστικό εκκρεμές και θα σταλεί να συγκρουστεί με το Didymoon ενώ ευαίσθητα τηλεσκόπια παρακολουθούν και βλέπουν τι συμβαίνει.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για το διαστημόπλοιο της NASA για τη δοκιμή ανακατεύθυνσης διπλού αστεροειδούς (DART) που επιταχύνει προς το μικρότερο από τα δύο σώματα στο σύστημα αστεροειδών του Διδύμου. Πιστώσεις: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
Αλλά δεν υπάρχει πραγματικός τρόπος για να δοκιμάσετε έναν πυρηνικό πυροκροτητή σε έναν αστεροειδή. Ίσως στο μέλλον, θα μπορούσαμε να δοκιμάσουμε ένα σε έναν αστεροειδή που πλησιάζει έναν άλλο πλανήτη. Οι επιστημονικής φαντασίας μπορούν εύκολα να το οραματιστούν. Αλλά οι πραγματικές δοκιμές σε έναν αστεροειδή οπουδήποτε κοντά στη Γη είναι κακή ιδέα. Πάρα πολλά πράγματα μπορεί να πάνε στραβά. Ο κόσμος δεν θα το δεχόταν ποτέ.
Προς το παρόν, πρέπει να βασιστούμε σε προσομοιώσεις όπως αυτές σε αυτήν τη μελέτη, και μελλοντικές μελέτες που βασίζονται σε αυτήν και την τελειοποιούν.
«Η ομάδα μας συνεχίζει να βελτιώνει τις προσεγγίσεις μοντελοποίησης για την πυρηνική εκτροπή και διαταραχή, συμπεριλαμβανομένων των συνεχών βελτιώσεων στη μοντελοποίηση εναπόθεσης ενέργειας ακτίνων Χ, η οποία θέτει τις αρχικές συνθήκες εκτόξευσης και σοκ για ένα πρόβλημα πυρηνικής διαταραχής», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Bruck Syal. 'Αυτή η τελευταία εργασία είναι ένα σημαντικό βήμα για να καταδείξουμε πώς τα σύγχρονα πολυφυσικά μας εργαλεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προσομοίωση αυτού του προβλήματος σε πολλαπλά σχετικά καθεστώτα φυσικής και χρονοδιαγράμματα.'