Анатомия на астероидите убийци

Все някой ден (надявам се, доста напред в бъдещето) централните новини по най-масовото средство за комуникация ще започнат така: „Към Земята приближава космическо тяло с диаметър 10 километра. Ударът е неизбежен. След няколко месеца ще настъпи краят на човечеството, освен ако…“

Бързам да предупредя още от самото начало. В настоящата статия се говори само и единствено за възможни, хипотетични ситуации. Към момента няма данни за опасни астероиди, комети или космически обекти, застрашаващи планетата. Но това, разбира се, не означава, че те не съществуват и че не трябва да мислим и да се подготвяме. Защото със сигурност един ден те ще се появят. И тогава би било добре учените и правителствата да бъдат подготвени.

През последните десетилетия ставаме свидетели на все повече филми, сериали и книги, описващи постапокалиптичната ни Земя. Станала жертва на какви ли не унищожителни явления – астероиди, комети, ядрени войни, зомбита, вируси, избухване на Слънцето и поне още 30 други възможности. Нека не ги споменаваме и да се плашим допълнително, а да помислим какво може да се направи, ако гигантска „скала“ някой ден надвисне застрашително над главите ни.

 

Борбата с безумието

Преди столетия даже безобидната поява в небето на опашката на някоя комета е предизвиквало страхотна паника сред населението. Предимно на това в средновековна Европа. Такива явления провокирали хората да извършват невероятни неща – рязко се увеличавал броят на самоубийствата, банкрутирали търговци, повишавал се многократно пазарът на злато, храна и предмети от първа необходимост. И, разбира се – веднага се появявали мошеници, заграбващи чужди пари по различни начини, но с обща идея – предстоящия край на света. А представяте ли си какво би се случило, ако очакваме напълно реално и доказано стълкновение и космическа катастрофа? Мащабна паника и хаос ще влошат само допълнително евентуалните последствия от удара. Затова и в повечето филми „лошото“ правителство си мълчи по въпроса до последния момент.

Дори в наши дни, разполагайки с невероятни спрямо миналото технологии, отклоняването на небесно тяло с размер от няколко километра технически е невъзможно. Пред правителствата по света ще бъдат поставени множество задачи – евакуация на милиони хора, заделяне на храна и вода за оцеляване, спасяване на знанията и технологиите на човечеството. Но едно от най-важните неща ще бъде… поддържането на контрол над населението. Очакванията за сигурна катастрофа неминуемо ще доведат до финансова и политическа криза, рязко ще се активизират и религиозните фанатици. Намиращите се под тяхно влияние тълпи със сигурност ще нарушат транспортната и административна инфраструктура. Така че още преди самото събитие вероятно ще загинат хиляди, дори милиони хора, оказали се без храна, жертва на мародери или паника.

 

Ако обаче по някакъв начин човечеството успее да запази реда и разума, то за провеждането на спасителни инициативи ще има предостатъчно време – от много месеци, дори до десетки години – все пак наближаването на голям обект към Земята вероятно ще бъде засечено доста преди пристигането му. И при разумен подход към ситуацията за години време броят на жертвите и пораженията би могъл да се намали драстично. Затова психологично-социалният фактор за разрушението на цивилизацията е не по-малко важен от размера на космическото тяло.

 

Фактите на апокалиптичния сценарий

Да, срещу 10-километров астероид в наши дни човечеството няма никаква защита и едва ли може да направи нещо, за да го отклони. Но ако към нас се движи по-малък обект, да речем с размер няколкостотин метра? 300-метрова скала, движеща се към повърхността на Земята със скорост 30 км/сек ще предизвика взрив с мощност от 5000 мегатона (100 пъти повече от най-мощната термоядрена бомба в историята, взривена през 1961 г. на полигона Нова земя). Мигновено ще се образува кратер с диаметър 5 километра, запълнен с разтопена скала, а над него ще възникне още 5 километра високо огнено кълбо, което ще запали за секунди всичко в радиус от около 50-70 километра във всички посоки.

В рамките на около едва 7 секунди мощно земетресение ще унищожи абсолютно всички постройки в радиус от 30-40 километра. Още преди да са изгорели. А в следващите 30 секунди ще рухнат и повечето неустойчиви на силни земетресения постройки в радиус от 150-200 километра.

Около 1-2 минути по-късно всички райони в радиус 100 километра спрямо епицентъра на удара ще бъдат подложени на мощни бомбардировки от отломки с размер до един метър. А като за капак след броени минути всичко оцеляло ще бъде размазано от въздушна ударна вълна, която в радиус от 100 километра ще повали всички дървета.

 

Ако такъв удар попадне в центъра на някой мегаполис (например Ню Йорк), той ще изчезне тотално от картата на Земята. Ще загинат милиони хора заради високата плътност на населението. Но дори ударът да се случи в „селски“ или слабо населен район, ако отчетем средната плътност на населението на цялата планета, то пак ще загинат стотици хиляди хора.

Подобно катастрофално събитие ще има и много страховити дългосрочни последствия. Колосалният взрив и огромните пожари ще изхвърлят в атмосферата огромно количество пепел, сажди и твърди частици, които ще закрият слънчевата светлина и ще засилят облачната покривка. Да, един 300-метров астероид няма да предизвика истинска „ядрена зима“, но със сигурност ще донесе поне няколко години липса на лято, ще настъпи глад в много държави по света – нещо подобно на случилото се през 1816 година след избухването на вулкана Тамбора.

Кратката класификация на астероидите убийци

Ето и приблизителните изчисления за възможните варианти за последствията от стълкновение на астероид, движещ се с 40 км/сек и удрящ повърхността на Земята под ъгъл около 80 градуса.

Размер 100 метра
 

Кратер: диаметър 3 километра. Сила на взрива: 300 мегатона. Тотални разрушения в радиус от 20 километра. Сериозни разрушения от отломките в радиус 40-50 километра и от земетресения в радиус от 60 километра.
 

Вероятност за падане: един път на 9000 години
 

Жертви: около 100 000 човека

 

Размер 1 километър
 

Кратер: диаметър 25 километра. Сила на взрива: 300 гигатона. Тотални разрушения и пожари в радиус от 200-250 километра. Земетресения от 7 бала в радиус от 400-450 километра.
 

Вероятност за падане: един път на 2 милиона години
 

Жертви: около 10 милиона човека

 

Размер 10 километра
 

Кратер: диаметър 190 километра. Сила на взрива: 300 000 гигатона. Тотални разрушения и пожари в радиус 1000-1500 километра. Сериозни разрушения от ударната вълна в радиус от 3000 километра.
 

Вероятност за падане: един път на 370 милиона години
 

Жертви: около 400 милиона човека

Няколко интересни технологични варианти за спасение

1. Кинетичен удар
Да предположим, че астрономите засекат опасен обект няколко години преди удара. За да предотвратят сблъсъка, те могат да коригират орбитата на небесното тяло така, че да не се засече със Земята.
Ако към астероида се изстреля тежка ракета, нещо като мощен снаряд, то неговата скорост и тегло при удара могат да повлияят на скоростта и траекторията. Достатъчно е да променим скоростта на астероида само с около 3 см/сек, за да може за около 10 години отклонението в орбитата да достигне 10 000 километра (радиусът на Земята е 6350 км).

Съвременните технологии позволяват да се конструира ракета с тегло няколко тона, която да ударим в астероида със скорост 10 км/сек. Това ще бъде достатъчно, за да коригираме движението, при условие че астероидът не е с маса повече от 1 милион тона, а размерът му не превишава 100 метра. Освен това и самият удар трябва да е на точното място.

 

Подобен метод за действие дори е изпробван на практика. Сондата Deep Impact през 2005 година отдели и сблъска с ядрото на кометата Tempel-1 устройство с тегло 370 кг. Движещо се със скорост 10 км/сек, в момента на сблъсъка са измерени стойности на взрива, еквивалентни на 5 тона тротил. От кометата е изхвърлено вещество с тегло 10 000 тона, а върху повърхността й е образуван кратер с радиус 100 метра. На траекторията на кометата обаче, разбира се, не е повлияно – тя е доста голяма – 7.6 x 4.9 километра.

Подобен експеримент е планиран и за 2022 година. Проектът AIDA включва устройство с маса 300 килограма, което със скорост от 6 км/сек да удари по 150-метровия двоен астероид Дидимус (Близнак). Наблизо ще се намира друга сонда, която ще фиксира измененията в движението на астероидите, като очакваната корекция на скоростта му ще бъде около 0,4 мм/сек. В случай на успех можем да бъдем сигурни, че имаме технология, която може да се справи с отклоняването на неголеми астероиди, стига да знаем за тях няколко години преди пристигането им.

2. Ядрен взрив
Изразът „ядрен взрив“ предизвиква у хората асоциация с небивала разрушителна мощ. И това е вярно, но в земните условия. В Космоса няма атмосфера и затова не възникват мощни ударни вълни. Един ядрен взрив на повърхността на астероид няма да има същия ефект, какъвто виждаме на Земята. Той просто ще разтопи района на взрива и няма да измени съществено траекторията.

 

За да бъде разрушен астероидът, трябва да направим нещо подобно на филма „Армагедон“. Да го взривим отвътре. Но за да се заложат бомби във вътрешността, ще трябва да разполагаме с роботи миньори, а това към днешна дата е сериозно предизвикателство. Освен това дори да издълбаем дупките и да заложим ядрените заряди, е доста трудно да се предскаже какво ще се случи след това и как ще се разруши астероидът. Ако части от него продължат да се движат по предишната траектория, то вместо една катастрофа е възможно да получим едновременно… няколко, въпреки че ще бъдат от по-малък мащаб.

3. Двигатели на повърхността
Алтернатива на еднократното силно въздействие, разбира се, е слабо, но продължително. Идеята е на повърхността на астероида да се разположат множество йонни двигатели, които да работят с години, обезпечавайки малка, но постоянна тяга. Съвременен двигател с тяга 0,1 нютона, работещ без почивка с години, може да ускори 100-метров астероид с около 1 мм/сек. Следователно няколко такива двигателя, задвижвани от ядрен заряд, ще гарантират нужната корекция на орбитата.

 

Разбира се, трябва да се отчете и фактът, че всички астероиди се въртят, и затова смисъл от подобно начинание има само ако тези двигатели се разположат на полюсите му. На всичко отгоре оста на въртене трябва да е насочена в изгодна за нас посока, иначе и от тази идея ще се наложи да се откажем.
Този вариант е коментиран през годините и е актуален, но все още невъзможен за изпълнение от нивото на днешните технологии.

4. Гравитационен влекач
През 2005 година астронавтите Едуард Лу и Стенли Лъв от НАСА предложиха още една идея, включваща йонни двигатели. Те предлагат да ги свържат с астероида, но не механично, а гравитационно. За целта двигателите се разполагат на тежък космически апарат, който увисва на неголяма височина над астероида (стационарна орбита). Астероидът и апаратът се притеглят взаимно, но йонните двигатели не позволяват на инженерното творение да падне. Така че всъщност постепенно пада (или по-точно се ускорява) по посока на двигателите не друг, ами именно – астероидът!

Такова решение ще позволи да се избегне сложната процедура по кацане и работа на монтажни роботи по повърхността на астероида. Както и да се избегнат проблемите по отношение на неговото въртене. Интересното е, че ускорението на връзката кораб-астероид зависи само от масата на апарата и височината, на която виси, но не и от масата на самия астероид. Чисто и просто – колкото по-масивен е астероидът, толкова по-мощни двигатели са ни нужни. 20-тонен гравитационен влекач може да промени скоростта на 200-метров астероид с 3-4 мм/сек за една година – напълно достатъчно за десетина години да промени и избегне сблъсъка със Земята.

За да се задвижи този влекач, ще са нужни 10-20 йонни двигателя, което всъщност не е проблем – те са малки и на съвременните космически апарати се монтират по няколко.

5. Боядисване
Може би ще се учудите от името, но е така. Това е оригинален метод, който се базира на използването на налягането, което се получава от нагряването на небесното тяло от слънчевата светлина. Именно това е причина за образуване на опашките на кометите, като този процес действа и при астероидите. Ако повърхността му е тъмна, светлината се поглъща и дефакто „отдава“ импулса си, но ако е светла, тя се отразява.

 

Това означава, че ако променяме оцветяването на астероида и буквално го боядисаме, можем да променим действащата върху него слънчева светлина. За един 100-метров астероид промяната е окраската би означавала еквивалент на 1 йонен двигател, а за 200-метров – на цели 4. Само че с уголемяване на размера и масата ускорението се намалява в зависимост, така че отново – за по-големи и масивни тела подобна практика няма да има значение. Освен това досега никой не е тествал подобно предложение на практика, да не говорим за самия начин на оцветяване на много километри площ.

На всичко отгоре този метод зависи и от вектора на източника на енергия (Слънцето), като неговата промяна също е невъзможна и следователно отново всичко зависи от движението на астероида.

Разум срещу бедствието

Технологии за отклоняване на астероид с размер от около 100 метра, застрашаващ Земята, имаме и днес. Реализацията им, разбира се, ще е сложна инженерна задача и постигането й ще струва много, много пари. Но все пак е възможна. Ако човечеството е предупредено за няколко години напред относно приближаване на 200-300-метров астероид, то за това време е възможно да се създадат и предприемат достатъчно добри спасителни мерки.

Затова в наши дни е много важно да се наблюдават и описват всички потенциално опасни обекти в космическото пространство. И за целта се стартират множество научни програми в цял свят. За какво, мислите, се взират в небето роботизираните космически телескопи и защо се строят огромни наземни телескопи?

 

Интересното е, че преките наблюдения не могат да определят съвсем точно орбитата на един далечен астероид. Защото за земния наблюдател неговото движение не е точно линия, а разширен и изкривен конус, вътре в който лежи реалната му траектория. Затова, ако при някое наблюдение с окаже, че в този конус попада нашата планета, астероидът се класифицира като опасен. Тогава на помощ идват по-големите телескопи и радари, които допълнително уточняват орбитата и свиват този конус до минимум. И слава богу досега винаги се е случвало така, че тревогата се отменя.

Според данни на НАСА от 2011 година насам вече са открити около 93% от всички приближаващи се към нас астероиди, по-големи от 1 километър. Сред тях не е имало нито един опасен, а нови обекти се откриват все по-рядко. Затова пък астероиди с размер от стотина метра се откриват все повече с всяка година. Още от 2005 година Конгресът на САЩ постави задача на космическата агенция да открие и опише поне 90% от приближаващите се на опасно разстояние обекти с размери повече от 140 метра, които са способни да предизвикат катастрофа. Именно заради такива проучвания в Чили се строи големия LSST телескоп с огледало от 8 метра. Той ще бъде оборудван с цифрова камера с разделителна способност 3.2 гигапиксела, правещ по 1 снимка на всеки 20 секунди. Работата на съоръжението по план трябва да започне през 2022 година, а 10 години по-късно да изпълни и задачата си – заснемането и откриването на потенциалните заплахи.

 

Още неизвестни

И все пак всички тези наблюдения и предпазни мерки не могат да ни предпазят от… кометите. Астероидите можете да наблюдавате и да знаете за тях десетки години напред. Но много комети се появяват непредсказуемо и ако неизвестна комета изведнъж се появи, насочвайки се към Земята, за нея може да разберем само няколко месеца преди удара, а в добрия случай няколко години. На всичко отгоре прогнозите за движение на кометите са трудни заради опашките им от изпаряващи се газове, които променят траекторията.

Ако Земята бъде заплашена от комета, разбира се – можем да опитаме различните варианти за спасение (включително тези на Брус Уилис от „Армагедон“), но шансовете за успех никак не са големи. Затова остава да разчитаме на това да изчислим точката на удара и… да евакуираме човечеството в другото полукълбо на Земята.