Is Planetary Defense PI in die lug?
In Februarie 2013 het lugkykers regoor die wêreld hul aandag gevestig op asteroïde 2012 DA14, 'n kosmiese rots van ongeveer 150 voet (50 meter) in deursnee wat nader aan die aarde sou vlieg as die ruimtetuig wat vir ons satelliet-TV bring.
Min het hulle besef toe hulle voorberei het vir die eens-in-verskeie-dekades gebeurtenis dat nog 'n stukkie hemelse puin na die Aarde toe storm, met 'n meer direkte opskrif. Op 15 Februarie 2013 het die Chelyabinsk-meteoor, 'n asteroïde van ongeveer 62 voet (19 meter) deursnee oor die stad Chelyabinsk, Rusland, ontplof toe dit teen 'n vlak hoek die aarde se atmosfeer binnegekom het. Die ontploffing het vensters gebreek en geboue beskadig, en byna tweeduisend mense is beseer, hoewel gelukkig niemand gesterf het nie.
"Dit het geblyk dat twee heeltemal onafhanklike asteroïdes teen daardie dag sou kom," het Philip Lubin, UC Santa Barbara professor in fisika, en een van die vele wetenskaplikes wat 2012 DA14 se naby-Aarde ontmoeting verwag, gesê. “Een van hulle wat ons geweet het, gaan die aarde mis. Die ander een, ons het nie eers geweet dit kom nie.”
Vir Lubin en wetenskaplikes soos hy beklemtoon voorvalle soos hierdie die belangrikheid van robuuste planetêre verdediging - die opsporing, opsporing, karakterisering en uiteindelik verdediging teen potensieel gevaarlike asteroïdes en komete. Stadsbedreigende gebeurtenisse soos Chelyabinsk is skaars en vind ongeveer een keer elke 50 tot 100 jaar plaas, maar hulle is potensieel verwoestend. Die mees onlangse van hierdie gebeurtenisse was die Tunguska-gebeurtenis, 'n luguitbarsting oor Oos-Siberië in 1908, wat honderde vierkante myl van die woud platgevee het. Nog skaarser, maar nietemin moontlik, is voorwerpe wat massa-uitwissing bedreig, soos die Chicxulub-impakhouer, wat die dinosourusse sowat 66 miljoen jaar gelede uitgewis het, of die meer onlangse (12,800 XNUMX jaar gelede) luguitbarsting wat wydverspreide verbranding en die begin van 'n "impakwinter" genaamd die Jonger Dryas.
Krediet: Alexander Cohen
'n Mens kan egter nie die moontlikheid van groter voorwerpe in die nabye toekoms ongemaklik naby die Aarde afslaan nie: Apophis, met sy 1,214 370 voet (13 meter) deursnee, sal 'n noue pas maak op Vrydag die XNUMXth in April 2029, terwyl Bennu, met 1,608 490 voet (2036 m) in deursnee, na verwagting 'n soortgelyke pas in XNUMX sal uitvoer. Alhoewel daar nie verwag word dat hulle die aarde sal tref nie, kan selfs relatief klein veranderinge in hul wentelbaan veroorsaak dat hulle gravitasie-sakke binnedring "sleutelgate" genoem wat hulle op 'n meer direkte baan na die aarde kan plaas.
"As dit deur die gravitasie-sleutelgat gaan, sal dit gewoonlik die aarde in die volgende rondte tref," het Lubin gesê.
Strategieë vir planetêre verdediging het gevorder van navorsing na beter metodes om die bedreigings te verstaan, tot pogings om potensiële gevare af te buig en hul wentelbane te verander, insluitend 'n strategie wat ontwikkel is deur Lubin se groep, wat die gebruik van lasers voorgestel het om bedreigende voorwerpe uit die aarde se pad te stoot. (Sien hul webwerf vir meer inligting oor laser-gebaseerde planetêre verdediging: www.deepspace.ucsb.edu/projects/directed-energy-planetary-defense)
In twee vraestelle oor die onderwerp van terminale planetêre verdediging by die joernaal ingedien Vooruitgang in ruimtenavorsing, vergesel van 'n opinie stuk gepubliseer in Scientific American, Lubin en mede-navorser Alexander Cohen lê 'n meer proaktiewe metode uit om gevaarlike buiteaardse ruimterommel te hanteer. Die projek word PI genoem, wat liefdevol voor staan Pulveriseer It.
Voorbereiding vir die onvermydelike – doen of moenie?
"Terwyl ons dikwels sê dat niks in die lewe seker is behalwe dood en belasting nie, kan ons beslis ook menslike uitwissing by hierdie lys voeg," het Lubin gesê. “Daar is 'n groot asteroïde of komeet wat in ons sonnestelsel skuil met 'Aarde' daarop geskryf. Ons weet net nie waar dit is of wanneer dit sal tref nie.”
In die afgelope 113 jaar is die Aarde getref deur twee groot asteroïdes wat die lewens van miljoene kon bedreig het as hulle oor 'n groot stad getref het. Die mensdom was egter gelukkig. In die lig van hierdie baie werklike bedreiging is dit tyd om ernstig te beplan en 'n planetêre verdedigingsprogram uit te voer, sê die navorsers. PI maak voorsiening vir 'n logiese en koste-effektiewe benadering tot die uiteindelike omgewingsbeskermingsprogram.
Verdeel en oorwin
Die sleutel tot die PI-strategie is die ontplooiing van 'n reeks penetratorstawe, moontlik gevul met plofstof, wat in die pad van die asteroïde gelê word om die dreigende voorwerp te "sny en in blokkies te sny". Die penetratorstawe - ongeveer 4-12 duim (10-30 cm) in deursnee en ses tot tien voet lank - fragmenteer die asteroïde of komeetkern terwyl dit teen uiterste spoed in hulle vasval.
In plaas daarvan om die voorwerp af te buig, is die strategie van kardinale belang om die Aarde te laat tref, het die navorsers gesê, maar eers om die asteroïde in kleiner stukke uitmekaar te haal - gewoonlik so groot soos 'n huis - en die fragmente die Aarde se atmosfeer te laat binnedring. Die atmosfeer kan dan die energie absorbeer en die huisgrootte stukke verder verdamp tot klein rommel wat nie die grond tref nie.
Aangesien die oorspronklike asteroïde nou die atmosfeer binnegaan as 'n groot, verspreide wolk van klein fragmente, versprei hulle die energie van die impak ruimtelik en tydelik, wat die ontploffingsgolwe wat deur elke fragment geskep word, dekorreleer. Dit verminder die bedreiging aansienlik van katastrofies tot meer van 'n "vuurwerkvertoning", kompleet met lig en klank.
"As jy die groot gebeurtenisse, wat gevaarlik is, kan verminder tot 'n klomp klein gebeurtenisse wat skadeloos is, het jy uiteindelik die bedreiging versag," het Cohen gesê.
"Wat uniek is aan hierdie metode, is dat jy ongelooflik kort reaksietye kan hê," het Lubin bygevoeg. "'n Probleem wat ander tegnieke soos asteroïde-afbuigmetodes het, is dat hulle erg beperk is in hul reaksietye. Met ander woorde, hulle maak staat daarop om 'n bate te kry om die bedreiging tot by die asteroïde af te buig lank voordat dit naby die Aarde kom.”
In plaas daarvan onderskep die PI "sny en dice" metode asteroïdes of komete soos hulle die Aarde nader en kan ontplooi word deur lanseervoertuie wat vandag reeds bestaan, soos bv. SpaceXse Falcon 9 en NASA'N SLS vir groter teikens. Volgens die fisici se berekeninge kan kleiner teikens soos die Chelyabinsk-meteoor net minute voor impak onderskep word deur baie kleiner lanseerders soortgelyk aan ICBM-onderskeppers te gebruik, terwyl teikens wat 'n ernstiger bedreiging inhou, soos Apophis, net 10 dae voor impak onderskep kan word . Versagtingstye wat so kort is, is heeltemal ongekend, volgens die navorsers.
Die beste verdediging is 'n goeie oortreding
Nog 'n deel van die program is om 'n proaktiewe benadering tot die beskerming van ons planeet te oorweeg, het die navorsers gesê.
"Soveel soos ons ingeënt word om toekomstige siektes te voorkom, soos ons nou so pynlik bewus is, kan ons die planeet inent deur die penetrator-skikkings soos die naalde van 'n entstofskoot te gebruik om 'n katastrofiese lewensverlies in die toekoms te voorkom," het Lubin gesê .
In hierdie benadering kan dieselfde stelsel gebruik word om bedreigende voorwerpe soos Apophis en Bennu proaktief uit te skakel om toekomstige geslagte te beskerm.
"Dit word nie goed besef dat groot en bedreigende voorwerpe soos die Apophis en Bennu asteroïdes uiters ernstig is nie," het hy voortgegaan. "Sou hulle toeslaan, het elkeen van hulle 'n energie by impak gelykstaande aan almal van die kernwapens op aarde saam. Stel jou voor dat al die Aarde se kernarsenaal binne 'n paar sekondes ontplof word. Met PI kan ons hierdie scenario voorkom.”
Hierdie nuwe benadering, volgens Lubin en Cohen, kan planetêre verdediging redelik haalbaar en "maklik soos PI" maak en sal voorsiening maak vir 'n logiese padkaart na 'n robuuste planetêre verdedigingstelsel.
"Buitengewoon vinnige reaksie is moontlik," het Lubin gesê. “Ons sien geen tegnologiese vertonings nie. Dit is sinergisties met die huidige generasie lanseervoertuie en ander wat uitkom.” Boonop, het Lubin bygevoeg, die metode "sal in groot sinergie wees met toekomstige maanoperasies," met die maan wat moontlik as 'n "voorwaartse basis van bedrywighede" optree.
"Die mensdom kon uiteindelik sy lot beheer en 'n toekomstige massa-uitwissing voorkom soos dié van die vorige huurders van die Aarde wat nie met planetêre verdediging gesteur het nie, die dinosourusse."
Om te sien hoe hierdie stelsel werk, besoek die UCSB Eksperimentele Kosmologie-groep PI-Terminal Planetary Defence-projekbladsy.
Navorsing in hierdie projek is ook gedoen deur Jeeya Khetia, Tegan Costa, Hannah Shabtian, Dharv Patel, Alok Thakrar, Alex Korn en Kellan Colburn.
