Главные вызовы в противостоянии астероидам-убийцам

На этой картинке изображена нынешняя орбита астероида Диморф, который вращается вокруг более крупного астероида под названием Дидим, а также траектория космического аппарата НАСА DART и предполагаемая новая орбита, которая получится в результате столкновения. В том случае, если это столкновение не будет абсолютно неупругим, на что указывают данные моделирования и расчеты, новая орбита может сильно отличаться от предварительных расчетов.

На этой картинке показаны различные земные объекты, чтобы вы могли сравнить их размеры с размерами космического аппарата DART, астероида Диморф, в который он врежется, и астероидом Дидим, вокруг которого вращается Диморф. Хотя существует около 25 миллионов астероидов диаметром сто и более метров, ни один из когда-либо врезавшихся в Землю не превышал 80 метров в диаметре.

Кратер Бэрринджера или Аризонский кратер представляет собой весьма впечатляющую воронку, расположенную в пустыне Аризоны, диаметром более мили. Хотя этот кратер появился десятки тысяч лет назад, он образовался в результате падения относительно небольшого космического объекта диаметром всего около 50 метров – это в три раза меньше диаметра астероида, с которым столкнется аппарат DART. Хотя такие объекты, способные уничтожить целый город, опасны, один астероид диаметром в три раза больше уничтожит всё в радиусе десятков или даже сотен миль, как это произошло в случае с Тунгусским метеоритом.

На этой диаграмме отображены данные, собранные в период с 1994 по 2013 год, о небольших астероидах, попавших в земную атмосферу и превратившихся в очень яркие метеоры, называемые "болидами" или "файерболами". Размеры оранжевых точек (дневные столкновения) и синих точек (ночные столкновения) соответствуют количеству оптической излучаемой энергии от ударов, измеряемой в миллиардах джоулей. Самый мощный удар за этот период нанес Челябинский метеорит, который в диаметре был всего 20 метров.

Целью миссии NEO Surveyor является обнаружение и классификация большинства потенциально опасных околоземных объектов. В рамках этой программы, направленной на защиту планеты, необходимо выявить все пересекающие Землю астероиды диаметром более 140 метров. Эта миссия имеет высокий приоритет, однако ее успех зависит от полноценного финансирования.

В ближайшем будущем заработает Обсерватория имени Веры Рубин, в которой будет находиться Большой синоптический обзорный телескоп. Именно эта обсерватория станет главным инструментом человечества для определения орбит потенциально опасных объектов. Хотя одной из ее основных научных целей является выявление и описание потенциально опасных астероидов, эта программа сталкивается с серьезными препятствиями из-за огромного числа новых низкоорбитальных спутников. С 2019 года был запущено более 50% всех низкоорбитальных спутников.

На этом изображении показан параболический след, оставленный ракетой после запуска. Если мы сможем вычислить потенциально опасный объект, который должен столкнуться с Землей, способность как можно быстрее его перехватить станет ключевым условием для смягчения любого ущерба, поскольку, чем раньше мы приступим к принятию мер по изменению его траектории, тем эффективнее они окажутся.

Космический аппарат "Розетта" Европейского космического агентства неоднократно делал снимки кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. Ученым удалось рассмотреть ее неправильную форму, поверхность, выделяющую газ, изучить её активность. Однако попытка посадить на нее аппарат "Фила" потерпела неудачу. Только две миссии в истории закончились успешной мягкой посадкой на комету или астероид, а ведь именно этот шаг необходим для многих разрабатываемых стратегий по изменению траектории потенциально опасного космического объекта.

Космический аппарат Deep Impact демонстрирует вспышку, которая произошла, когда комета Темпеля 1 столкнулась с ударным зондом. Кадры были сделаны с помощью установленной на аппарате камеры с высоким разрешением – съемка велась в течение примерно 40 секунд. Черные полосы по бокам – это результат стабилизации изображения. Небольшое изменение импульса в результате этого удара не оказало существенного влияния на траекторию движения кометы Темпеля 1.

Хвост из обломков астероида (3200) Фаэтон создает поток Геминиды. Хотя сам Фаэтон не кажется особенно похожим на комету, то, что он проходит очень близко к Солнцу, порождает эффектный метеорный поток, который мы наблюдаем каждый декабрь вот уже более 150 лет. Его относительная "юность" указывает на гравитационное столкновение, изменившее орбиту родительского тела незадолго до прибытия Геминид. Но еще одно такое столкновение – и он начнет угрожать существованию человечества на Земле.

Эта схема движения космического аппарата DART показывает его столкновение с астероидом Диморфом, спутником Дидима. После этого удара данные наблюдений, полученные с наземных оптических телескопов и планетарного радара, в свою очередь, позволят зафиксировать изменение орбиты спутника. Это позволит определить, насколько эффективным может быть небольшой ударный аппарат для изменения траектории движения астероида в нужном направлении.

Показанный на этом изображении астероид Бенну имеет поверхность, типичную для большинства астероидов диаметром менее одного километра: он выглядит как груда подвижных обломков. Взрыв на поверхности или в глубине такого космического объекта может просто подбросить эти обломки и создать множество фрагментов, которые затем столкнутся с Землей. Это приведет примерно к таким же разрушениям, как и от столкновения с самим астероидом, и помешать этому мы не сможем.

Взрыв ядерной бомбы рядом с приближающимся астероидом или прямо у его поверхности не просто придаст ему импульс, изменив его траекторию. Такой взрыв может разнести космическое тело на части и облучить обломки. В результате мы получим множество осколков и большое количество ядерных отходов, которые затем упадут на Землю, принеся разрушения и радиоактивное загрязнение одновременно.

Ионный двигатель NEXIS от Лаборатории реактивного движения НАСА является прототипом двигателя с долгой тягой, который может перемещать объекты большой массы в течение длительного времени. Если у нас будет достаточно времени, подобный двигатель (или целая серия двигателей) сумеет спасти Землю от потенциально опасного удара.

Это изображение показывает карту положения известных околоземных объектов (ОСЗ) в определенные моменты времени за последние 20 лет. Она заканчивается картой всех известных астероидов по состоянию на январь 2018 года. Крайне важно признать, что наиболее опасные астероиды из всех, то есть те астероиды, которые наиболее часто пересекают орбиту Земли, в большинстве своем вообще не описаны. Хотя Юпитер поглощает множество астероидов и комет, он также может менять их траектории, потенциально подвергая Землю еще большей опасности.

Комета Бернардинелли-Бернштейна – крупнейшая из когда-либо обнаруженных – имеет ядро диаметром около 119 километров. Если бы такой космический объект столкнулся с Землей, энергия воздействия на нашу планету была бы в тысячи или даже десятки тысяч раз больше энергии того столкновения, которое привело к Мел-палеогеновому вымиранию 65 миллионов лет назад.