Ist Planetary Defense PI im Himmel?
Im Februar 2013 richteten Skywatcher auf der ganzen Welt ihre Aufmerksamkeit auf den Asteroiden 2012 DA14, einen kosmischen Felsen mit einem Durchmesser von etwa 150 Metern, der näher an der Erde vorbeifliegen sollte als das Raumschiff, das uns Satellitenfernsehen bringt.
Sie hatten keine Ahnung, als sie sich auf das Ereignis vorbereiteten, das alle Jahrzehnte einmal vorkommt, dass ein weiteres Stück himmlischer Trümmer in direkterer Richtung auf die Erde zuraste. Am 15. Februar 2013 explodierte der Meteor von Tscheljabinsk, ein Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 62 Metern, über der Stadt Tscheljabinsk in Russland, als er in einem flachen Winkel in die Erdatmosphäre eindrang. Die Explosion zerschmetterte Fenster und beschädigte Gebäude, und fast zweitausend Menschen wurden verletzt, obwohl glücklicherweise niemand starb.
„Es stellte sich heraus, dass an diesem Tag zwei völlig unabhängige Asteroiden vorbeikamen“, sagte Philip Lubin, Physikprofessor an der UC Santa Barbara und einer der vielen Wissenschaftler, die das erdnahe Rendezvous der DA2012 im Jahr 14 erwarteten. „Einer von ihnen, von dem wir wussten, dass er die Erde verfehlen würde. Bei der anderen wussten wir nicht einmal, dass sie kommen würde.“
Für Lubin und Wissenschaftler wie ihn unterstreichen Vorfälle wie diese die Bedeutung einer robusten planetarischen Verteidigung – der Erkennung, Verfolgung, Charakterisierung und letztendlich Verteidigung gegen potenziell gefährliche Asteroiden und Kometen. Stadtgefährdende Ereignisse wie Tscheljabinsk sind selten und geschehen etwa alle 50 bis 100 Jahre, aber sie sind potenziell verheerend. Das jüngste dieser Ereignisse war das Tunguska-Ereignis, ein Luftangriff über Ostsibirien im Jahr 1908, der Hunderte von Quadratmeilen Wald platt machte. Noch seltener, aber dennoch möglich, sind Objekte, die vom Massensterben bedroht sind, wie der Chicxulub-Impaktor, der die Dinosaurier vor etwa 66 Millionen Jahren auslöschte, oder der neuere (vor 12,800 Jahren) Airburst, der weit verbreitete Verbrennungen und den Ausbruch von verursachte ein „Einschlagswinter“ namens Jüngere Dryas.
Bildnachweis: Alexander Cohen
Man kann jedoch die Möglichkeit nicht ausschließen, dass größere Objekte in naher Zukunft der Erde unangenehm nahe kommen: Apophis mit seinem Durchmesser von 1,214 Metern wird am Freitag, dem 370th im April 2029, während Bennu mit einem Durchmesser von 1,608 m (490 Fuß) im Jahr 2036 einen ähnlichen Vorbeiflug durchführen soll. Obwohl nicht erwartet wird, dass sie die Erde treffen, könnten selbst relativ kleine Änderungen ihrer Umlaufbahn dazu führen, dass sie in Gravitationstaschen eintreten sogenannte „Schlüssellöcher“, die sie auf eine direktere Flugbahn zur Erde bringen können.
„Wenn es durch das Gravitationsschlüsselloch geht, wird es im Allgemeinen in der nächsten Runde die Erde treffen“, sagte Lubin.
Strategien zur planetaren Verteidigung haben sich von der Erforschung besserer Methoden zum Verständnis der Bedrohungen zu Bemühungen entwickelt, potenzielle Gefahren abzulenken und ihre Umlaufbahnen zu ändern, einschließlich einer von Lubins Gruppe entwickelten Strategie, die den Einsatz von Lasern vorschlug, um bedrohliche Objekte aus dem Weg der Erde zu drängen. (Weitere Informationen zur laserbasierten Planetenverteidigung finden Sie auf ihrer Website: www.deepspace.ucsb.edu/projects/directed-energy-planetary-defense)
In zwei Papiere zum Thema der planetaren Endverteidigung, die der Zeitschrift vorgelegt wurde Fortschritte in der Weltraumforschung, begleitet von einem Meinungsstück veröffentlicht in Scientific American, Lubin und Co-Forscher Alexander Cohen legen eine proaktivere Methode für den Umgang mit gefährlichem außerirdischem Weltraumschrott vor. Das Projekt heißt PI, was liebevoll für Pulverisieren It.
Sich auf das Unvermeidliche vorbereiten – tun oder nicht tun?
„Während wir oft sagen, dass nichts im Leben sicher ist außer Tod und Steuern, können wir dieser Liste sicherlich auch das Aussterben der Menschheit hinzufügen“, sagte Lubin. „In unserem Sonnensystem lauert ein großer Asteroid oder Komet, auf dem „Erde“ steht. Wir wissen einfach nicht, wo es ist oder wann es zuschlagen wird.“
In den letzten 113 Jahren wurde die Erde von zwei großen Asteroiden getroffen, die das Leben von Millionen hätten bedrohen können, wenn sie über einer Großstadt eingeschlagen wären. Die Menschheit hatte jedoch Glück. Angesichts dieser sehr realen Bedrohung ist es an der Zeit, ernsthaft ein planetares Verteidigungsprogramm zu planen und durchzuführen, sagen die Forscher. PI ermöglicht einen logischen und kostengünstigen Ansatz für das ultimative Umweltschutzprogramm.
Teilen und Erobern
Der Schlüssel zur PI-Strategie ist der Einsatz einer Reihe von Penetratorstäben, die möglicherweise mit Sprengstoff gefüllt sind und in den Weg des Asteroiden gelegt werden, um das bedrohliche Objekt „in Scheiben und Würfel zu schneiden“. Die Penetratorstangen – etwa 4 bis 12 cm im Durchmesser und 10 bis 30 Fuß lang – zersplittern den Asteroiden- oder Kometenkern, wenn er mit extremer Geschwindigkeit auf sie aufprallt.
Entscheidend ist, dass die Strategie, anstatt das Objekt abzulenken, darin besteht, die Erde den Treffer erleiden zu lassen, sagten die Forscher, aber zuerst den Asteroiden in kleinere Teile zu zerlegen – typischerweise von der Größe eines Hauses – und die Fragmente in die Erdatmosphäre gelangen zu lassen. Die Atmosphäre kann dann die Energie absorbieren und die hausgroßen Stücke weiter zu kleinen Trümmern verdampfen, die nicht auf den Boden treffen.
Da der ursprüngliche Asteroid nun als große, verteilte Wolke aus kleinen Fragmenten in die Atmosphäre eintritt, verteilen sie die Energie des Aufpralls räumlich und zeitlich, was die von jedem Fragment erzeugten Druckwellen dekorreliert. Dies reduziert die Bedrohung erheblich von einer Katastrophe zu einem „Feuerwerk“ mit Licht und Ton.
„Wenn Sie die großen Ereignisse, die gefährlich sind, auf eine Reihe harmloser kleiner Ereignisse reduzieren können, haben Sie die Bedrohung letztendlich gemildert“, sagte Cohen.
„Das Einzigartige an dieser Methode ist, dass Sie unglaublich kurze Reaktionszeiten haben können“, fügte Lubin hinzu. „Ein Problem, das andere Techniken wie Asteroiden-Ablenkmethoden haben, ist, dass sie in ihrer Reaktionszeit stark eingeschränkt sind. Mit anderen Worten, sie verlassen sich darauf, einen Vorteil zu bekommen, um die Bedrohung bis zum Asteroiden abzulenken, lange bevor er sich der Erde nähert.“
Stattdessen fängt die „Slice and Dice“-Methode von PI Asteroiden oder Kometen ab, wenn sie sich der Erde nähern, und könnte von Trägerraketen eingesetzt werden, die bereits heute existieren, wie z SpaceX's Falcon 9 und NASA SLS für größere Ziele. Nach den Berechnungen der Physiker könnten kleinere Ziele wie der Meteor von Tscheljabinsk nur wenige Minuten vor dem Einschlag mit viel kleineren Trägerraketen ähnlich den ICBM-Abfangraketen abgefangen werden, während Ziele, die eine ernsthaftere Bedrohung darstellen, wie Apophis, nur 10 Tage vor dem Einschlag abgefangen werden könnten . Laut den Forschern sind so kurze Minderungszeiten völlig beispiellos.
Die beste Verteidigung ist eine gute Offensive
Ein weiterer Teil des Programms besteht darin, einen proaktiven Ansatz zum Schutz unseres Planeten in Betracht zu ziehen, sagten die Forscher.
„So sehr wir uns auch impfen lassen, um zukünftige Krankheiten zu verhindern, wie wir uns jetzt so schmerzlich bewusst sind, könnten wir den Planeten impfen, indem wir die Penetrator-Arrays wie die Nadeln einer Impfspritze verwenden, um einen katastrophalen Verlust von Menschenleben in der Zukunft zu verhindern“, sagte Lubin .
Bei diesem Ansatz kann dasselbe System verwendet werden, um bedrohliche Objekte wie Apophis und Bennu proaktiv zu eliminieren, um zukünftige Generationen zu schützen.
„Es wird nicht gut angenommen, dass große und bedrohliche Objekte wie die Asteroiden Apophis und Bennu extrem ernst sind“, fuhr er fort. „Sollten sie aufschlagen, hat jeder von ihnen eine Energie beim Aufprall gleich alle der Atomwaffen auf der Erde zusammen. Stellen Sie sich vor, das gesamte Nukleararsenal der Erde würde in wenigen Sekunden zur Detonation gebracht. Mit PI können wir dieses Szenario verhindern.“
Dieser neue Ansatz, so Lubin und Cohen, könnte die planetarische Verteidigung durchaus durchführbar und „einfach wie PI“ machen und würde einen logischen Fahrplan für ein robustes planetarisches Verteidigungssystem ermöglichen.
„Es ist eine außergewöhnlich schnelle Reaktion möglich“, sagte Lubin. „Wir sehen keine technologischen Showstopper. Es ist synergetisch mit der aktuellen Generation von Trägerraketen und anderen, die herauskommen.“ Darüber hinaus fügte Lubin hinzu, dass die Methode „in großer Synergie mit zukünftigen Mondoperationen stehen würde“, wobei der Mond möglicherweise als „vorwärts gerichtete Operationsbasis“ fungieren würde.
„Die Menschheit könnte endlich ihr Schicksal kontrollieren und ein zukünftiges Massensterben wie das der früheren Bewohner der Erde verhindern, die sich nicht um die planetare Verteidigung kümmerten, die Dinosaurier.“
Um zu sehen, wie dieses System funktioniert, besuchen Sie die UCSB Experimental Cosmology Group PI-Terminal Planetary Defense-Projektseite.
Die Forschung in diesem Projekt wurde auch von Jeeya Khetia, Tegan Costa, Hannah Shabtian, Dharv Patel, Alok Thakrar, Alex Korn und Kellan Colburn durchgeführt.
