Чи Planetary Defense PI в небі?
У лютому 2013 року спостерігачі з усього світу звернули свою увагу на астероїд 2012 DA14, космічну скелю діаметром приблизно 150 футів (50 метрів), яка мала пролетіти ближче до Землі, ніж космічний корабель, який приносить нам супутникове телебачення.
Готуючись до події, яка трапилася раз на кілька десятиліть, вони навіть не усвідомлювали, що до Землі мчить ще одна частинка небесного сміття з більш прямим курсом. 15 лютого 2013 року Челябінський метеор, астероїд діаметром приблизно 62 фути (19 метрів) вибухнув над містом Челябінськ, Росія, коли він увійшов в атмосферу Землі під невеликим кутом. Вибуховою хвилею вибито вікна та пошкоджено будівлі, майже дві тисячі людей постраждали, але, на щастя, ніхто не загинув.
«Виявилося, що того дня наближалися два абсолютно незалежних астероїда», — сказав Філіп Лубін, професор фізики Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі та один із багатьох учених, які передбачають зустріч 2012 DA14 із Землею. «Один із них, про якого ми знали, збирався пропустити Землю. Інший, ми навіть не знали, що він прийде».
Для Любіна та вчених, подібних до нього, подібні інциденти підкреслюють важливість надійного захисту планети — виявлення, відстеження, визначення характеристик і, зрештою, захист від потенційно небезпечних астероїдів і комет. Такі загрозливі для міста події, як Челябінськ, рідкісні, трапляються приблизно раз на 50–100 років, але вони потенційно руйнівні. Останньою з цих подій була Тунгуська подія, повітряний вибух над східним Сибіром у 1908 році, який зрівняв сотні квадратних миль лісу. Ще рідше, але все ж можливі, є об’єкти, які загрожують масовому вимиранню, такі як імпактор Чиксулуб, який знищив динозаврів приблизно 66 мільйонів років тому, або нещодавній (12,800 XNUMX років тому) вибух, який спричинив масове спалювання та початок «ударна зима», яка називається молодшим дріасом.
Авторство: Олександр Коен
Однак не можна скидати з рахунків можливість того, що більші об’єкти наближаться до Землі в найближчому майбутньому: Апофіс, діаметр якого становить 1,214 футів (370 метрів), має наблизитися в п’ятницю 13-го.th у квітні 2029 року, тоді як очікується, що Бенну з діаметром 1,608 футів (490 м) здійснить подібний проліт у 2036 році. Хоча не очікується, що вони вдаряться на Землю, навіть відносно невеликі зміни на їхній орбіті можуть спричинити їх потрапляння в гравітаційні кишені. які називаються «замковими щілинами», які можуть спрямовувати їх на більш пряму траєкторію до Землі.
«Якщо він проходить через гравітаційну замкову щілину, він, як правило, вдарятиметься про Землю на наступному раунді», — сказав Лубін.
Стратегії планетарного захисту просунулися від дослідження кращих методів розуміння загроз до зусиль, спрямованих на відвернення потенційних небезпек і зміну їхніх орбіт, включаючи стратегію, розроблену групою Лубіна, яка пропонувала використовувати лазери для відштовхування загрозливих об’єктів із шляху Землі. (Див. їх веб-сайт, щоб дізнатися більше про лазерний захист планети: www.deepspace.ucsb.edu/projects/directed-energy-planetary-defense)
In два папери на тему кінцевої планетарної оборони подано до журн Досягнення в космічних дослідженнях, у супроводі an думка шт опублікованому в Scientific American, Лубін і його співдослідник Олександр Коен пропонують більш проактивний метод боротьби з небезпечним позаземним космічним сміттям. Проект називається PI, що ніжно означає Pрозщепити It.
Підготовка до неминучого – робити чи ні?
«Хоча ми часто говоримо, що в житті немає нічого певного, окрім смерті та податків, ми, безперечно, можемо також додати до цього списку вимирання людей», — сказав Лубін. «У нашій сонячній системі ховається великий астероїд або комета, на якій написано «Земля». Ми просто не знаємо, де він і коли вдарить».
За останні 113 років Земля постраждала від двох великих астероїдів, які могли б загрожувати життю мільйонів, якби вони впали над великим містом. Однак людству пощастило. У світлі цієї дуже реальної загрози настав час серйозно спланувати та реалізувати програму захисту планети, кажуть дослідники. PI забезпечує логічний і економічно ефективний підхід до остаточної програми захисту навколишнього середовища.
Розділяй і володарюй
Ключем до стратегії PI є розгортання масиву стрижнів-пенетраторів, можливо, начинених вибухівкою, закладених на шляху астероїда, щоб «розрізати» загрозливий об’єкт. Стрижні-пенетратори — діаметром приблизно 4-12 дюймів (10-30 см) і довжиною від шести до десяти футів — розбивають ядро астероїда або комети, коли воно врізається в них на високій швидкості.
Важливо те, що замість того, щоб відхилити об’єкт, стратегія полягає в тому, щоб дозволити Землі прийняти удар, кажуть дослідники, але спочатку розібрати астероїд на менші частини — як правило, розміром з будинок — і дозволити фрагментам увійти в атмосферу Землі. Потім атмосфера може поглинати енергію і далі випаровувати шматки розміром з будинок на дрібне сміття, яке не вдаряється об землю.
Оскільки початковий астероїд тепер входить в атмосферу як велика розподілена хмара дрібних фрагментів, вони просторово та в часі розподіляють енергію удару, що декорелює вибухові хвилі, створені кожним фрагментом. Це значно зменшує загрозу від катастрофічної до «феєрверку» зі світлом і звуком.
«Якщо ви можете звести великі події, які є небезпечними, до групи невеликих подій, які є нешкідливими, ви в кінцевому підсумку пом’якшите загрозу», — сказав Коен.
«Унікальним у цьому методі є те, що ви можете мати неймовірно короткий час відповіді», — додав Лубін. «Проблема інших методів, таких як методи відхилення астероїдів, полягає в тому, що вони сильно обмежені в часі відгуку. Іншими словами, вони покладаються на те, щоб отримати актив, щоб відвернути загрозу аж до астероїда задовго до того, як він наблизиться до Землі».
Замість цього метод PI «slice and dice» перехоплює астероїди або комети, коли вони наближаються до Землі, і може бути розгорнутий ракетами-носіями, які вже існують сьогодні, наприклад SpaceX's Falcon 9 і NASAАвтора SLS для більших цілей. Згідно з підрахунками фізиків, менші цілі, такі як Челябінський метеор, можна було перехопити за кілька хвилин до зіткнення за допомогою набагато менших пускових установок, подібних до перехоплювачів міжконтинентальних балистичних ракет, тоді як цілі, які становлять більш серйозну загрозу, як Апофіс, можна було перехопити лише за 10 днів до зіткнення. . За словами дослідників, такий короткий час пом’якшення є абсолютно безпрецедентним.
Найкращий захист - це добрий напад
Ще одна частина програми полягає в тому, щоб розглянути проактивний підхід до захисту нашої планети, кажуть дослідники.
«Незалежно від того, як ми робимо щеплення, щоб запобігти майбутнім хворобам, ми зараз так болісно усвідомлюємо, що ми могли б вакцинувати планету, використовуючи масиви пенетраторів, як голки від вакцини, щоб запобігти катастрофічній втраті життів у майбутньому», — сказав Лубін. .
У цьому підході ту саму систему можна використовувати для проактивного знищення таких загрозливих об’єктів, як Апофіс і Бенну, щоб захистити майбутні покоління.
«Не дуже добре розуміють, що великі та загрозливі об’єкти, такі як астероїди Апофіс і Бенну, є надзвичайно серйозними», – продовжив він. «Якщо вони вдарять, кожна з них матиме енергію удару, рівну всі ядерної зброї на Землі разом. Уявіть, що весь ядерний арсенал Землі вибухне за кілька секунд. З PI ми можемо запобігти цьому сценарію».
Цей новий підхід, за словами Лубіна та Коена, міг би зробити планетарний захист цілком здійсненним і «легким, як PI», і дозволив би скласти логічну дорожню карту для надійної системи планетарного захисту.
«Можлива надзвичайно швидка реакція», — сказав Лубін. «Ми не бачимо жодних технологічних перешкод. Це синергетично з нинішнім поколінням ракет-носіїв та іншими, які виходять». Крім того, Лубін додав, що метод «буде чудово взаємодіяти з майбутніми операціями на Місяці», причому Місяць потенційно буде діяти як «передова база операцій».
«Людство нарешті могло контролювати свою долю і запобігти майбутньому масовому вимиранню, подібному до попередніх мешканців Землі, які не турбувалися про захист планети, динозаврів».
Щоб побачити, як працює ця система, відвідайте групу експериментальної космології UCSB Сторінка проекту Planetary Defense PI-Terminal.
Дослідження в цьому проекті також проводили Джія Хетіа, Теган Коста, Ханна Шабтян, Дхарв Пател, Алок Такрар, Алекс Корн і Келлан Колберн.
