Stellen Sie sich vor, eines Tages werden die Observatorien der Welt alle bestätigen: Ein Asteroid nähert sich der Erde, eine Kollision ist unvermeidlich. Die Weltraumnationen müssen sich darauf einigen, wie sie es stoppen können. Felsbrocken, die durch den Weltraum fliegen, können unserem Planeten katastrophalen Schaden zufügen. Was als nächstes passiert, hängt davon ab, wie viel Zeit der Asteroid uns zum Nachdenken lässt. Keine der Optionen wird einfach sein, möglicherweise sind Atomwaffen erforderlich. Was machen wir, wenn dieser Tag kommt?
Große Asteroiden fallen selten. Der letzte von ihnen, der das Leben schwer beschädigte, war der Tunguska-Meteorit von 1908. Es wird angenommen, dass es sich um einen Meteoriten handelte, der 10 Kilometer über der abgelegenen sibirischen Region explodierte.
Diese Art von Sturz geschieht alle paar Jahrhunderte. Aber Sibirien ist weit weg; Noch heute ist die Bevölkerung klein und über ein weites Gebiet verstreut. Wenn dasselbe Objekt vier bis fünf Stunden später eingetroffen wäre, wäre es auf St. Petersburg gefallen und hätte eine Explosion ausgelöst, die einer Megatonnen-Atomexplosion entspricht.
Wir hatten die Ehre, vor kurzem eine verkleinerte Version dieses Alptraumszenarios zu beobachten. 2013 zersplitterte der Tscheljabinsker Meteorit, der in 30 Kilometern Höhe zusammenbrach, Glas und verletzte 1.400 Menschen in einer russischen Stadt. Die Explosion, die er verursachte, entsprach 500 Kilotonnen - ungefähr 30 Bomben fielen auf Hiroshima - aber sie war hoch genug, um in Ordnung zu sein. Solche Stürze treten ziemlich häufig auf, durchschnittlich dreimal im Jahr. Die meisten von ihnen kommen über dem Meer oder an abgelegenen Orten vor, sodass sie nicht bemerkt werden. Und doch wird die Frage, die uns beunruhigt, lauten: "Wird ein solcher Sturz überhaupt passieren und wann wird er passieren?"
Die Staaten nehmen dieses Problem sehr ernst und unternehmen die ersten Schritte, um gefährliche Stürze zu verhindern. Im Januar gründete die NASA das Planetary Defense Coordination Office, um als Anlaufstelle für die Beobachtung von Asteroiden zu fungieren und mit anderen Weltraumagenturen zusammenzuarbeiten, wie mit einer möglichen Kollision großer Weltraumgesteine mit der Erde umgegangen werden kann.
PDCO verwendet derzeit den größten Teil seiner Bemühungen zur Aufdeckung und koordiniert verschiedene Überwachungsprogramme, sagt Lindley Johnson, Planetarischer Verteidigungsoffizier der NASA. Weil du keine Weltraumsteine bekämpfen kannst, wenn du nicht weißt, wo sie sind. "Wir versuchen, alles zu finden, was in den kommenden Jahren und sogar Jahrzehnten im Voraus zu einer Bedrohung werden könnte", sagt er. Sobald ein gefährlicher Asteroid entdeckt wird, beginnen die Arbeiten an Plänen, um dieses bestimmte Objekt zu stoppen.
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Die einfachste Methode beinhaltet eine Art Planetenbillard, bei dem eine Raumsonde verwendet wird, um ein schweres Objekt (oder die Sonde selbst) so zu steuern, dass es mit dem Objekt kollidiert. Dann wird angenommen, dass der Asteroid seinen Kurs ändert und an der Erde vorbei fliegt.
Eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation und der NASA muss diese Technologie in den nächsten Jahren testen: Sie heißt Asterod Impact and Deflection Assesment (Aida). Die Mission besteht aus zwei Raumfahrzeugen, eines mit dem Namen Asteroid Impact Mission (Aim), das Ende 2020 gestartet wird, und das zweite, der Double Asteroid Redirection Test (Dart), der 2021 gestartet wird.
Im Jahr 2022 werden sie auf dem Doppel-Asteroiden 65803 Didymos ankommen, der mit seinem Begleiter Didymoon fliegt. Didymos hat einen Durchmesser von 780 Metern und Didymoon einen Durchmesser von 170 Metern. Der Jüngere dreht sich alle 11,9 Stunden um den Älteren und sie sind nahe beieinander - nur 1100 Meter entfernt. Das Aim-Raumschiff wird den Asteroiden treffen und seine Zusammensetzung untersuchen. Sobald Dart eintrifft, wird er gegen Didymoon stoßen und Aim wird die Konsequenzen für die Umlaufbahn des jüngeren Felsens untersuchen. Ziel der Mission ist es herauszufinden, wie Sie den Asteroiden umleiten können, um ihn nicht auf eine gefährliche Flugbahn zu bringen. Dies ist in der Tat der Ausgangspunkt für die Missionsplanung.
Um das Versprechen einer solchen Mission zu verstehen, wurde der berühmte Krater von Arizona im US-Bundesstaat Arizona wahrscheinlich von einem Objekt gebildet, das dreimal kleiner als Didymoon ist und dessen Durchmesser 1,18 Kilometer beträgt. Ein Stein von der Größe von Didymos, der mit 125 Metern pro Sekunde auf die Erde trifft, verursacht eine Explosion, die zwei Megatonnen entspricht. Das reicht aus, um die Stadt zu zerstören. Und das ist die Mindestgeschwindigkeit. Bei seiner Höchstgeschwindigkeit (ungefähr 186 Meter pro Sekunde) werden vier Megatonnen Energie ausgestoßen - das sind ungefähr vier Millionen Tonnen TNT.
"Wir wollen die Umlaufbahn dieses Satelliten ändern", sagt Patrick Michel, leitender Forscher am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung und einer der Leiter des Aida-Teams, "da die Umlaufgeschwindigkeit des Satelliten um den Hauptkörper nur 19 Zentimeter pro Sekunde beträgt." Sogar kleine Veränderungen können von der Erde aus gemessen werden, indem die Umlaufzeit von Didymoon um vier Minuten geändert wird.
Es ist auch wichtig zu sehen, ob das explosive Element feuert. „Alle Kollisionsmodelle, an denen wir arbeiten, basieren auf einem Verständnis der Kollisionsphysik, das nur im Labormaßstab an Zentimeterzielen getestet wurde“, sagt Michel. Ob diese Modelle bei echten Asteroiden funktionieren, ist noch nicht ganz klar.
Johnson fügt hinzu, dass diese Technologie am ausgereiftesten ist - Menschen haben bereits die Fähigkeit bewiesen, einen Asteroiden zu erreichen, insbesondere mit der Dawn-Mission nach Ceres und der Rosetta-Mission zum Kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko.
Neben dem Sprengkopf-Ansatz gibt es auch den Gravitations-Ansatz: Platzieren Sie einfach ein relativ massives Raumschiff in der Umlaufbahn in der Nähe eines Asteroiden und lassen Sie das Objekt durch die gegenseitige Gravitationskraft sanft auf einen neuen Pfad führen. Der Vorteil dieser Methode ist, dass Sie das Raumschiff im Wesentlichen nur an sein Ziel bringen müssen. Die ARM-Mission der NASA kann diese Idee indirekt testen. Teil dieses Plans ist es, den Asteroiden in den erdnahen Raum zurückzubringen.
Zeit wird jedoch ein Schlüsselelement solcher Methoden sein; Es wird gut vier Jahre dauern, um eine Weltraummission jenseits der Erdumlaufbahn zusammenzustellen, und es wird ein oder zwei zusätzliche Jahre dauern, bis das Raumschiff den gewünschten Asteroiden erreicht. Wenn die Zeit knapp ist, müssen Sie etwas anderes ausprobieren.
Quichen Zhang, Physiker an der University of California in Santa Barbara, glaubt, dass Laser uns helfen werden. Der Laser detoniert keinen Asteroiden wie einen Todesstern, sondern verdampft einen kleinen Teil seiner Oberfläche. Zhang und Kollegen arbeiteten mit dem experimentellen Kosmologen Philip Lubin zusammen, um der Astronomical Society of the Pacific eine Reihe von Orbitalsimulationen vorzustellen.
Dieser Plan mag unwirksam erscheinen, aber denken Sie daran, dass Sie den Körperverlauf für viele tausend Kilometer ändern können, wenn Sie früh anfangen und lange arbeiten. Laut Zhang besteht der Vorteil des Lasers darin, dass ein großer Laser in der Erdumlaufbahn gebaut werden kann, ohne zu einem Asteroiden fliegen zu müssen. Ein Ein-Gigawatt-Laser, der einen Monat lang arbeitet, kann einen 80-Meter-Asteroiden - wie den Tunguska-Meteoriten - um zwei Erdradien (12.800 Kilometer) bewegen. Dies reicht aus, um eine Kollision zu vermeiden.
Eine andere Variante dieser Idee besteht darin, ein Raumschiff zu senden, das mit einem weniger leistungsstarken Laser ausgestattet ist. In diesem Fall muss es jedoch den Asteroiden erreichen und ihm relativ nahe folgen. Da der Laser kleiner sein wird - im Bereich von 20 kW - muss er viele Jahre arbeiten, obwohl Zhangs Simulationen zeigen, dass ein Satellit, der einen Asteroiden jagt, ihn in 15 Jahren vom Kurs abbringen könnte.
Zhang sagt, dass einer der Vorteile der Erdumlaufbahn darin besteht, dass die Jagd nach einem Asteroiden oder Kometen nicht so einfach ist, wie es sich anhört, obwohl wir dies bereits getan haben. „Rosetta sollte ursprünglich zu einem anderen Kometen (46P) fliegen, aber die Verzögerung beim Start führte dazu, dass das ursprüngliche Ziel eine attraktive Position verließ. Aber wenn der Komet beschließt, auf die Erde zuzugehen, werden wir nicht die Möglichkeit haben, sie in eine bessere Option umzuwandeln. Asteroiden im Auge zu behalten ist einfach, aber es dauert immer noch mindestens drei Jahre, um sie zu erreichen.
Johnson stellt jedoch eines der größten Probleme fest, die mit der Verwendung eines Lasers jeglicher Art verbunden sind: Niemand hat jemals ein kilometerlanges Objekt in die Umlaufbahn gebracht, geschweige denn einen Laser oder das gesamte Array. „In dieser Hinsicht gibt es viele unreife Momente. Es ist nicht einmal klar, wie Sonnenenergie zuverlässig in Laserenergie umgewandelt werden kann, damit sie lange genug funktioniert."
Es gibt auch eine "nukleare Option". Wenn Sie den Film Armageddon gesehen haben, erscheint Ihnen diese Option einfach, aber in Wirklichkeit ist sie viel komplizierter als es scheint. "Wir müssen die gesamte Infrastruktur versenden", sagt Massimiliano Vasile von der Straitclyde University. Er bietet an, eine Atombombe in einiger Entfernung vom Ziel zu detonieren. Wie bei einem Laser ist geplant, einen Teil der Oberfläche zu verdampfen, wodurch ein Schub erzeugt und die Umlaufbahn des Asteroiden verändert wird. „Bei der Detonation profitieren Sie von einer hohen Energieeffizienz“, sagt er.
Während Laser und Atombomben explodieren können, wenn der Asteroid näher ist, ist auch in diesen Fällen die Zusammensetzung des Objekts wichtig, da sich die Verdampfungstemperatur von Asteroid zu Asteroid unterscheidet. Ein weiteres Problem ist das Fliegen von Trümmern. Viele Asteroiden können einfach eine Ansammlung von Steinen sein, die lose zusammenkleben. Bei einem solchen Objekt funktioniert der Gefechtskopf nicht. Der Schwerkraftschlepper ist besser - er hängt nicht von der Zusammensetzung des Asteroiden ab.
Jede dieser Methoden kann jedoch einem letzten Hindernis gegenüberstehen: der Politik. Der Weltraumvertrag von 1967 verbietet den Einsatz und die Erprobung von Atomwaffen im Weltraum, und das Einsetzen eines Gigawattlasers in die Umlaufbahn könnte einige Menschen nervös machen.
Zhang merkt an, dass wenn die Leistung des umlaufenden Lasers auf 0,7 Gigawatt reduziert wird, der Asteroid nur um 0,3 Erdradius verschoben wird - etwa 1.911 Kilometer. „Kleine Asteroiden, die eine Stadt zerstören können, sind weitaus häufiger als Planetenzerstörer. Stellen Sie sich nun vor, ein solcher Asteroid befindet sich auf einem Weg nach New York. Abhängig von den Umständen könnte der Versuch und die teilweise erfolglose Ablenkung des Asteroiden von der Erde beispielsweise die Absturzstelle nach London verlagern. Wenn die Gefahr eines Fehlers besteht, lassen die Europäer die USA den Asteroiden einfach nicht ablenken."
Solche Hindernisse werden im Allgemeinen im letzten Moment erwartet. "Es gibt eine Lücke in diesen Verträgen", sagt Johnson und bezieht sich auf den Weltraumvertrag und den Vertrag über das vollständige Testverbot. Sie verbieten nicht den Start ballistischer Raketen, die durch den Weltraum fliegen und möglicherweise mit Atomwaffen bewaffnet sind. Und angesichts der Notwendigkeit, den Planeten zu schützen, können Kritiker geduldig sein.
Michelle merkt auch an, dass wir genau wie bei jeder anderen Naturkatastrophe genau dies vermeiden können. „Das natürliche Risiko dafür ist im Vergleich zu Tsunami und dergleichen sehr gering. Aber in diesem Fall können wir zumindest etwas tun."
ILYA KHEL
