Je planetární obrana PI na obloze?
V únoru 2013 obrátili pozorovatelé oblohy z celého světa svou pozornost k asteroidu 2012 DA14, kosmické hornině o průměru asi 150 stop (50 metrů), která měla letět blíže k Zemi než kosmická loď, která nám přináší satelitní TV.
Když se připravovali na událost, která se stane jednou za několik desetiletí, ani si neuvědomovali, že se k Zemi řítí další kousek nebeských trosek s přímějším směrem. 15. února 2013 vybuchl nad městem Čeljabinsk v Rusku Čeljabinský meteor, asteroid o průměru 62 stop (19 metrů), když v mělkém úhlu vstoupil do zemské atmosféry. Výbuch rozbil okna a poškodil budovy a téměř dva tisíce lidí bylo zraněno, i když naštěstí nikdo nezemřel.
"Ukázalo se, že toho dne přilétají dva zcela nezávislé asteroidy," řekl Philip Lubin, profesor fyziky na UC Santa Barbara a jeden z mnoha vědců, kteří v roce 2012 očekávají setkání DA14 blízko Země. "Jeden z nich, o kterém jsme věděli, že Zemi bude chybět." Ten druhý, ani jsme nevěděli, že přijde.“
Pro Lubina a vědce, jako je on, incidenty jako tyto podtrhují důležitost robustní planetární obrany – detekce, sledování, charakterizace a nakonec obrana proti potenciálně nebezpečným asteroidům a kometám. Události ohrožující město, jako je Čeljabinsk, jsou vzácné, dějí se přibližně jednou za 50 až 100 let, ale jsou potenciálně zničující. Nejnovějším z těchto událostí byla Tunguzská událost, vzlet nad východní Sibiří v roce 1908, který srovnal se zemí stovky čtverečních mil lesa. Stále vzácnější, ale přesto možné, jsou objekty, které ohrožují masové vymírání, jako je Chicxulubský impaktor, který vyhubil dinosaury asi před 66 miliony let, nebo novější (před 12,800 XNUMX lety) výbuch vzduchu, který způsobil rozsáhlé vyhoření a nástup „nárazová zima“ zvaná Mladší Dryas.
Kredit: Alexander Cohen
Nelze však vyloučit možnost, že se větší objekty v blízké budoucnosti nepříjemně přiblíží k Zemi: Apophis se svým průměrem 1,214 370 stop (13 metrů) má v pátek XNUMX.th v dubnu 2029, zatímco Bennu s průměrem 1,608 490 stop (2036 m) by měl provést podobný průlet v roce XNUMX. Ačkoli se nepředpokládá, že by zasáhly Zemi, i relativně malé změny na jejich oběžné dráze by mohly způsobit, že se dostanou do gravitačních kapes. nazývané „klíčové dírky“, které je mohou umístit na přímější trajektorii směrem k Zemi.
"Pokud projde gravitační klíčovou dírkou, obecně zasáhne Zemi v příštím kole," řekl Lubin.
Strategie planetární obrany pokročily od výzkumu lepších metod pro pochopení hrozeb ke snaze odvrátit potenciální nebezpečí a změnit jejich oběžné dráhy, včetně strategie vyvinuté Lubinovou skupinou, která navrhla použití laserů k vytlačení ohrožujících objektů z cesty Země. (Další informace o laserové planetární obraně naleznete na jejich webových stránkách: www.deepspace.ucsb.edu/projects/directed-energy-planetary-defense)
In dva papíry na téma terminální planetární obrany předložené do časopisu Pokroky ve výzkumu vesmíruv doprovodu stanovisko Lubin a spoluřešitel Alexander Cohen zveřejnili v Scientific American proaktivnější metodu, jak se vypořádat s nebezpečným mimozemským vesmírným odpadem. Projekt se nazývá PI, což láskyplně znamená Pulverizovat It.
Příprava na nevyhnutelné – dělat nebo ne?
"Ačkoli často říkáme, že v životě není nic jistého než smrt a daně, můžeme na tento seznam určitě přidat i vymírání lidí," řekl Lubin. "V naší sluneční soustavě se skrývá velký asteroid nebo kometa s nápisem "Země". Jen nevíme, kde to je nebo kdy to zasáhne."
Za posledních 113 let Zemi zasáhly dva velké asteroidy, které by mohly ohrozit životy milionů lidí, pokud by zasáhly velké město. Lidstvo však mělo štěstí. Ve světle této velmi reálné hrozby je čas vážně naplánovat a provést program planetární obrany, říkají vědci. PI umožňuje logický a nákladově efektivní přístup ke konečnému programu ochrany životního prostředí.
Rozděl a panuj
Klíčem ke strategii PI je rozmístění řady penetračních tyčí, případně naplněných výbušninami, položených do dráhy asteroidu, aby „rozřezal a nakrájel“ ohrožující objekt. Tyčinky penetrátoru – asi 4–12 palců (10–30 cm) v průměru a šest až deset stop dlouhé – fragmentují jádro asteroidu nebo komety, když do nich naráží extrémní rychlostí.
Rozhodující je, že namísto vychýlení objektu je strategií nechat Zemi zasáhnout, řekli výzkumníci, ale nejprve rozložit asteroid na menší kousky – obvykle velikosti domu – a nechat úlomky vstoupit do zemské atmosféry. Atmosféra pak může absorbovat energii a dále odpařovat kusy velikosti domu na malé trosky, které se nedostanou na zem.
Protože původní asteroid nyní vstupuje do atmosféry jako velký, distribuovaný mrak malých úlomků, prostorově a časově rozdělují energii dopadu, což dekoreluje tlakové vlny vytvořené každým úlomkem. To výrazně snižuje hrozbu z katastrofické na spíše „ohňostroj“ doplněný světlem a zvukem.
„Pokud dokážete zredukovat velké události, které jsou nebezpečné, na hromadu malých událostí, které jsou neškodné, nakonec jste hrozbu zmírnili,“ řekl Cohen.
„Na této metodě je jedinečné to, že můžete mít neuvěřitelně krátké doby odezvy,“ dodal Lubin. "Problém, který mají jiné techniky, jako jsou metody vychylování asteroidů, je to, že mají značně omezené doby odezvy." Jinými slovy, spoléhají na to, že získají prostředek k odvrácení hrozby až k asteroidu dlouho předtím, než se přiblíží k Zemi.
Místo toho metoda PI „slice and dice“ zachycuje asteroidy nebo komety, když se přibližují k Zemi a mohla by být rozmístěna dnes již existujícími nosnými raketami, jako např. SpaceXFalcon 9 a NASAJe SLS pro větší cíle. Podle výpočtů fyziků mohly být menší cíle, jako je Čeljabinský meteor, zachyceny jen několik minut před dopadem pomocí mnohem menších odpalovacích zařízení podobných interceptorům ICBM, zatímco cíle, které představují vážnější hrozbu, jako je Apophis, mohly být zachyceny pouhých 10 dní před dopadem. . Takto krátké doby zmírnění jsou podle výzkumníků zcela bezprecedentní.
Nejlepší obrana je dobrý přestupek
Další součástí programu je zvážit proaktivní přístup k ochraně naší planety, uvedli vědci.
"Jak jsme si nyní tak bolestně vědomi, necháváme se očkovat, abychom zabránili budoucím nemocem, mohli bychom očkovat planetu pomocí polí penetrátorů, jako jsou jehly vakcíny, abychom v budoucnu zabránili katastrofickým ztrátám na životech," řekl Lubin. .
V tomto přístupu lze stejný systém použít k proaktivní eliminaci ohrožujících objektů, jako jsou Apophis a Bennu, k ochraně budoucích generací.
"Není dobře oceněno, že velké a ohrožující objekty jako asteroidy Apophis a Bennu jsou extrémně vážné," pokračoval. "Pokud by udeřili, každý z nich má energii při dopadu stejnou." všechno jaderných zbraní na Zemi dohromady. Představte si, že celý jaderný arzenál Země vybuchne během několika sekund. S PI můžeme tomuto scénáři zabránit.“
Tento nový přístup by podle Lubina a Cohena mohl učinit planetární obranu docela proveditelnou a „snadnou jako PI“ a umožnil by logickou cestu k robustnímu systému planetární obrany.
"Mimořádně rychlá reakce je možná," řekl Lubin. "Nevidíme žádné technologické špičky." Je to synergické se současnou generací nosných raket a dalšími, které vycházejí.“ Kromě toho Lubin dodal, že metoda „by byla ve velké synergii s budoucími lunárními operacemi“, přičemž Měsíc by potenciálně fungoval jako „předsunutá operační základna“.
"Lidstvo by konečně mohlo ovládat svůj osud a zabránit budoucímu masovému vymírání, jaké měli předchozí nájemníci Země, kteří se neobtěžovali s planetární obranou, dinosauři."
Chcete-li vidět, jak tento systém funguje, navštivte experimentální kosmologickou skupinu UCSB Stránka projektu PI-Terminal Planetary Defense.
Výzkum v tomto projektu prováděli také Jeeya Khetia, Tegan Costa, Hannah Shabtian, Dharv Patel, Alok Thakrar, Alex Korn a Kellan Colburn.
