Астероиды и угроза Земле

Их много в космосе, и это лишь вопрос времени, когда один из них упадет на Землю. Что мы можем с этим поделать?

Наша Земля повергалась бомбардировкам астероидами бесчисленное количество раз, в основном в период сразу после образования нашей Солнечной системы — к счастью, тогда на планете ещё не было жизни.

Но многочисленные гигантские куски космического камня обрушивались на нас и через миллиарды лет, прошедших с того первого времени.

Часто термины «астероид» и «метеороид» объединяются. На самом деле они имеют различные значения. Астероид — это очень большой кусок камня и металла, вращающийся вокруг Солнца, в то время как метеороиды значительно меньше. Когда метеороид испаряется в нашей атмосфере (создавая этот характерный след «падающей звезды»), он называется метеором или болидом. А когда он проходит сквозь атмосферу и врезается в поверхность земли, мы называем его метеоритом.

Фактические размеры, которые классифицируют небесное тело как астероид, а не метеороид, не имеет точного нижнего предела, при этом самый маленький обычно считается «размером с валун». Но, обычно астероидами называют тела с диаметром более 30 метров.

Самым крупным известным астероидом долгое время считалась Церера, диаметром более 900 километров. Церера лежит в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и является таким большим телом, что с 24 августа 2006 года она получила статус карликовой планеты.

Когда метеор или метеорит сталкивается с атмосферой Земли или с её поверхностью, это не представляет угрозы и даже опасности для многих людей. Одно из самых последних и подобных происшествий, известное как Челябинский метеорит, произошло 15 февраля 2013 года над Уральским регионом России. Это был 20-тонный астероид, но большая часть его сгорела в атмосфере, прежде чем взорваться на высоте около 30 км с энергией, равной примерно 20 атомным бомбам, подобным той, что была сброшена 6 августа 1945 года на Хиросиму. Ударная волна от этого взрыва выбила окна в шести областных городах, ранив около полутора тысяч человек.

Это был самый большой взрыв такого метеорита со времен большого Тунгусского феномена 1908 года, которое сравняло с землей почти 2000 квадратных километров леса в Сибири. До сих пор неизвестно, был ли тунгусский взрыв вызван астероидом или кометой, хотя на основе анализа разрушений оценивается, что взорвавшийся объект был примерно от 60 до 200 метров в диаметре.

В настоящее время на Земле известно около 175 кратеров от падений астероидов. Аризонский кратер образовался около 50 000 лет назад, а гигантский кратер у полуострова Юкатан, как предполагается, был последствием удара астероида 65 миллионов лет назад и привел к окончательному вымиранию динозавров.

Недавно космический телескоп GAIA Европейского космического агентства (ESA) отправил новые данные о местоположении более 14 000 астероидов. Ниже видео отображает орбиты 200 самых ярких объектов:

 

Это довольно впечатляющая тарелка спагетти, не так ли? На самом деле концентрация астероидов более плотная. В Солнечной системе имеются десятки миллионов астероидов (из них 2 миллиона диаметром более 1 км), а в облаке Оорта, окружающем нашу Солнечную систему, может быть более 8 миллиардов объектов.

Итак, зная, что среди них есть много больших и опасных для Земли, каковы шансы, что один из астероидов не ударит по нам?

По оценкам NASA:

• Метеориты (небольшие куски камня и металла, которые проходят сквозь атмосферу и не наносят ущерба): 500 ударов в год.
• Объекты размером с автомобиль (попадает в атмосферу и испаряется или взрывается): один раз в год.
• Объекты размером с футбольное поле (проходит через атмосферу и приводит к разрушениям на Земле): один раз в 5000 лет.
• Событие на уровне вымирания: раз в несколько миллионов лет.

 

 

Что же мы можем с этим поделать?

Когда мы говорим об астероидах, мы говорим о силе природы. Мы находимся во власти Вселенной, когда дело доходит до того, когда что-то, имеющее большую массу, чтобы вызвать значительное разрушение, падает на Землю. К счастью, современные технологии позволяют нам находить и отслеживать самые большие такие объекты. До сих пор было обнаружено более 95% астероидов в Солнечной системе и вокруг неё размером с те, которые убили динозавров. Однако по мере того, как эти околоземные объекты (NEOs) становятся все меньше, их труднее обнаружить, и пока только пятая часть потенциально разрушительных объектов размером с футбольное поле была найдена.

Много умных людей (включая ракетостроителей) на протяжении десятилетий напряженно работали над разработкой эффективных методов отклонения орбит угрожающих Земле NEOs. Существует несколько возможностей:

• Кинетический удар: отправить массивный космический корабль на столкновение с астероидом и сбить его с курса.
• Гравитационный тягач: отправить массивный космический корабль на очень близкое расстояние к астероиду и, используя большую массу этого космического корабля, медленно изменять курс астероида с помощью гравитационного притяжения.
• Лазерная абляция: бесконтактное отклонение курса астероида посредством абляции (выпаривание твердого тела) по воздействием лазера. Для этого предполагается запустить космический корабль среднего или малого размера с бортовой лазерной установкой, и этот лазер будет стрелять по астероиду. Поглощенное поверхностью астероида тепло лазерного луча приведет к сублимации его материала, которая превратит часть поверхности скалистого астероида в исходящий поток горячего газа. Это будет похоже на реактивное движение ракеты. Этот своеобразный реактивный движитель в течение длительного периода времени приведет к изменению траектории движения астероида. Расчеты показывают, что при использовании довольно небольшого 20-ти кВт лазера, астероид размером в 300 метров может отклониться от своей орбиты за 15 лет. Меньшие астероиды могут быть отклонены менее чем через год после начала лазерной абляции.

Но, есть одна проблема с этими тремя методами отклонения астероида — это довольно длительное время, которого может не хватить с момента обнаружения опасного объекта.

Нужно иметь время предупреждения в несколько лет, чтобы успешно отклонить курс астероида. Это время также зависит от его размера. 

При недостатке времени остается только один метод, который мы видели в фильме «Армагеддон» с Брюсом Уиллисом в главной роли:

• Отклонение взрывом: NASA предлагает отправить на крупный астероид корабль-перехватчик, роботизированная техника которого выкопает шурф и поместит в него ядерный заряд, чтобы взорвать астероид на гораздо меньшие и относительно безвредные объекты.

NASA и другие космические агентства фактически смогли практиковать околоземное слежение за 15-метровым астероидом (TC4), который 12 октября 2017 года прошел мимо Земли на расстоянии около 50 000 км.

Существует так называемая Туринская шкала, которая оценивает вероятность удара объекта и разрушения, которое он может вызвать:

 

Некоторое время назад, в начале 2000-х, астероид (99942) Апофис находился на уровне 4 по Туринской шкале. Более недавние и точные наблюдения снизили уровень до 0. Апофис пройдет мимо Земли 13 апреля 2029 года, но, скорее всего, не столкнется с ней.

В настоящее время нет астероидов или комет, которые были обнаружены или отслеживаются на уровне выше 0 по Туринской шкале.

В настоящее время имеются довольно хорошие шансы раннего обнаружения и предупреждения потенциально опасных астероидов. Кроме того, у нас уже есть некоторые технологические возможности, которые позволят нам защитить себя.