Если гигантский объект выглядит так, как будто он врезается в Землю, у человечества есть несколько вариантов: забить его космическим кораблем, достаточно сильным, чтобы сбить его с курса, взорвать его ядерным оружием, тянуть его гравитационным трактором или даже замедлить вниз, используя концентрированный солнечный свет.
Нам придется решить, стоит ли сначала посетить его с разведывательной миссией или немедленно начать полномасштабную атаку.
Это множество решений, которые необходимо принять под экзистенциальным принуждением, поэтому команда исследователей Массачусетского технологического института разработала руководство, опубликованное в феврале в журнале Acta Astronautica, для помощи будущим дефлекторам астероидов.
В кино входящий астероид обычно является последним ударом: большая смертельная скала, летящая прямо к Земле, словно пуля из тьмы, всего лишь несколько недель или дней между ее открытием и его предполагаемым воздействием. Это реальная угроза, согласно представлению Управления планетарной обороны НАСА в апреле 2019 года, на котором присутствовала Live Science. Но НАСА считает, что оно обнаружило большинство самых крупных и самых смертоносных объектов, которые имеют даже небольшой шанс поразить Землю - так называемые убийцы планет. (Конечно, есть, вероятно, множество мелких камней - все еще достаточно больших, чтобы убивать целые города - которые остаются неоткрытыми.)
Поскольку за большинством крупных объектов в окрестностях Земли уже пристально следят, у нас, вероятно, будет много предупреждений, прежде чем кто-то ударит по Земле. Астрономы наблюдают за этими космическими камнями, когда они приближаются к Земле, чтобы увидеть, могут ли они пересечь одну из своих "замочных скважин". Каждый угрожающий Земле астероид приближается и удаляется от Земли в разных точках его орбиты вокруг Солнца. И вдоль этого пути, около Земли, есть замочные скважины. Эти замочные скважины - это области космоса, через которые он должен пройти, чтобы попасть на курс столкновения во время следующего приближения к нашей планете ...
«Замочная скважина похожа на дверь - как только она откроется, астероид вскоре с большой вероятностью коснется Земли», - сказал Сунг Вук Паек, ведущий автор исследования и инженер Samsung, который был аспирантом Массачусетского технологического института в момент написания статьи, сказано в заявлении.
Согласно документу, самое простое время, чтобы остановить попадание объекта на Землю, - это прежде чем он попадет в одну из этих замочных скважин. Это будет препятствовать тому, чтобы объект попал на путь к первому удару - в этот момент спасение Земли потребовало бы гораздо больше ресурсов и энергии и повлекло бы за собой гораздо больший риск.
Пэк и его соавторы отказались от большинства экзотических схем отклонения астероидов, оставив в качестве серьезных вариантов только ядерную детонацию и ударные элементы. Ядерная детонация также проблематична, они написали, потому что точно неизвестно, как астероид будет вести себя после ядерного взрыва, и потому что политические опасения по поводу ядерного оружия могут вызвать проблемы для миссии.
В конце концов, они приземлились на три варианта миссий, которые можно было бы подготовить в кратчайшие сроки, если бы астероид-убийца планеты был направлен к замочной скважине:
- Миссия типа 0, когда одиночный тяжелый космический корабль был обстрелян по входящему объекту, нацеленный на использование наилучшей доступной информации о структуре и траектории объекта, чтобы сбить его с курса.
- Миссия типа 1, где сначала запускается разведчик, который собирает данные об астероиде перед запуском главного ударника, чтобы лучше нацелить выстрел на максимальный эффект.
- Миссия типа 2, когда один маленький ударник запускается одновременно с разведчиком, чтобы немного сбить объект с курса. Затем вся информация от разведчика и первого удара используется для тонкой настройки второго небольшого удара, который завершает работу.
Исследователи писали, что проблема с миссиями типа 0 заключается в том, что телескопы на Земле могут собирать только приблизительную информацию об убийцах планет, которые все еще являются далекими, тусклыми, относительно небольшими объектами. Без точной информации о массе, скорости или физическом составе объекта миссия импактора будет вынуждена полагаться на некоторые неточные оценки, и у нее будет более высокий риск того, что она не сможет правильно выбить входящий объект из замочной скважины.
Исследователи пишут, что миссии типа 1 с большей вероятностью будут успешными, потому что они могут намного точнее определять массу и скорость поступающего камня. Но они также занимают больше времени и ресурсов. Миссии 2-го типа еще лучше, но они требуют еще больше времени и ресурсов для начала.
Исследователи разработали метод расчета того, какая миссия лучше всего, на основе двух факторов: времени между началом миссии и датой, когда убийца планеты достигнет своей замочной скважины, и сложностью, связанной с правильным отклонением конкретного убийцы планеты.
Применяя эти расчеты к двум известным астероидам-убийцам планет в окрестностях Земли, Апофису и Бенну, исследователи разработали сложный набор инструкций для будущих дефлекторов астероидов на случай, если один из этих объектов направится к замочной скважине.
Они обнаружили, что при наличии достаточного количества времени миссии 2-го типа были почти всегда правильным способом отвлечь Бенну. Однако, если времени было мало, можно было бы использовать быстрое и грязное задание типа 0. Было лишь несколько случаев, когда миссии типа 1 имели смысл.
Апофис был другой, более сложной историей. Если времени было мало, миссия типа 1 обычно была наилучшим вариантом: собирать данные быстро, чтобы правильно нацелить воздействие. Если учесть больше времени, миссии типа 2 иногда были лучше, в зависимости от того, насколько сложно было отклониться от курса. Не было ситуаций, когда миссия типа 0 имела смысл для Апофиса.
В обоих случаях, если время стало слишком коротким, исследователи обнаружили, что ни одна миссия не будет успешной в отвлечении камня.
Различия между породами сводились к уровню неопределенности относительно их масс и скоростей, а также того, как их внутренние материалы будут реагировать на удар.
Эти же основные принципы могут быть использованы для изучения других потенциальных убийц планет, и будущие исследования могут включать другие варианты отклонения астероидов, включая ядерное оружие, писали исследователи. Чем сложнее список параметров, тем сложнее становится вычисление. В конце концов, они написали, что было бы полезно обучить алгоритмы машинного обучения принимать решения на основе точных данных в любом сценарии убийцы планет.
