Sisältö
Voimmeko tehdä mitään asteroidista, jonka on tarkoitus osua maahan? Vastaus on kyllä, edellyttäen, että se on riittävän pieni ja että meillä on tarpeeksi aikaa lähettää avaruusalusta ohjaamaan sitä. Kuten näemme, mitä pidempi varoitusaika meillä on, sitä suurempi asteroidi pystymme hallitsemaan. Monista asteroidien vaikutusten lieventämisen näkökohdista tehtiin yhteenveto Spaceguard-raportissa. Äskettäin NASA on myös valmistunut tutkimuksen, ja kongressi käyttää sitä päättämään, mihin toimiin USA ja muut valtiot voivat ja pitäisi ryhtyä.
Astronomit ovat viettäneet paljon aikaa selvittääkseen kuinka pelastaa maapallon asteroidi-iskuilta. Ensin täytyy löytää kaikki asteroidit, laskea niiden kiertoradat ja nähdä, mitkä tulevat vaarallisesti lähellä maata. Kun tiedät kiertoradan, voit selvittää, milloin se osuu. Tämä kertoo kuinka paljon varoitusaikaa sinulla on. Ja lopuksi, jos pystyt selvittämään asteroidin massan, voit laskea kuinka kovaa sinun täytyy työntää sitä muuttaaksesi sen kiertorataa vain tarpeeksi kaipaamaanksesi maata. Hollywoodin käsitys pommin lähettämisestä "räjäyttämään se" on epärealistinen, koska nykyajan kantoraketit eivät voi kantaa tarpeeksi suurta pommia. Lisäksi yhden suuren ruumiin sijasta saatat päätyä moniin pieniin sirpaleisiin, jotka suuntautuivat kohti maata.
Niiden löytäminen
Asteroidien löytäminen on suhteellisen helppoa. Ensimmäisen löysi Giuseppe Piazzi vuonna 1801. Useat observatoriat ovat tällä hetkellä omistautuneet asteroidien etsimiseen ja jäljittämiseen (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS ja muut). Tällä hetkellä on löydetty noin 80% asteroideista, joiden halkaisija on suurempi kuin 1 km. Yhdessäkään näistä ei ole kiertoratoja, jotka johtaisivat heitä maanpäällisen härän silmään. Vuonna 2004 löydettiin 250 metrin kokoinen asteroidi, jonka odotetaan kulkevan lähellä maata 13. huhtikuuta 2029 (perjantaina 13. päivä!). Nimeltään Apophis, asteroidin törmäystodennäköisyys on 1 45 000: sta ja sen odotetaan vähenevän, kun kiertorataa rakennetaan tulevina vuosina. Asteroidi 1950 DA tulee hyvin lähelle maata vuonna 2880. Kiertoradan epävarmuustekijöiden vuoksi vaikutus on edelleen mahdollista.
Asteroidi-iskuilla on merkitys. Asteroidit, joiden halkaisija on pienempi kuin 10 metriä, eivät ole vähäisiä uhkia, koska ne hajoavat tai palavat ilmakehään. Ne, joiden halkaisija on yli 5 km, ovat liian suuria, jotta voimme tehdä mitään. Nämä ovat vain arvioita, koska tärkeätä on massa, ei halkaisija. Jotkut asteroidit ovat ”rauniopaaluja”, löysästi koottuja kokoelmia pienemmistä kappaleista, joita asteroidin heikko gravitaatio pitää yhdessä. Toiset ovat kovia, tiheitä kiviä, kuten chondriitit ja silitysraudat. Mutta karkeasti sanottuna tärkeä kokoalue on halkaisijaltaan 10 - 5000 metriä. Joten ajattele kivien suhteen talosi koon ja Mt. Rushmore.
Jos löytyy asteroidi, jonka päälle on kirjoitettu maan nimi, on vielä paljon tehtävää. Kiertoratojen ei tiedetä olevan ääretön tarkkuus, aina on pieniä epävarmuustekijöitä. Koskeeko se todella maapalloa vai vetoaako se turvallisesti ohi meitä muutaman tuhannen kilometrin päässä? (muutama tuhat km on hyvin, hyvin lähellä!) Vaikka jotkut tähtitieteilijät pyrkivät kiristämään kiertoradan tarkkuutta, toiset yrittävät mitata asteroidin massaa.
Niiden mittaaminen
Tämä on hankala. Suurimmassa osassa asteroidejakin ei suurimmassa kaukoputkessa ole muuta kuin valon osoittamista yötaivaalla. Emme näe heidän todellista kokoa ja rakennetta, vain niiden väriä ja kirkkautta. Näistä ja arvauksesta asteroidin tiheydestä voimme arvioida massan. Mutta epävarmuustekijät ovat liian suuria luotettavan taipumistehtävän toteuttamiseksi. Joten seuraava askel on lähettää avaruusalus asteroidille mittaamaan sen massa ja muut ominaisuudet, kuten muoto, tiheys, koostumus, pyörimisnopeudet ja koheesio. Tämä voi olla joko lento- tai laskulento. Tällainen tehtävä tarjoaisi myös erittäin tarkan kiertoradan, koska avaruusalus voisi toimia majakkana tai istuttaa radiotransponderin asteroidiin.
Asteroidin taipuminen on vaikea osa, vaikka fysiikka on melko yksinkertaista. Ajatuksena on torkata asteroidi ja muuttaa sen kiertorataa pienellä määrällä. Se osuu tyypillisesti maahan nopeudella noin 30 km / s, tosin se riippuu siitä, tuliko se sivuttain, päin päin vai takaa. Otetaan esimerkiksi 30 km / s.
Tiedämme maan säteen: 6375 km. Jos tiedämme, kuinka paljon varoitusaikaa vaikuttaa - sanotaan 10 vuotta -, niin meidän on vain nopeutettava tai hidastettava asteroidi 6375 km / 10 vuotta, tai noin 2 cm / s. Asteroidi, jonka halkaisija on 1 km, painaa noin 1,6 miljoonaa tonnia. Nopeuden muuttaminen 2 cm / s vaatii yli 3 megatonnia energiaa.
Turvallisuus riippuu asteroidien löytämisestä mahdollisimman varhain. On selvää, että mitä enemmän varoitusaikaa on, sitä helpompaa on tehdä muutos, koska sinun ei tarvitse ajaa niin kovaa. Tai voit viivyttää työntämistä, kun hienosäätät kiertorataa tai kehittää tekniikkaa. Vaihtoehtoisesti lyhyt varoitusaika tarkoittaa, että sinun on kiireinen ja työntävä niin voimakkaasti kuin pystyt. Varhainen varoitus on paras tapa. Kuten sanonta kuuluu: "Aikapiste säästää yhdeksän."
Komeetat ovat maanpäällisen iskupelin villi kortti. Ne löydetään yleensä vain muutama kuukausi ennen lähestymistä sisäiseen aurinkokuntaan. Muutaman kilometrin läpimitalla ja nopeudella jopa 72 km / s, ne ovat potentiaalisesti hallitsematon uhka. Alle muutaman vuoden varoituksella ei todennäköisesti ole tarpeeksi aikaa taivutusoperaatioon.
Avaruusalusta kaatui tarkoituksella Tempel 1-komeetan ytimeen nopeudella noin 10 km / s. Tämä oli tulos. 4. heinäkuuta 2005. NASA-kuva.
Niiden ohjaaminen
Asteroidien taipumiseksi on useita tapoja, vaikka yhtäkään niistä ei ole koskaan yritetty. Lähestymistavat jakautuvat kahteen luokkaan - impulsiiviset ohjaimet, jotka työntävät asteroidia hetkessä tai muutamassa sekunnissa, ja “hitaasti työntävät” ohjaimet, jotka vaikuttavat heikkoon voimaan asteroidiin monien vuosien ajan.
Impulsiivisia ohjaimia on kahta tyyppiä: pommeja ja luoteja. Molemmat ovat nykyisten teknologisten kykyjen mukaisia. Asettamalla pommi asteroidille tai sen lähelle, materiaali puhalletaan pinnalta. Asteroidi rullaa vastakkaiseen suuntaan. Kun asteroidin massa on tiedossa, on helppo selvittää, kuinka suurta pommia käytetään. Suurimmat räjähtävät laitteet meillä ovat ydinpommit. Ne ovat energiatehokkain ja luotettavin tapa toimittaa energiaa, ja siksi ydinpoikkeutus on suositeltava tapa. Ydinpommit ovat satoja tuhansia kertoja vahvempia kuin seuraavaksi paras lähestymistapa; luoteja.
”Luoti” -lähestymistapa on myös yksinkertainen. Nopea ammus on törmätty asteroidiin. Tällä hetkellä meillä on tekniikka lähettää muutaman tonnin painoinen luoti asteroidiin. Jos nopeus olisi riittävän suuri, tämä lähestymistapa voisi tuottaa työntöjä, jotka ovat useita kertoja suuremmat kuin mitä pelkästään törmäyksestä aiheutuisi, koska materiaali räjäytettiin asteroidilta samalla tavalla kuin pommi. Luodin lähestymistapa - ”kineettinen taipuma”, kuten sitä kutsutaan - on itse asiassa kokeiltu epäsuorasti. Vuonna 2005 NASA: n Deep Impact -alusta ohjasi tarkoituksella komeetan Tempel 1 polulle. Tarkoituksena oli puhkaista komeettaan reikä ja nähdä mikä tuli ulos. Ja se toimi. Vaikka komeetan nopeuden muutos oli liian pieni mittaamiseksi, tekniikka osoitti, että pystymme jäljittämään ja onnistuneesti kohdistamaan asteroidin.
Hitaat työntäjät ovat tällä hetkellä suurelta osin käsitteellisiä. Niihin kuuluvat: ionimoottorit, painovoima-traktorit ja joukkokuljettajat. Ajatuksena on kuljettaa laite asteroidiin, laskeutua ja kiinnittää siihen ja työntää tai vetää sitten jatkuvasti useita vuosia. Ionimoottorit ja joukkokuljettajat ampuivat materiaalia suurella nopeudella pinnasta. Kuten aikaisemmin, asteroidi rullaa. Painovoima-traktori on hallittu massa, joka erottuu asteroidista käyttämällä jotain ionipuristinta. Traktorin massa vetää asteroidin omalla painovoimallaan. Kaikkien hitaiden työntäjien etuna on, että asteroidin liikkuessa sen sijaintia ja nopeutta voidaan seurata jatkuvasti ja siten tehdä tarvittaessa korjauksia.
NASA-kuva kuvaavilla muokkauksilla.
Jokin kiinnittäminen asteroidiin on vaikeaa, koska painovoima on erittäin heikko ja pinnan ominaisuuksia ei ehkä tunneta. Kuinka kiinnität koneen hiekkapalaan? Useimmat asteroidit pyörivät ja siten työntäjä piiskaisi ympäri ja olisi harvoin osoitettu oikeaan suuntaan. Sen olisi myös pyöritettävä asteroidin kanssa ja tämä vie paljon energiaa. Vaikka painovoima-traktori ei kärsi näistä haitoista, se tarvitsee tasaisen voimanlähteen. Kaikki nämä laitteet ovat monimutkaisia. Niiden on oltava jännitteellisiä, hallittuja ja valmistettu toimimaan etäyhteydessä avaruudessa jatkuvasti monien vuosien ajan, erittäin korkea tilaus.
Olemme osoittaneet, että ionimoottorit voivat toimia vähintään muutaman vuoden avaruudessa, mutta toistaiseksi ionimoottoreilla ei ole tarpeeksi voimaa uhkaavan asteroidin taipumiseen, ellei ole erityisen pitkää varoitusaikaa. Pitkien varoitusaikojen alapuolella on, että epävarmuustekijät asteroidin kiertoradalla tekevät mahdottomaksi olla varma, että se osuu maahan. On olemassa muutamia kaukaisia hidastettavia käsitteitä: maalataan asteroidi valkoiseksi ja annetaan auringonvalon kohdistaa säteilypainetta; laserin asettaminen kiertoradalle ja zappaus monta kertaa; työntämällä pienempi asteroidi riittävän lähelle kääntämään sitä painovoimaisesti. Kun tähtitieteilijät suorittavat numerot, ideat kuitenkin jäävät mihinkään käytännölliseen järjestelmään.
Astronomit eivät ole ainoita ihmisiä, jotka ovat huolissaan asteroidien vaikutuksista. Poliitikot, hätätilannejärjestöt ja Yhdistyneet Kansakunnat ovat kaikki huolestuneita. Jos meidän täytyy kääntää asteroidi, kuka maksaa siitä? Kuka tosiasiallisesti laukaisee avaruusaluksen? Jos ydinpommit ovat varmin tapa kääntää asteroidi, täytyykö meidän pitää ydinpommit käsillä? Luottavatko muut maat Yhdysvaltoihin, Israeliin, Venäjään tai Intiaan asettamaan ydinaseita avaruuteen edes humanitaarista operaatiota varten? Entä jos asteroidi suuntautuu Geneveen ja meillä on vain keinot siirtää törmäyspaikka 1000 km: llä. Minkä suunnan valitsemme ja kuka päättää? Voimmeko olla varmoja siitä, että suoritamme tarkan vaiheen testaamattomilla taipumatekniikoilla?
Mitä asteroidi-isku on väistämätön, mitä teemme? Jos tiedämme mihin se osuu, evakuoimmeko ihmiset alueelta? Kuinka pitkälle siirrämme heidät? Jos törmäysjätteet jäävät ilmakehään, voi tapahtua globaalia jäähtymistä. Kuka vastaa maailman elintarvikehuollosta? Mikäli tsunami tulee olemaan, jos se osuu mereen? Kuinka voimme olla varmoja siitä, että ennustamamme tuho on oikein tai että emme ole jättäneet huomiotta jotain? Ehkä kaikkein huolestuttavinta kaikista asteroidien vaikutuksista on kokonaan uudenlaista katastrofia: miten valmistaudumme Yhdysvaltojen itäosien tuhoamiseen, kun meillä on 20 vuoden varoitus?
Näistä ja muista kysymyksistä keskustellaan tänään tiedekokouksissa ympäri maailmaa. Onneksi pienen asteroidin mahdollisuudet lyödä maapallon lähitulevaisuudessa ovat hyvin pienet.
Lisätietoja: Maanläheiset asteroidit: mistä ne ovat ja mistä ne tulevat?
David K. Lynch, PhD, on tähtitieteilijä ja planeettatutkija, joka asuu Topangassa, Kalifornia. Kun hän ei roikkuu San Andreas -vian ympärillä tai käyttää suuria kaukoputkia Mauna Kean päällä, hän soittaa viulua, kerää helistinkäärmeitä, pitää julkisia luentoja sateenkaareista ja kirjoittaa kirjoja (Väri ja valo luonnossa, Cambridge University Press) ja esseitä. Dr. Lynchsin uusin kirja on Kenttäopas San Andreasin vikaan. Kirja sisältää kaksitoista yhden päivän ajomatkaa vian eri osissa, ja sisältää mailia kohti mailia koskevat lokitiedot ja GPS-koordinaatit satoja vikaominaisuuksia varten. Kuten tapahtuu, Davesin talo tuhoutui vuonna 1994 voimakkuuden 6,7 Northridge-maanjäristyksessä.