Denken Sie daran, wir haben uns kürzlich über die Schlagzeilen lustig gemacht, dass ein Haufen Asteroiden, die für unseren Planeten furchtbar gefährlich sind, auf uns zufliegen! Lachen Lachen, aber wenn Sie sich ernsthaft mit diesen Informationen befassen, stellt sich heraus, dass alles nicht so rosig ist, wie wir es gerne hätten.
Niemand bestreitet die Tatsache, dass ein wirklich gefährlicher Asteroid seine Umlaufbahn ändern und die Erde bedrohen kann. Und was machen? Schließlich werden wir es nicht einmal rechtzeitig bemerken. Hier wurde nur 20 Tage vor Ankunft ein Block mit einem Durchmesser von 620 Metern bemerkt. Nun, du hast es bemerkt und was kommt als nächstes? Nachdem Sie alle möglichen Optionen gelesen haben, denken Sie im Grunde, dass etwas unglaublich Fantastisches wie der Film "Asteroid" vorgeschlagen wird, aber niemand hat eine Ahnung, wie lange, von wem und wie es umgesetzt wird. Weiter wird es schlimmer. Nur wenige Menschen stellen sich die Konsequenzen dieser Vorschläge vor, weil niemand etwas versucht hat und jeder mit den Worten "wahrscheinlich" und "vielleicht" arbeitet.
In Wirklichkeit haben wir nur begrenzte Möglichkeiten, zum Beispiel:
Theoretisch können Raketenabwehrsysteme (ABM) wie die A-135 / A-235-Raketen, die Moskau verteidigten, einen kleinen Asteroiden in einer Höhe von 850 Kilometern erkennen und angreifen. Einige dieser Raketen haben Atomsprengköpfe für transatmosphärische Gebiete. Theoretisch reicht bereits ein schwacher Sprengkopf aus, um die Zerstörung eines Körpers wie des Meteoriten Tscheljabinsk oder Tunguska auszulösen. Wenn es in Fragmente von weniger als zehn Metern zerfällt, brennt jedes von ihnen hoch in der Atmosphäre. Und die resultierende Druckwelle wird nicht einmal in der Lage sein, die Fenster in Wohngebäuden auszuschlagen.
Die Besonderheit von Meteoroiden und Asteroiden, die aus dem Weltraum auf die Erde fallen, ist jedoch, dass sich die meisten von ihnen mit einer Geschwindigkeit von 17 bis 74 Kilometern pro Sekunde bewegen. Dies ist 2-9 mal schneller als die A-135 / A-235-Abfangraketen. Es ist unmöglich, die Flugbahn eines asymmetrischen Körpers und einer unklaren Masse im Voraus genau vorherzusagen. Daher können selbst die besten Raketenabwehrraketen von Erdbewohnern den "Tscheljabinsk" oder "Tungus" nicht treffen. Darüber hinaus ist dieses Problem unvermeidbar: Mit Chemikalien betriebene Raketen können physikalisch keine Geschwindigkeiten von 70 Kilometern pro Sekunde oder höher liefern. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Asteroid genau auf Moskau fällt, minimal, und andere Großstädte der Welt sind selbst durch ein solches System nicht geschützt. All dies macht das Standard-Raketenabwehrsystem für den Umgang mit Weltraumbedrohungen sehr ineffektiv.
Körper mit einem Durchmesser von weniger als hundert Metern sind im Allgemeinen sehr schwer zu erkennen, bevor sie auf die Erde fallen. Sie sind klein, normalerweise von dunkler Farbe, was es schwierig macht, sie vor dem Hintergrund der schwarzen Tiefen des Weltraums zu sehen. Es wird nicht funktionieren, ihnen im Voraus ein Raumschiff zu schicken, um ihre Flugbahn zu ändern. Wenn ein solcher Himmelskörper sichtbar ist, geschieht dies im letzten Moment, wenn fast keine Zeit mehr zur Reaktion bleibt. Der Asteroid vom August (2016) wurde also erst zwanzig Stunden vor dem Anflug bemerkt. Es ist klar, dass er genauer „zielt“- und nichts würde den himmlischen Gast aufhalten. Fazit: Wir brauchen andere Mittel des "Nahkampfs", mit denen wir Ziele um ein Vielfaches schneller abfangen können als unsere besten ballistischen Raketen.
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Ab 2016 können wir die meisten Körper mit einem Durchmesser von über 120 Metern sehen. 2016 war geplant, das Mauna Loa-Teleskop in Hawaii in Betrieb zu nehmen. Es wird das zweite im Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) der Universität von Hawaii sein. ATLAS hatte jedoch bereits vor seiner Einführung seinen ersten erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 150 Metern gesehen.
Selbst ein zuvor entdeckter Asteroid mit einer Größe von Hunderten von Metern kann sich nicht schnell so "entfalten", dass eine Kollision mit der Erde vermieden wird. Das Problem hierbei ist, dass seine kinetische Energie so hoch ist, dass ein normaler thermonuklearer Sprengkopf beim Aufprall einfach keine Explosion verursachen kann. Ein Kontaktschlag mit einer Kollisionsgeschwindigkeit von mehr als 300 Metern pro Sekunde zerstört die Elemente eines Atomsprengkopfs physisch, noch bevor er explodieren kann. Schließlich brauchen die Mechanismen, die die Explosion gewährleisten, Zeit, um zu funktionieren. Darüber hinaus wird nach den Berechnungen von Spezialisten der NASA selbst wenn der Sprengkopf auf wundersame Weise explodiert (indem er den Asteroiden "von hinten" auf einem Aufholkurs trifft), kaum etwas daran geändert. Ein Objekt mit einem Durchmesser von Hunderten von Metern weist eine solche Oberflächenkrümmung auf, dass mehr als 90 Prozent der Energie einer thermonuklearen Explosion einfach in den Weltraum gelangen.wird aber nicht zur Korrektur der Umlaufbahn des Asteroiden gehen.
Es gibt eine Methode zur Überwindung des Asteroidenkrümmungs- und Geschwindigkeitsschutzes. Nach dem Fall des Tscheljabinsker Körpers präsentierte die NASA das Konzept des Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV). Dies ist ein Tandem-Anti-Asteroiden-System, bei dem der Kopf ein nichtnuklearer Rohling ist. Wenn die Umlaufbahn des Asteroiden korrigiert wird, trifft er ihn zuerst und mit einer Geschwindigkeit von etwa zehn Kilometern pro Sekunde, wobei ein kleiner Trichter zurückbleibt. In diesen Trichter soll der zweite Teil des HAIV geschickt werden - ein Sprengkopf mit einer Ausbeute von 300 Kilotonnen bis zwei Megatonnen. Genau in dem Moment, in dem der zweite Teil von HAIV in den Trichter eintritt, aber seinen Boden noch nicht berührt hat, detoniert die Ladung und der Großteil seiner Energie wird auf den Asteroiden des Opfers übertragen.
Hier erfahren Sie mehr über Apophysis und wann sie mit der Erde kollidieren wird
Forscher der Staatlichen Universität Tomsk haben kürzlich an einem ähnlichen Ansatz für den Umgang mit mittelgroßen Asteroiden auf dem Skif-Supercomputer gearbeitet. Sie simulierten die Detonation eines Asteroiden vom Apophis-Typ mit einem Megatonnen-Atomsprengkopf. Gleichzeitig konnte herausgefunden werden, dass der optimale Moment der Detonation der sein wird, wenn der Asteroid bereits vor der letzten Annäherung an den Planeten in einer bestimmten Entfernung vom Planeten vorbeikommt. In diesem Fall werden die explodierten Trümmer ihren Weg von der Erde fortsetzen. Dementsprechend wird die Gefahr eines Meteoritenschauers durch Fragmente eines Himmelskörpers auf Null reduziert. Und das ist wichtig: Nach einer nuklearen Explosion der erforderlichen (Megatonnen-) Energie sind die Trümmer des Asteroiden strahlengefährdender als Tschernobyl.
Auf den ersten Blick werden HAIV oder seine Analoga alle Probleme schließen. Körper, die nach einem solchen Doppelschlag weniger als 300 Meter entfernt sind, fallen in Stücke. Nur etwa ein Tausendstel ihrer Masse wird in die Erdatmosphäre gelangen. Größere Körper, insbesondere Metallasteroide, geben nicht so leicht auf. Aber selbst in ihnen wird die Verdampfung von Materie aus dem Trichter einen signifikanten Impuls geben, der die ursprüngliche Umlaufbahn signifikant verändert. Berechnungen zufolge sollte ein solcher "Schuss" gegen Asteroiden 0,5 bis 1,5 Milliarden Dollar kosten - reine Kleinigkeiten, weniger als die Kosten eines Rovers oder B-2-Bombers.
Ein Problem ist, dass es nicht zumutbar ist, sich auf eine Waffe zu verlassen, die zumindest an einem Testort noch nie getestet wurde. Derzeit erhält die NASA jährlich etwa ein Vierzigstel der US-Militärausgaben. Mit solch einer bescheidenen Rationierung ist die Agentur einfach nicht in der Lage, Hunderte von Millionen für das Testen von HAIV bereitzustellen. Aber selbst wenn solche Tests durchgeführt würden, würden sie wenig Sinn ergeben. Das gleiche ATLAS verspricht, vor der durchschnittlichen Größe des Asteroiden in einem Monat oder sogar ein paar Wochen zu warnen. Es ist unmöglich, HAIV in einer solchen Zeit von Grund auf neu zu erstellen, und es ist für amerikanische Verhältnisse zu teuer für das bescheidene Budget der NASA, es in Alarmbereitschaft zu halten.
Die Aussichten der Menschheit im Kampf gegen große Asteroiden - insbesondere über einen Kilometer - sehen auf den ersten Blick viel besser aus als bei kleinen und mittleren. Kilometerobjekte können in den meisten Fällen durch bereits eingesetzte Teleskope gesehen werden, auch durch Weltraumteleskope. Natürlich nicht immer: 2009 wurden erdnahe Asteroiden mit einem Durchmesser von 2-3 Kilometern entdeckt. Die Tatsache, dass solche Entdeckungen immer noch stattfinden, bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, plötzlich einen großen Körper zu entdecken, der sich unserem Planeten nähert, selbst auf dem gegenwärtigen Entwicklungsstand der Astronomie liegt. Es ist jedoch ziemlich offensichtlich, dass es jedes Jahr weniger solcher Objekte gibt und sie in absehbarer Zukunft möglicherweise überhaupt nicht mehr vorhanden sind.
Selbst unser Land spielt trotz des Mangels an zugewiesenen staatlichen Mitteln für die Suche nach Asteroiden-Bedrohungen eine wichtige Rolle bei der Verfolgung dieser Bedrohungen. 2012 schuf die Gruppe von Vladimir Lipunov von der Moskauer Staatsuniversität ein globales Netzwerk von MASTER-Roboterteleskopen, das sowohl eine Reihe in- als auch ausländischer Instrumente abdeckt. 2014 eröffnete das MASTER-Netzwerk den vierhundert Meter langen UR116 von 2014, der möglicherweise in absehbarer Zukunft mit unserem Planeten kollidieren kann.
Große Asteroiden haben jedoch ihre eigenen unangenehmen Eigenschaften. Nehmen wir an, wir haben erfahren, dass der siebzig Kilometer lange 55576 Amic mit einer möglicherweise instabilen Umlaufbahn auf die Erde zusteuert. Es ist möglich, es mit einem Tandem-HAIV mit einem thermonuklearen Sprengkopf zu "verarbeiten", dies führt jedoch zu unnötigen Risiken. Was ist, wenn wir dabei den Verlust eines seiner losen Teile durch den Asteroiden provozieren? Außerdem haben große Körper dieser Art Satelliten - sie selbst sind nicht so klein. Eine Explosion in der Nähe kann eine scharfe Veränderung der Umlaufbahn des Satelliten hervorrufen, die den gestörten Körper überall hin führen kann - und auch zu unserem Planeten.
Lassen Sie uns ein Beispiel geben. Das bereits vor anderthalb Jahren erwähnte MASTER-Teleskopnetzwerk entdeckte 2014 UR116 weniger als 13 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Wäre er selbst mit einer moderaten Geschwindigkeit von 17 Kilometern pro Sekunde auf den Planeten zugegangen - und in weniger als zehn Tagen hätten sich ihre Wege gekreuzt. Bei einer Konvergenzgeschwindigkeit von 70 Kilometern pro Sekunde wäre es eine Frage von Tagen gewesen. Wenn eine thermonukleare Explosion eine Reihe von Trümmern von einem mehr Kilometer langen Körper abplatzt, kann einer von ihnen leicht unserer Aufmerksamkeit entgehen. Und wenn es im Sichtfeld von Teleskopen wenige Millionen Kilometer von uns entfernt erscheint, wird es zu spät sein, mit der Produktion eines weiteren HAIV-Abfangjägers zu beginnen.
Natürlich können Sie mit großen Körpern, deren Kollision im Voraus bekannt ist, sicherer und ohne Explosion interagieren. Der Yarkovsky-Effekt verändert also ständig die Umlaufbahn fast aller Asteroiden und ohne die Gefahr ihrer dramatischen Zerstörung oder des Verlusts von Satelliten. Der Effekt ist, dass der von der Sonne erhitzte Teil des Asteroiden während seiner Rotation unweigerlich in die unbeleuchtete Nachtzone fällt. Dort gibt es durch Infrarotstrahlung Wärme an den Weltraum ab. Die Photonen des letzteren geben dem Asteroiden einen Impuls in die entgegengesetzte Richtung.
Es wird angenommen, dass der Effekt einfach zu verwenden ist, um große "Dinosaurierkiller" von einer gefährlichen Annäherungsbahn an die Erde abzulenken. Es reicht aus, eine kleine Sonde an den Asteroiden zu schicken, der einen Roboter mit einem Ballon aus weißer Farbe trägt. Wenn Sie es auf eine große Oberfläche sprühen, können Sie den auf den Körper einwirkenden Yarkovsky-Effekt stark verändern. So emittiert beispielsweise eine weiße Oberfläche weniger aktiv Photonen, wodurch die Kraft des Effekts geschwächt und die Bewegungsrichtung des Asteroiden geändert wird.
Es scheint, dass der Effekt auf jeden Fall zu gering ist, um irgendetwas zu beeinflussen. Für einen Asteroiden Golevka mit einer Masse von 210 Millionen Tonnen sind es beispielsweise ungefähr 0,3 Newton. Was kann sich eine solche "Kraft" in Bezug auf einen Himmelskörper ändern? Seltsamerweise wird der Effekt für viele Jahre ziemlich schwerwiegend sein. Von 1991 bis 2003 weicht die Flugbahn von Golevka dadurch um 15 Kilometer von der berechneten ab.
Es gibt andere Möglichkeiten, einen großen Körper langsam aus einer gefährlichen Umlaufbahn zu entfernen. Auf dem Asteroiden können Sie ein Sonnensegel aus einem Film installieren oder ein Kohlefasernetz darüber werfen (beide Optionen wurden von der NASA ausgearbeitet). In beiden Fällen steigt der Lichtdruck der Sonnenstrahlen auf den Himmelskörper an, was bedeutet, dass er sich allmählich in Richtung der Sonne bewegt, um eine Kollision mit uns zu vermeiden.
Das Senden einer Sonde mit Farbe, Segel oder Netz würde eine Weltraummission mit großer Reichweite bedeuten, die weit mehr kosten würde als das Starten eines Tandem-HAIV. Diese Option ist jedoch viel sicherer: Sie führt nicht zu unvorhersehbaren Änderungen in der Umlaufbahn eines abgefeuerten großen Asteroiden. Dementsprechend wird es nicht die Trennung großer Fragmente gefährden, die in Zukunft auf die Erde fallen können.
Es ist leicht zu erkennen, dass eine solche Verteidigung gegen einen großen Asteroiden ihre Schwachstellen hat. Heute hat niemand eine fertige Rakete mit einem Robotermaler, es wird viele Jahre dauern, bis sie für den Flug vorbereitet ist. Außerdem brechen manchmal Raumsonden. Wenn das Gerät auf einem entfernten Kometen oder Asteroiden wie dem japanischen Hayabusa auf dem Itokawa-Asteroiden im Jahr 2005 "Störungen" aufweist, bleibt möglicherweise keine Zeit mehr für einen zweiten Versuch, im kosmischen Maßstab zu malen. Gibt es keine zuverlässigeren Methoden, die einen unsicheren thermonuklearen Beschuss ausschließen und nicht immer zuverlässige Sonden senden? Es gibt, aber sie sind wieder sehr unglaublich fantastisch und es ist unverständlich, wenn es realisierbar ist.
In westlichen Ländern wird die Situation durch die Tatsache verschärft, dass keine Verwaltung Raumfahrtprogramme für mehr als ein paar Jahre plant. Jeder befürchtet zu Recht, dass die neue Regierung nach der Machtübertragung die teuren Programme ihrer Vorgänger sofort schließen wird. Es macht also keinen Sinn, sie zu starten. In Staaten wie der VR China ist formal alles besser. Der Planungshorizont dort wird weit in die Zukunft verschoben. In der Praxis verfügen sie jedoch weder über technologische (China) noch über finanzielle (Russland) Fähigkeiten, um Tandemsysteme wie HAIV oder Orbitallaser-Arrays wie DE-STAR einzusetzen.
Und was ist mit den USA? Und letztes Jahr haben die USA beschlossen, unabhängig eine Meteoritenabwehr zu schaffen. Ja, na klar! Sie werden wie "Captain America" sein, um die Erde vor dem Feind selbst zu verteidigen! Nun, wie in Hollywood-Filmen, erinnerst du dich. Das Ergebnis wird "zilch" sein, aber die Hauptsache ist, sich laut zu erklären.
All dies bedeutet, dass die oben genannten Projekte erst nach einer Multi-Megatonnen-Explosion eines unbemerkten Körpers in einem dicht besiedelten Gebiet umgesetzt werden. Ein solches Ereignis - das im Allgemeinen früher oder später eintreten muss - wird definitiv Menschenopfer fordern.
Erst danach können wir zuversichtlich auf politische Sanktionen für den Bau von Anti-Asteroiden-Verteidigungssystemen sowohl im Westen als auch möglicherweise in Russland warten.
Nun, im Nettoergebnis - wenn überhaupt, sind wir fertig. Recht?
