Американската космическа агенция НАСА пусна видео, в което симулира подхода към нашата планета на най-големия астероид Флоренция, което според учените ще се случи на 1 септември. За нашата планета няма заплаха, тъй като небесното тяло ще прелети на разстояние от седем милиона километра. Но възможно ли е да се защити Земята в случай на реална заплаха от сблъсък? Какви реални, утопични и фантастични проекти за борба с "каменните гости" от космоса предлагат учени и инженери?
През август миналата година астероидът 2016 QA2, по-рано неизвестен на астрономите, прелетя край Земята. За първи път тя беше забелязана и записана само няколко часа преди опасен подход към нашата планета - небесно тяло с размери от 15 до 50 метра пропусна Земята на разстояние 85 000 километра, което е по-малко от една четвърт от разстоянието до Луната. В случай на сблъсък силата на експлозията ще бъде два пъти по-силна, отколкото при падането на Челябинския метеорит през 2013 г.
Падането на по-голям астероид може не само да убие милиони наши съвременници, но буквално да унищожи всички големи живи същества на Земята. Възниква въпросът: можем ли хората да направим нещо, за да избегнем внезапен взрив на земя или въздух с капацитет до сто милиона мегатона?
На теория системите за противоракетна отбрана (ABM) като ракетите A-135 / A-235, които защитаваха Москва, могат да открият и атакуват малък астероид на височина 850 километра. Някои от тези ракети имат ядрени бойни глави за трансатмосферни зони. На теория дори една слаба бойна глава е достатъчна, за да започне унищожаването на тяло като метеорита Челябинск или Тунгуска. Ако се разпадне на фрагменти на по-малко от десет метра, всеки от тях ще изгори високо в атмосферата. А получената взривна вълна дори няма да може да събори прозорците в жилищните сгради.
Особеността на метеороидите и астероидите, които падат на Земята от космоса, е, че повечето от тях се движат със скорост 17-74 километра в секунда. Това е 2-9 пъти по-бързо от прехващащите ракети А-135 / А-235. Невъзможно е предварително да се предвиди траекторията на асиметрично тяло и неясна маса. Следователно дори най-добрите противоракетни ракети на земляни не са в състояние да ударят „Челябинск“или „Тунгус“. Освен това този проблем е неизбежен: ракетите с химическо гориво физически не могат да осигурят скорост от 70 километра в секунда или по-висока. Освен това вероятността астероид да падне точно върху Москва е минимален, а други големи градове в света не са защитени дори от такава система. Всичко това прави стандартната система за противоракетна отбрана много неефективна за справяне с космическите заплахи.
Тела с диаметър под сто метра обикновено са много трудни за забелязване, преди да започнат да падат на Земята. Те са малки, обикновено с тъмен цвят, което ги затруднява да се видят на фона на черните дълбочини на пространството. Няма да работи предварително, за да изпрати космически кораб до тях, за да промени траекторията им. Ако може да се види такова небесно тяло, то ще бъде направено в последния момент, когато почти не остава време за реакция. И така, августовският астероид е забелязан само двадесет часа преди подхода. Ясно е, че той „се стреми“по-точно - и няма да има нищо, което да спре небесния гост. Заключение: ние се нуждаем от някои други средства за „близък бой“, позволяващи да прехващаме цели многократно по-бързо от нашите най-добри балистични ракети. Най-обещаващите оръжия от този тип биха били огромни орбитални групировки от мощни,координирани лазери ("Звезда на смъртта"), за които ще говорим малко по-късно.
От 2016 г. ще можем да видим повечето от телата с диаметър над 120 метра. Именно тази година се планира въвеждането в експлоатация на телескопа Мауна Лоа на Хаваите. Той ще бъде вторият в системата за последно предупреждение за астероиди на Университета на Хаваите (ATLAS). Въпреки това, дори преди въвеждането си, ATLAS вече беше видял първия си околоземен астероид с диаметър по-малък от 150 метра.
Въпреки това дори откритият преди това астероид с размери стотици метра не може да бъде бързо „разгърнат“по такъв начин, че да се избегне сблъсък със Земята. Проблемът тук е, че кинетичната му енергия е толкова висока, че стандартната термоядрена бойна глава просто не може да осигури експлозия при удар. Контактният удар със скорост на сблъсък над 300 метра в секунда физически ще смаже елементите на ядрена бойна глава, още преди тя да има време да експлодира: в края на краищата, механизмите, които осигуряват експлозията, отнемат време за действие. Освен това, според изчисленията на специалисти от НАСА, дори ако бойната глава по чудо експлодира (удря астероида „отзад“, на курса за наваксване), това едва ли ще промени нищо. Обект с диаметър стотици метра има такава кривина на повърхността, че повече от 90 процента от енергията от термоядрен взрив просто ще се разсее в космоса, т.е.но няма да премине към корекцията на орбитата на астероида.
Промоционално видео:
Съществува метод за преодоляване на защита от астероидна кривина и защита на скоростта. След падането на каросерията в Челябинск, НАСА представи концепцията за превозно средство за прехващане на астероиди с хипервелокация (HAIV). Това е тандемна антиастероидна система, в която главата е безядрена заготовка. Когато коригира орбитата на астероида, той ще го удари първо и със скорост около десет километра в секунда, оставяйки след себе си малка фуния. Именно в тази фуния се планира да бъде изпратена втората част на HAIV - бойна глава с добив от 300 килотона до два мегатона. Точно в момента, когато втората част на HAIV влезе във фунията, но все още не е докоснала дъното си, зарядът ще се взриви и по-голямата част от неговата енергия ще бъде прехвърлена на астероида на жертвата.
Изследователи от Томския държавен университет наскоро работеха по подобен подход при справяне със средни астероиди на суперкомпютъра Skif. Те симулираха детонацията на астероид от тип Апофис с ядрена бойна глава от мегатон. В същото време беше възможно да се разбере, че оптималният момент на детонация ще бъде този, когато астероидът преминава на определено разстояние от планетата, дори преди последния подход на планетата. В този случай взривените отломки ще продължат пътя си далеч от Земята. Съответно опасността от метеорен дъжд от фрагменти от небесно тяло ще бъде намалена до нула. И това е важно: след ядрен взрив на необходимата (мегатона) мощност, остатъците от астероида ще носят повече радиационна заплаха от Чернобил.
На пръв поглед HAIV или неговите аналози ще затворят всички проблеми. Тела на по-малко от 300 метра след такъв двоен удар ще паднат на парчета. Само около хилядна част от тяхната маса ще влезе в земната атмосфера. По-големите тела, особено металните астероиди, няма да се откажат толкова лесно. Но дори и в тях изпаряването на материя от фунията ще даде значителен импулс, значително променяйки първоначалната орбита. Според изчисленията, един такъв "астероиден" изстрел "би трябвало да струва 0,5-1,5 милиарда долара - чисти дреболии, по-малко от цената на един роувър или бомбардировач B-2.
Одна беда - неразумно делать ставку на оружие, ни разу не испытанное хотя бы на полигоне. А NASA в настоящее время ежегодно получает сумму примерно в одну сороковую от военных расходов США. При таком скромном «пайке» выделить сотни миллионов на испытания HAIV агентство просто не в состоянии. Но и будь такие испытания произведены, толку от них было бы немного. Тот же ATLAS обещает предупредить о среднем по размерам астероиде за месяц, а то и пару недель. Построить HAIV с нуля за такое время нельзя, а держать его на боевом дежурстве слишком дорого для скромного, по американским меркам, бюджета NASA.
На пръв поглед перспективите за човечеството в борбата с големите астероиди - особено над километър - изглеждат много по-добре, отколкото в случая с малки и средни. Километровите обекти в повечето случаи могат да се видят във вече разгърнати телескопи, включително космически. Разбира се, не винаги: през 2009 г. бяха открити околоземни астероиди с диаметър 2-3 километра. Фактът, че все още се случват подобни открития, означава, че вероятността внезапно да открие голямо тяло да се приближи до нашата планета е дори на сегашното ниво на развитие на астрономията. Очевидно е обаче, че всяка година има по-малко такива обекти и в обозримо бъдеще те може да не останат изобщо.
Дори страната ни, въпреки липсата на разпределено държавно финансиране за търсене на астероидни заплахи, играе значителна роля за проследяването им. През 2012 г. групата на Владимир Липунов от Московския държавен университет създаде глобална мрежа от роботизирани телескопи MASTER, обхващащи както редица вътрешни, така и чуждестранни инструменти. През 2014 г. мрежата MASTER отвори четиристотин метра 2014 UR116, потенциално способна да се сблъска с нашата планета в обозримо бъдеще.
Големите астероиди обаче имат свои неприятни характеристики. Да предположим, че научихме, че седемдесет километра 55576 амик с потенциално нестабилна орбита се насочва към Земята. Възможно е да го "обработите" с тандем HAIV с термоядрена бойна глава, но това ще създаде ненужни рискове. Какво става, ако по този начин провокираме загубата на една от нейните свободни части от астероида? Освен това големите тела от този вид имат спътници - те самите не са толкова малки. Близка експлозия може да провокира рязка промяна в орбитата на спътника, което може да доведе до нарушеното тяло навсякъде - и до нашата планета също.
Да дадем един пример. Горепосочената телескопска мрежа MASTER преди година и половина откри 2014 UR116 на по-малко от 13 милиона километра от Земята. Ако се беше насочила към планетата дори с умерена скорост от 17 километра в секунда - и за по-малко от десет дни пътищата им щяха да пресекат. Със скорост на предаване от 70 километра в секунда щеше да е въпрос на дни. Ако термоядрен взрив се отцепи от серия отломки от многокилометрово тяло, един от тях може лесно да се изплъзне от нашето внимание. И когато се появи в зрителното поле на телескопите на няколко милиона километра от нас, ще бъде късно да започне производство на друг прехващач на HAIV.
Със сигурност с големи тела, сблъсъкът с които е известен предварително, можете да взаимодействате по-безопасно и без експлозия. И така, ефектът на Ярковски постоянно променя орбитата на почти всички астероиди и без опасност от драматичното им унищожаване или загуба на спътници. Ефектът се състои във факта, че частта от астероида, нагрята от Слънцето, неизбежно попада в неосветената нощна зона по време на въртенето си. Там той отделя топлина в космоса чрез инфрачервено лъчение. Фотоните на последния придават импулс на астероида в обратна посока.
Смята се, че ефектът е лесен за използване за отклоняване на големи „убийци на динозаври“от опасна траектория на приближаване към Земята. Достатъчно е да изпратите малка сонда към астероида, носещ робот с балон от бяла боя. Разпръсквайки го върху голяма повърхност, можете да постигнете рязка промяна в ефекта на Ярковски, действащ върху тялото. Така бяла повърхност, например, излъчва фотони по-малко активно, отслабва силата на ефекта и променя посоката на движението на астероида.
Може да изглежда, че ефектът във всеки случай е твърде малък, за да повлияе на нещо. Например, за астероид Golevka с маса 210 милиона тона, това е приблизително 0,3 нютона. Какво може да промени такава "сила" по отношение на небесно тяло? Колкото и да е странно, в продължение на много години ефектът ще бъде доста сериозен. От 1991 г. до 2003 г. траекторията на Голевка се отклонява от изчислената една на 15 километра заради нея.
Има и други начини за бавно отстраняване на голямо тяло от опасна орбита. На астероида можете да инсталирате слънчево платно от филм или да хвърлите мрежа от въглеродни влакна върху него (и двете опции бяха разработени от НАСА). И в двата случая светлинното налягане на слънчевите лъчи върху небесното тяло ще се увеличи, което означава, че то постепенно ще се движи в посока от Слънцето, избягвайки сблъсък с нас.
Изпращането на сонда с боя, платно или мрежа би означавало космическа мисия на дълги разстояния, която би струвала много повече от пускането на тандем HAIV. Но тази опция е много по-безопасна: няма да създаде непредвидими промени в орбитата на изстрелян голям астероид. Съответно това няма да застраши отделянето на големи фрагменти от него, способни да паднат на Земята в бъдеще.
Лесно е да се види, че подобна защита срещу голям астероид има своите слаби страни. Днес никой няма завършена ракета с художник-робот, ще са нужни много години, за да я подготвите за полет. Освен това понякога космическите сонди се счупват. Ако устройството "се сблъска" на далечна комета или астероид, като японската Hayabusa на астероида на Itokawa през 2005 г., може просто да не остане време за втори опит за рисуване в космически мащаб. Няма ли по-надеждни методи, които изключват опасната термоядрена бомбардировка и изпращат не винаги надеждни сонди?
Е, има и такива предложения. Преди няколко години Филип Любин от Калифорнийския университет в Санта Барбара (САЩ) представи проекта за насочено енергийно слънчево насочване на астероиди и проучване (DE-STAR, на английски, съгласуван със звездата на Смъртта). Това изисква създаването на орбитална платформа, подобна на разширения МКС. Той ще бъде съставен от много отделни модули със соларни панели и лазери. Всички лазери ще действат съвместно, за да създадат това, което се нарича фазиран масив. В него амплитудно-фазовото разпределение на излъчването на отделни лазери ще бъде избрано по такъв начин, че електромагнитните вълни от тях да се "събират" една с друга. Това ефективно ще усили излъчването в една желана посока и ще потисне разсейването му във всички останали. Резултатът е като един супер мощен лазер.
Размерът на такива платформи може да варира в зависимост от конкретната задача. Стометров DE-STAR 2 (приблизително от МКС) може да "избута" големи астероиди и комети в необходимата ни посока в посоката, от която се нуждаем директно от земната орбита, без рискови полети до далечни тела. Разстоянието на такова въздействие по принцип може да бъде милиарди километри. Това със сигурност е достатъчно, за да коригира траекторията на всяко околоземно тяло, дори на километри. Важното е, че много модули не могат да се провалят едновременно, което означава, че отклонението на астероида ще бъде гарантирано.
С известно мащабиране (DE-STAR 4, диаметър десет километра) системата ще получи достатъчно енергия, за да изпари напълно типичния астероид с диаметър 500 метра само за една година. Малки тела DE-STAR 4 могат да унищожат за няколко дни или дори часове. Такава отбранителна система изглежда универсална, подходяща както срещу големи и средни тела като Апофис, така и срещу малки като метеоритите Челябинск или Тунгуска. Разбира се, DE-STAR 4 очевидно няма да е евтин проект. Но поради огромните си възможности, първоначално е замислен от Любин като многоцелеви. Енергията му е достатъчна, за да ускори малка космическа сонда до скорости от хиляди километри в секунда, което е напълно достатъчно за изследване на най-отдалечените кътчета на Слънчевата система или (при мащабиране) дори в близост до най-близките звезди.
Изброеното по-горе изглежда вдъхва надежда. HAIV вече на днешното технологично ниво може да се използва като средство за „близък бой“срещу малки тела, които не могат да бъдат открити много преди опасен подход. DE-STAR 2, разположен в орбита, е доста способен да пречи на приближаването към Земята, дори тяло като астероида Chicxulub, който уби динозаврите. Подобна двуслойна защита (или еднослойна - в случай на DE-STAR 4) изглежда напълно достатъчна. Защо с доста сложни и балансирани проекти същата НАСА, която си сътрудничи със създателите на двете концепции, не бърза да ги бюджетира? А Роскосмос, където след експлозията над Челябинск много се говореше за планове за създаване на такава система, някак не бързаме да отчитаме тяхното прилагане …
Причините за скромността на водещите световни космически агенции са разбираеми. Не става въпрос за ниската вероятност от падане на астероид. Ако шансовете за ядрена война се оценят като ниски, тогава падането на голям астероид на Земята рано или късно ще се случи със сто процента вероятност. Независимо от това милиарди долари се изразходват за ядрен арсенал по света, а стотици милиони не са отпуснати за защита от астероиди.
Разликата се дължи на факта, че ядреното оръжие вече е убило много хора. Но падането на значителен астероид в населените места все още не е записано в писмената история на човечеството. Да, ако метеоритът Тунгуска избухна през 1909 г. четири часа по-рано (над Виборг и Санкт Петербург), Хирошима от Нагасаки (хиляда пъти по-слаба) би изглеждала като детски играчки. Тогава приоритетите на съвременното човечество биха били по-далеч от противоракетната отбрана и по-близо до създаването на надеждна противоастероидна защита.
В западните страни ситуацията се влошава от факта, че никоя администрация не планира космически програми за повече от няколко години. Всички оправдано се страхуват, че при прехвърлянето на властта новата администрация веднага ще затвори скъпите програми на своите предшественици. Така че няма смисъл да ги стартирате. В държави като КНР всичко е формално по-добро. Хоризонтът на планиране там е избутан далеч в бъдещето. На практика обаче те нямат нито технологичните (Китай), нито финансовите (Русия) възможности за разполагане на тандемни системи като HAIV или орбитални лазерни масиви като DE-STAR.
Всичко това означава, че горепосочените проекти ще започнат изпълнението си само след многомегатонна експлозия на незабелязано тяло над гъсто населен район. Подобно събитие - което по принцип трябва да се случи рано или късно - определено ще доведе до човешки жертви. Едва след това можем уверено да очакваме политически санкции за изграждането на системи за защита от астероиди както на Запад, така и евентуално в Русия.
