Астероиды - космические лилипуты
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
Астероиды
Столкновения
Страница: Туринская шкала опасности, Столкновение астероида с Землей, Распад астероида P/2013 R3;
Малые тела Солнечной системы

Столкновение Земли с астероидом - проблема Апофиса

    Более 100 000 астероидов носятся в пространстве вокруг нашей планеты, но всего лишь один (из тех, что нам известны) грозит в ближайшие 30 лет без приглашения наведаться к нам в гости. Это Апофис – астероид, названный именем древнеегипетского бога мрака и разрушения. Что же должны сделать земляне, чтобы гарантированно избежать страшной трагедии?

    Пятница, 13 апреля 2029 года. Этот день грозит оказаться роковым для всей планеты Земля. В 4:36 по Гринвичу астероид Апофис 99942 массой 50 млн. тонн и диаметром 320 м пересечет орбиту Луны и ринется к Земле со скоростью 45 000 км/ч. Огромная, изрытая оспинами глыба будет таить в себе энергию 65 000 хиросимских бомб – этого с лихвой хватит, чтобы стереть с лица Земли небольшую страну или раскачать цунами в пару сотен метров высотой.
    Имя этого астероида говорит само за себя – так звали древнеегипетского бога мрака и разрушения, но все же есть шанс, что он не сможет исполнить свое роковое предназначение. Ученые на 99,7% уверены, что каменная глыба пролетит мимо Земли на расстоянии 30–33 тысячи километров. По астрономическим меркам это что-то вроде прыжка блохи, не больше, чем перелет из Нью-Йорка в Мельбурн и обратно, и намного меньше, чем диаметры орбит многих геостационарных спутников связи. После наступления сумерек население Европы, Африки и Западной Азии пару часов сможет наблюдать небесный объект, похожий на звездочку средней величины, пересекающий область небосклона, где находится созвездие Рака. Апофис будет первым астероидом за всю историю человечества, который нам удастся явственно разглядеть невооруженным взглядом. А потом он исчезнет – просто растает в черных космических просторах.

Памятные встречи с космическими телами - лучшие исторические даты!
 
Ежедневно на земную поверхность заносит из космоса примерно 100 тонн межпланетного вещества, но лишь изредка к нам прилетают такие предметы, которые оставили бы на Земле заметный след. Астероиды – довольно крупные космические тела, состоящие из скальной породы или из металла. Происходят они из относительно теплых областей внутренней Солнечной системы где-то между орбитами Марса и Юпитера. Кометы состоят в основном изо льда и скальных пород. Они формируются в холодных зонах внешней Солнечной системы, далеко за орбитами всех планет. Существует гипотеза, что миллиарды лет назад они принесли на Землю первые органические соединения. Метеороиды (метеоритные тела) – либо осколки астероидов, столкнувшихся в космическом пространстве, либо фрагменты, остающиеся при выпаривании комет. Если метеороиды достигают земной атмосферы, их называют метеорами, а если они падают на земную поверхность, то получают название метеоритов. Сейчас на поверхности Земли выявлено 160 кратеров, возникших от столкновения с космическими телами. Здесь мы рассказываем о шести самых примечательных.
 50 тысяч лет назад, кратер Берринджера (Аризона, США), окружность 1230 м
50 тысяч лет назад, кратер Берринджера (Аризона, США), окружность 1230 м – от падения метеорита диаметром 50 км. Это самый первый кратер от падения метеорита, обнаруженный на Земле. Его так и назвали «метеоритным» (см. фото). Кроме того, он сохранился лучше других. В 1960-е годы астронавты проводили здесь тренировки, оттачивая приемы сбора образцов грунта для выполнения программы Apollo.
 35 млн. лет назад, кратер бухты Чесапик (Мэриленд, США), окружность 85 км
35 млн. лет назад, кратер бухты Чесапик (Мэриленд, США), окружность 85 км – от падения метеорита диаметром 2–3 км. Самый крупный в США кратер от столкновения с небесным телом. Катастрофа, в результате которой он возник, раздробила скальное основание на 2 км в глубину, образовав резервуар соленой воды, который по сей день влияет на распределение подземных водных потоков.
 37,5 млн. лет назад, кратер Попигай (Сибирь, Россия), окружность 100 км
37,5 млн. лет назад, кратер Попигай (Сибирь, Россия), окружность 100 км – от падения астероида диаметром 5 км. Кратер усыпан промышленными алмазами, которые возникли в результате воздействия на графит чудовищных давлений в момент удара. Согласно новой теории, астероид, создавший этот кратер, и чесапикский метеорит являются осколками одного и того же более крупного астероида.
 65 млн. лет назад, Чикксулюбский бассейн (Юкатан, Мексика), окружность 175 км
65 млн. лет назад, Чикксулюбский бассейн (Юкатан, Мексика), окружность 175 км – от падения астероида диаметром 10 км. Взрыв этого астероида вызвал грандиозные цунами и землетрясения силой 10 баллов. Ученые полагают, что именно из-за него вымерли динозавры, а также 75% всех других видов животных, населявших Землю. Так эффектно закончился меловой период.
 1,85 млрд. лет назад, кратер Садбери (Онтарио, Канада), окружность 248 км
1,85 млрд. лет назад, кратер Садбери (Онтарио, Канада), окружность 248 км – от падения кометы диаметром 10 км. На дне кратера благодаря теплу, выделенному при взрыве, и запасам воды, содержавшимся в комете, возникла система горячих источников, в которых, весьма вероятно, могла поддерживаться жизнь. По периметру кратера найдены крупнейшие в мире залежи никелевой и медной руды.
 2 млрд. лет назад, купол Вредефорт (Южная Африка), окружность 378 км
2 млрд. лет назад, купол Вредефорт (Южная Африка), окружность 378 км – от падения метеорита диаметром 10 км. Самый древний и (на момент катастрофы) самый крупный из подобных кратеров на Земле. Он возник в результате самого массированного выделения энергии за всю историю нашей планеты. Возможно, это событие изменило ход эволюции одноклеточных организмов.
 
Памятные встречи с космическими телами - лучшие исторические даты!

    Может, и пронесет. Но ученые подсчитали: если Апофис окажется точно на расстоянии в 30 404,5 км от нашей планеты, он должен попасть в гравитационную «замочную скважину». Полоска пространства примерно 1 км в ширину, дыра, сравнимая по размерам с диаметром самого астероида, – это ловушка, где сила притяжения Земли способна развернуть полет Апофиса в опасном направлении, так что наша планета окажется буквально в перекрестии прицела на момент следующего визита этого астероида, который состоится ровно через 7 лет – 13 апреля 2036 года.
    Результаты радиолокационного и оптического слежения за Апофисом, когда он прошлым летом в очередной раз пролетал мимо нашей планеты, дали возможность вычислить вероятность его попадания в «замочную скважину». В численном выражении этот шанс составляет 1 : 45 000! «Непростая задача – реально оценить опасность при очень малой вероятности события, – говорит Майкл де Кэй из Центра обмена информацией и оценки опасностей при университете Карнеги–Меллон. – Одни считают, что раз опасность маловероятна, то о ней не стоит и думать, а другие, имея в виду серьезность возможной катастрофы, полагают, что недопустима даже самая ничтожная вероятность подобного события».
    Бывшему астронавту Расти Швейкарту есть что порассказать о предметах, летающих в открытом космосе, – когда-то, выбравшись из своего корабля во время полета Apollo 9 в 1969 году, он и сам был таким предметом. В 2001 году Швейкарт стал одним из соучредителей фонда В612 и сейчас использует его для давления на NASA, требуя от агентства хоть каких-то действий в отношении Апофиса, причем как можно скорее. «Если мы упустим выдавшийся нам шанс, – говорит он, – это будет преступная халатность».
    Допустим, в 2029 году ситуация сложится не лучшим образом. Тогда, если мы не хотим, чтобы в 2036 году астероид врезался в Землю, мы должны заняться им еще на подлете и попытаться сдвинуть в сторону на десяток тысяч километров. Забудем о великих технических достижениях, какие мы видим в голливудских фильмах, – на самом деле эта задача далеко превосходит нынешние возможности человечества. Взять хотя бы остроумный способ, предложенный в знаменитом «Армагеддоне», вышедшем на экраны в 1998 году, – просверлить в астероиде скважину глубиной в четверть километра и взорвать прямо внутри ядерный заряд. Так вот – технически это реализовать ничуть не проще, чем путешествие во времени. В реальной ситуации, когда подойдет 13 апреля 2029 года, нам останется только рассчитать место падения метеорита и начать эвакуацию населения из обреченного края.
    По предварительным прикидкам, место падения Апофиса приходится на полосу 50 км шириной, пролегающую через Россию, Тихий океан, Центральную Америку и уходит дальше в Атлантику. Города Манагуа (Никарагуа), Сан-Хосе (Коста-Рика) и Каракас (Венесуэла) расположены точно на этой полосе, так что им грозит прямое попадание и полное разрушение. Впрочем, наиболее вероятное место падения – это точка в океане в нескольких тысячах километров от западного побережья Америки. Если Апофис упадет в океан, в этом месте образуется воронка глубиной 2,7 км и примерно 8 км в диаметре, от которой во все стороны побегут волны цунами. В результате, скажем, побережье Флориды попадет под удар двадцатиметровых волн, которые в течение часа будут бомбардировать материк.
    Впрочем, пока еще рано думать об эвакуации. После 2029 года у нас уже не будет возможности избежать столкновения, но задолго до роковой минуты мы можем слегка сбить Апофис с курса – ровно настолько, чтобы он не попал в «замочную скважину». Согласно расчетам, проведенным в NASA, для этого сгодится простая «болванка» весом в одну тонну, так называемый кинетический ударник, который должен угодить в астероид на скорости 8000 км/ч. Подобную миссию уже исполнял космический зонд NASA «Deep Impact» (кстати, его название связано с еще одним голливудским блокбастером 1998 года). В 2005 году этот аппарат по воле его создателей врезался в ядро кометы Tempel 1, и таким образом были получены сведения о строении поверхности этого космического тела. Возможно и другое решение, когда космический аппарат с ионным движителем, играющий роль «гравитационного тягача», зависнет над Апофисом, и его – пусть и ничтожная – сила притяжения чуть-чуть сдвинет астероид с рокового курса.
    В 2005 году Швейкарт призывал руководство NASA к планированию спасательной экспедиции, которая должна установить на Апофисе радиопередатчик. Данные, регулярно получаемые от этого прибора, позволили бы подтвердить прогнозы развития ситуации. При благоприятном прогнозе (если астероид в 2029 году пролетает мимо «замочной скважины») земные обитатели смогли бы вздохнуть с облегчением. В случае же неутешительного прогноза у нас оставалось бы достаточно времени, чтобы подготовить и отправить в космос экспедицию, способную отвести от Земли грозящую ей опасность. Для выполнения такого проекта, по оценкам Швейкарта, могло бы понадобиться примерно 12 лет, но все спасательные работы желательно завершить к 2026 году – лишь тогда можно надеяться, что оставшихся трех лет хватит на проявление положительных результатов от едва заметного по космическим масштабам воздействия со стороны нашего спасательного корабля.

Падение астероида
Падение астероида: катастрофические последствия и как этого избежать!
Методы борьбы с астероидами
Методы борьбы с астероидами

    Впрочем, NASA пока предпочитает выжидательную тактику. По расчетам Стивена Чесли, работающего в Пасадене (Калифорния) в Лаборатории реактивного движения (JPL) над темой «Околоземный объект» (Near Earth Project), до 2013 года мы имеем полное право ни о чем не беспокоиться. К тому моменту Апофис попадет в поле зрения 300-метрового радиотелескопа, расположенного в Аресибо (Пуэрто-Рико). По этим данным уже можно будет сделать достоверный прогноз – попадет астероид в 2029 году в «замочную скважину» или же его пронесет мимо. Если подтвердятся худшие опасения, у нас останется достаточно времени и для экспедиции с установкой приемо-передатчика, и для экстренных мер по сталкиванию астероида с опасной траектории. «Сейчас рано суетиться, – говорит Чесли, – но если к 2014 году ситуация сама не рассосется, вот тогда и займемся подготовкой серьезных экспедиций».
    В 1998 году конгресс США поручил NASA заняться поиском, учетом и отслеживанием в околоземном пространстве всех астероидов диаметром не менее 1 км. Составленный в результате «Отчет о космической безопасности» содержит описание 75% из 1100 предположительно существующих объектов. (В процессе этих поисков Апофис, не добирающий до требуемого размера 750 м, попался на глаза исследователям просто по счастливой случайности.) Ни один из включенных в «отчет» гигантов, к счастью, не представляет для Земли опасности. «Но в оставшейся паре сотен, которые мы пока так и не смогли обнаружить, любой может оказаться на подходе к нашей планете», – говорит бывший астронавт Том Джонс, консультант NASA по поиску астероидов. В свете сложившейся ситуации аэрокосмическое агентство предполагает расширить критерий поиска до диаметра 140 м, то есть захватывать в свою сеть и небесные тела размером вдвое меньше Апофиса, способные тем не менее нанести нашей планете ощутимый ущерб. Таких астероидов выявлено уже более 4000, а по предварительным оценкам NASA, их должно быть не менее 100 000.
    Как показала процедура вычисления 323-дневной орбиты Апофиса, предсказывать пути, по которым движутся астероиды, – дело хлопотное. Наш астероид обнаружили в июне 2004 года астрономы Аризонской национальной обсерватории Китт-Пик. Много полезной информации было получено астрономами-любителями, а через шесть месяцев повторные профессиональные наблюдения и более точное визирование объекта привели к таким результатам, что в JPL забили тревогу. Святая святых JPL, система слежения за астероидами Sentry (сверхмощный компьютер, который, основываясь на астрономических наблюдениях, рассчитывает орбиты околоземных астероидов) давала предсказания, которые день за днем выглядели все более зловещими. Уже 27 декабря 2004 года расчетные шансы на ожидаемое в 2029 году столкновение достигли уровня 2,7% – такие цифры вызвали ажиотаж в узком мирке охотников за астероидами. Апофис занял беспрецедентную 4-ю ступень на «Туринской шкале».
    Впрочем, паника быстро улеглась. В компьютер ввели результаты тех наблюдений, которые раньше ускользали от внимания исследователей, и система огласила успокаивающее сообщение: в 2029 году Апофис пролетит мимо Земли, но промахнется на самую малость. Все бы хорошо, но осталась одна неприятная мелочь – та самая «замочная скважина». Крошечные размеры этой гравитационной «ловушки» (всего 600 м в диаметре) – это одновременно и плюс, и минус. С одной стороны, не так уж и трудно будет оттолкнуть Апофис от такой ничтожной цели. Если верить расчетам, то, меняя скорость астероида всего на 16 см в час, то есть на 3,8 м в день, за три года мы сместим его орбиту на несколько километров. Вроде бы чепуха, но вполне достаточно, чтобы обойти сторонкой «замочную скважину». Такие воздействия вполне по силам уже описанному «гравитационному тягачу» или «кинетической болванке». С другой стороны, когда мы имеем дело с такой крошечной мишенью, нельзя точно предсказать, в какую сторону отклонится Апофис от «замочной скважины». На сегодня прогнозы, какой будет орбита к 2029 году, имеют масштаб точности (в космической баллистике его называют «эллипсом ошибок») примерно 3000 км. По мере накопления новых данных этот эллипс должен постепенно уменьшаться. Для того чтобы хоть с какой-то уверенностью говорить, что Апофис летит мимо, необходимо сократить «эллипс» до размеров порядка 1 км. Не располагая нужной информацией, спасательная экспедиция может увести астероид в сторону, а может и непреднамеренно загнать его в самую скважину.
    Но реально ли достичь требуемой точности прогнозирования? Эта задача предполагает не только установку на астероид приемопередатчика, но и математическую модель несравненно более сложную, чем та, которая используется сейчас. В новом алгоритме вычисления орбиты должны присутствовать и такие, казалось бы, несущественные факторы, как солнечное излучение, члены, добавляемые для учета релятивистских эффектов, и гравитационное воздействие со стороны других оказавшихся поблизости астероидов. В нынешней модели все эти поправки пока еще не учтены.
    И наконец, при расчете этой орбиты нас ждет еще один сюрприз – эффект Ярковского. Это дополнительная небольшая, но устойчиво действующая сила – ее проявление наблюдается в тех случаях, когда с одного бока астероид излучает больше тепла, чем с другого. По мере того как астероид поворачивается от Солнца, он начинает излучать в окружающее пространство накопленное в поверхностных слоях тепло. Возникает слабенькая, но все-таки заметная реактивная сила, действующая в направлении, противоположном тепловому потоку. К примеру, вдвое более крупный астероид под названием 6489 Голевка под воздействием этой силы за последние 15 лет на 16 км удалился от расчетной орбиты. Никто не знает, как этот эффект скажется в течение ближайших 23 лет на траектории Апофиса. В настоящий момент мы не имеем представления ни о скорости его вращения, ни о направлении оси, вокруг которой он мог бы вращаться. Мы не знаем даже его очертаний – а ведь это информация абсолютно необходимая для того, чтобы рассчитать эффект Ярковского.

Как избавиться от назойливого астероида
 
К счастью, для того чтобы Апофис не угодил в гравитационную «замочную скважину», прячущуюся в космосе на подступах к Земле и готовую на следующем витке направить его прямо в нашу планету, достаточно будет подвинуть его всего лишь на километр-другой. Если бы нам сразу грозило прямое столкновение, астероид нужно было бы «сдвигать» на 8–10 тысяч километров и на это потребовалось бы в 10 000 раз больше энергии. А так задача, кажется, нам по силам – даже при использовании нынешней техники. Для ее решения предлагается несколько методов.
 Сильный лобовой удар
Космический корабль с головной частью, представляющей собой простую болванку массой в 1 тонну («кинетический ударник») просто врежется в Апофис на скорости 8000 км/ч и, если верить расчетам, изменит скорость астероида массой 50 млн. тонн всего лишь на 16 см в час. В течение трех лет эффект от этого, казалось бы, ничтожного изменения в скорости накопится и даст в результате смещение на несколько километров. Преимущества. Мы уже знаем, как это делать: прошлым летом зонд Deep Impact подобным же образом был пущен на столкновение с ядром кометы. Оборотная сторона. В результате столкновения от астероида могут отколоться осколки. Кроме того, если удар не попадет точно в центр масс, мы добьемся не смещения небесного тела, а его вращения.
 Изменение орбиты толкачом
Плазменный или ионный ракетный двигатель, питающийся энергией от ядерного реактора или от солнечных батарей, можно укрепить прямо на поверхности астероида. Если он проработает хотя бы несколько недель, создавая тягу в один-два ньютона, этого будет уже достаточно для того, чтобы скорость астероида изменилась на необходимые десятки сантиметров в час. Преимущества. Конструкция ионного двигателя уже прошла испытания во время экспедиции Deep Space 1 в 1998 году, конструкция плазменных двигателей – во время многочисленных запусков коммерческих телекоммуникационных спутников и лунного зонда Smart-1. Оборотная сторона. Космическому аппарату необходима «мягкая посадка» и жесткое закрепление на поверхности с неизвестными свойствами. Поскольку астероид вращается, для того чтобы тяга действовала только в одном направлении, аппарату потребуется сложная система управления.
 Воздействие тягачом
«Гравитационный тягач» массой в 1 тонну, используя работающий от солнечных батарей ионный (или плазменный) двигатель или маневровые двигатели на гидразине, зависнет на высоте в четверть километра над поверхностью астероида. Сила притяжения космического аппарата постепенно увлечет астероид в сторону с его траектории – по сути дела, тяга двигателей (то есть несколько граммов силы) в течение месяца будет частично передаваться небесному телу. Преимущества. При необходимости всеми этими движениями можно будет управлять. Для гравитационного тягача (в отличие от жестко закрепленного толкача) не имеют значения проблемы, связанные с вращением астероида. Оборотная сторона. Парение над поверхностью – положение весьма неустойчивое.
 Подрыв ядерным зарядом
Если в недра Апофиса заложить термоядерную бомбу, она превратит его в рой мелких астероидов. Преимущества. Чувство глубокого удовлетворения от одной мысли, что враг разбит вдребезги. Оборотная сторона. Глубоким бурением в открытом космосе мы еще никогда не занимались. Кроме того, не окажется ли куча маленьких радиоактивных астероидов еще хуже, чем один большой?
 Поджаривание ядерным зарядом
Лучше устроить ядерный взрыв прямо над астероидом. Испарение вещества с поверхности небесного тела толкнет его в противоположном направлении. Преимущества. В такой ситуации вращение астероида не будет играть роли. Оборотная сторона. В настоящее время остается в силе международный запрет на использование ядерного оружия в космосе, и накопление ядерных зарядов для защиты от астероидов может нанести ущерб общему процессу ядерного разоружения.
 
Как избавиться от назойливого астероида

    Если апофис и в самом деле метит прямо в гравитационную «замочную скважину», наземные наблюдения не смогут этого подтвердить по крайней мере вплоть до 2021 года. Возможно, к тому времени будет уже поздно предпринимать какие-либо действия. Посмотрим, что поставлено на кон (Чесли полагает, что падение такого астероида должно повлечь за собой убытки в $400 млрд. только за счет повреждений экономической инфраструктуры), и сразу станет понятно – какие-то шаги по защите от нависшей катастрофы нужно делать уже сейчас, не дожидаясь подтверждений, что они в конце концов окажутся необходимы. Когда же начнем? Или, если посмотреть с другой стороны, в какой момент можно будет положиться на удачу и сказать, что беда миновала? Когда шансы на благополучный исход составят десять к одному? Тысяча к одному?
    Когда NASA обнаруживает такой потенциально опасный астероид, как Апофис, оно не уполномочено принимать решения о дальнейших действиях. «Планирование спасательных работ не наш бизнес», – говорит Чесли. Первый и очень робкий шаг космического агентства в этом направлении – некое рабочее заседание, на котором в июне 2006 обсуждались возможные меры по защите от астероидов.
    Если эти усилия NASA заслужат со стороны Конгресса США внимания, одобрения, а главное, финансирования, то следующим шагом сразу же станет отправка на Апофис разведывательной экспедиции. Швейкарт отмечает, что даже если планируемый «гравитационный тягач», снабженный контрольным приемопередатчиком, «покрыть золотом от носа до хвоста», его запуск вряд ли потянет на сумму больше четверти миллиарда. Кстати, именно в такую же сумму обошелся выпуск космических фантазий «Армагеддон» и «Столкновение с бездной». Если во имя защиты нашей планеты Голливуд не поскупился выложить такие деньги, то неужели их не найдется у Конгресса США? (Автор материала: Дэвид Ноланд)

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru