Innehåll
Kan vi göra något åt en asteroid som är avsedd att träffa jorden? Svaret är, ja, förutsatt att det är tillräckligt litet och att vi har tillräckligt med tid att skicka ett rymdskepp för att böja det. Som vi kommer att se, ju längre varningstiden vi har, desto större kommer asteroiden att kunna hantera. Många av aspekterna av asteroidpåverkan minskades i rymdsvaktrapporten. På senare tid har NASA också slutfört en studie och används av kongressen för att bestämma vilka steg USA och andra nationer kan och bör vidta.
Astronomer har tillbringat mycket tid på att försöka räkna ut hur man kan rädda jorden från en asteroidpåverkan. Först måste du hitta alla asteroider, beräkna deras banor och se vilka som kommer farligt nära jorden. När du känner till banan kan du ta reda på när den kommer att träffa. Detta säger hur mycket varningstid du har. Och slutligen, om du kan räkna ut asteroidens massa, kan du beräkna hur hårt du måste pressa den för att ändra dess bana precis nog för att missa jorden. Hollywoods uppfattning om att skicka en bomb för att "spränga den" är orealistisk eftersom dagens lanseringsfordon inte kan bära en tillräckligt stor bomb. Dessutom kan du i stället för en stor kropp hamna med många små fragment på väg mot jorden.
Hitta dem
Att hitta asteroider är relativt enkelt. Den första hittades av Giuseppe Piazzi 1801. Flera observatorier är för närvarande ägnade åt att hitta asteroider och spåra dem (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS och andra). För närvarande har cirka 80% av asteroiderna större än 1 km i diameter hittats. Ingen av dessa har banor som skulle föra dem till ett landlig tjur-öga. 2004 upptäcktes en 250 m stor asteroid som förväntas passera nära Jorden den 13 april 2029 (fredagen den 13!). Med namnet Apophis är asteroidens påverkan sannolikhet 1 av 45000 och förväntas minska när banan förfinas under kommande år. Asteroid 1950 DA kommer att komma mycket nära jorden 2880. Med tanke på osäkerheten i dess bana är fortfarande en möjlighet.
När det gäller asteroidpåverkan är storleken viktig. Asteroider som är mindre än cirka 10 meter i diameter utgör ett litet hot eftersom de kommer att brytas upp eller brännas upp i atmosfären. De större än cirka 5 km i diameter är för stora för oss att göra något åt. Dessa är bara uppskattningar eftersom det är massa, inte diameter som är viktigt. Vissa asteroider är ”spillhögar”, löst konsoliderade samlingar av mindre kroppar som hålls samman av asteroidens svaga tyngdkraft. Andra är tuffa, täta stenar som kondriter och strykjärn. Men grovt sett är storleksintervallet mellan 10 m och 5000 meter i diameter. Så tänk i termer av sten mellan storleken på ditt hus och Mt. Rushmore.
Om det finns en asteroid som har jordens namn skrivet på, är det mycket att göra. Det är inte känt att banor har oändlig precision, det finns alltid små osäkerheter. Kommer den verkligen att träffa jorden eller kommer den att röra sig säkert förbi oss med några tusen km att spara? (några tusen km är väldigt, mycket nära!) Medan vissa astronomer arbetar för att skärpa banans noggrannhet kommer andra att försöka mäta asteroidens massa.
Mäta dem
Det här är svårt. Även i det största teleskopet är de flesta asteroider ingenting annat än att tappa ljuspunkter på natthimlen. Vi kan inte se deras faktiska storlek och struktur, bara deras färg och ljusstyrka. Från dessa och en gissning om asteroidens densitet kan vi uppskatta massan. Men osäkerheten är för stor för att kunna utföra ett pålitligt avböjningsuppdrag. Så nästa steg blir att skicka ett rymdskepp till asteroiden för att mäta dess massa och andra egenskaper som form, densitet, sammansättning, rotationshastigheter och sammanhållningsförmåga. Detta kan vara antingen en fly-by eller en lander. Ett sådant uppdrag skulle också ge extremt korrekt omloppsinformation eftersom rymdskeppet kan fungera som en fyr eller plantera en radiosändare på asteroiden.
Att avleda asteroiden är den svåra delen, även om fysiken är ganska enkel. Tanken är att skjuta ut asteroiden och ändra dess bana med en liten mängd. Det skulle vanligtvis träffa jorden med cirka 30 km / s, även om det beror på om det kom i sidled, framåt eller bakifrån. Men låt oss ta 30 km / s som ett exempel.
Vi vet jordens radie: 6375 km. Om vi vet hur mycket varningstid att påverka - säg tio år - så behöver vi bara påskynda eller bromsa asteroiden med 6375 km / 10 år, eller cirka 2 cm / sek. En asteroid med 1 km i diameter väger cirka 1,6 miljoner ton. För att ändra hastigheten med 2 cm / s krävs mer än 3 megaton energi.
Säkerheten beror på att hitta asteroiderna så tidigt som möjligt. Uppenbarligen, ju mer varningstid du har, desto lättare är det att göra förändringen eftersom du inte behöver trycka så hårt. Eller så kan du försena att trycka medan du förfina banan eller utvecklar teknik. Alternativt innebär en kort varningstid att du måste bli upptagen och trycka så hårt du kan. Tidig varning är den bästa metoden. Som man säger: "En söm i tid sparar nio."
Kometer är vildkortet i det markbundna spelet. De upptäcks vanligtvis bara några månader innan de närmar sig det inre solsystemet. Med diametrar på några kilometer och hastigheter upp till 72 km / s representerar de ett potentiellt oöverskådligt hot. Med mindre än några års varning skulle det förmodligen inte vara tillräckligt med tid att utföra ett avböjningsuppdrag.
Rymdskeppet kraschade avsiktligt i kärnan i kometen Tempel 1 med cirka 10 km / s. Detta var resultatet. 4 juli 2005. NASA Image.
Avleda dem
Det finns flera sätt att avleda asteroider, men ingen har någonsin testats. Tillvägagångssätten ingår i två kategorier - impulsiva deflektorer som skjuter ut asteroiden omedelbart eller inom några sekunder, och "långsam push" -avböjare som tillämpar en svag kraft på asteroiden under många år.
Impulsiva avböjare finns i två varianter: bomber och kulor. Båda ligger inom dagens tekniska kapacitet. Genom att sätta en bomb på eller nära asteroiden, blåses material från ytan. Asteroiden drar tillbaka i motsatt riktning. När asteroidens massa är känd är det lätt att ta reda på hur stor en bombe som ska användas. De största explosiva apparaterna vi har är kärnbomber. De är det mest energiska och tillförlitliga sättet att leverera energi och därför är kärnkraftsavböjning den föredragna metoden. Kärnbomber är hundratusentals gånger starkare än den näst bästa metoden; kulor.
"Bullet" -metoden är också enkel. En höghastighetsprojektil stöds in i asteroiden. För närvarande har vi tekniken för att skicka en kula som väger några ton till en asteroid. Om hastigheten var tillräckligt hög, skulle detta tillvägagångssätt kunna ge tryck flera gånger större än vad som skulle resultera av påverkan ensam eftersom material skulle blåsa av asteroiden på ungefär samma sätt som en bomb gör det. I själva verket har kulmetoden - "kinetisk avböjning" som det kallas - faktiskt prövats på ett indirekt sätt. 2005 manövrerades NASA: s Deep Impact-rymdfarkoster avsiktligt till kometen Tempels väg. Syftet var att slå ett hål i kometen och se vad som kom ut. Och det fungerade. Medan förändringen i kometens hastighet var för liten för att mäta, visade tekniken att vi kan spåra och framgångsrikt rikta in på en asteroid.
Långsamma pushers är till stor del konceptuella just nu. De inkluderar: jonmotorer, gravitationstraktorer och massförare. Tanken är att transportera enheten till asteroiden, landa och fästa vid den och sedan trycka eller dra kontinuerligt i många år. Jonmotorer och massförare sköt material med hög hastighet från ytan. Som tidigare drar asteroiden tillbaka. En gravitationstraktor är en kontrollerad massa som skiljer sig från asteroiden med något som en jonpropeller. Traktorns massa drar asteroiden med sin egen tyngdkraft. Fördelen med alla långsamma pushers är att när asteroiden flyttas, kan dess placering och hastighet kontinuerligt övervakas och således kan korrigeringar göras vid behov.
NASA-bild med illustrativa redigeringar.
Att fästa något till en asteroid är svårt eftersom tyngdkraften är extremt svag och ytegenskaperna kanske inte är kända. Hur skulle du fästa en maskin i en sandhög? De flesta asteroider roterar och därmed skulle pusherna piska runt och sällan pekas i rätt riktning. Den måste också rotera med asteroiden och det tar energi, mycket av den. Medan gravitationstraktorn inte lider av dessa nackdelar behöver den en stadig kraftkälla. Alla dessa enheter är komplicerade. De måste drivas, kontrolleras och göras för att arbeta på distans i rymden kontinuerligt under många år, en mycket hög ordning.
Vi har visat att jonmotorer kan fungera i minst några år i rymden, men hittills har jonmotorer inte tillräckligt med kraft för att avböja en hotande asteroid om det inte finns en extra lång varningstid. Nackdelen med långa varningstider är att osäkerheter i asteroidens bana gör det omöjligt att vara säker på att den kommer att träffa jorden. Det finns några långtgående långsam-push-koncept: måla asteroiden vitt och låta solljus utöva strålningstryck; sätta en laser i bana och zappa den många gånger; trycka en mindre asteroid tillräckligt nära för att avböja den på gravitationsnivå. När astronomer kör siffrorna, kommer idéerna emellertid inte till något praktiskt system.
Astronomer är inte de enda människor som är oroliga för asteroidpåverkan. Politikare, beredskapsorganisationer och FN är alla berörda. Om vi måste avleda en asteroid, vem kommer att betala för den? Vem ska faktiskt lansera rymdskeppet? Om kärnbomber är det säkraste sättet att avleda asteroiden, måste vi hålla kärnbomber till hands? Kommer andra länder att lita på USA, Israel, Ryssland eller Indien för att sätta kärnvapen i rymden, även för ett humanitärt uppdrag? Tänk om asteroiden är på väg till Genève och vi bara har möjlighet att förskjuta slagplatsen med 1000 km. Vilken riktning väljer vi och vem bestämmer? Kan vi vara säkra på att utföra en exakt skift med otestade avböjningstekniker?
Om asteroiderna är oundviklig, vad gör vi då? Om vi vet var det kommer att slå ut, evakuerar vi människor från området? Hur långt flyttar vi dem? Om slagresterna kvarstår i atmosfären kan global kylning uppstå. Vem ansvarar för världens livsmedelsförsörjning? Om den slår i havet, hur stor blir tsunamin? Hur kan vi vara säkra på att den förödelse vi förutspår är korrekt eller att vi inte har förbisett något? Kanske mest oroande av alla är asteroidpåverkan en helt ny typ av katastrof: hur förbereder vi oss på förstörelsen av (säger) östra USA när vi har 20 års varning?
Dessa och andra frågor diskuteras idag i vetenskapliga möten över hela världen. Lyckligtvis är chansen att till och med en liten asteroid träffar jorden under överskådlig framtid mycket små.
Läs mer: Asteroids Near Earth: Vad är de och var kommer de ifrån?
David K. Lynch, doktorsexamen, är en astronom och planetforskare som bor i Topanga, Kalifornien. När han inte hänger runt San Andreas-felet eller använder de stora teleskopen på Mauna Kea, spelar han fiol, samlar skallerormar, håller offentliga föreläsningar om regnbågar och skriver böcker (Color and Light in Nature, Cambridge University Press) och uppsatser. Dr. Lynchs senaste bok är fältguiden till San Andreas-felet. Boken innehåller tolv en-dagars körtur längs olika delar av felet och innehåller kilometerlogg och GPS-koordinater för hundratals felfunktioner. Eftersom det händer förstördes Daves hus 1994 av jordbävningen 6,7 Northridge.