Indhold
Kan vi gøre noget ved en asteroide, der er bestemt til at ramme Jorden? Svaret er ja, forudsat at det er lille nok, og at vi har tid nok til at sende et rumfartøj til at aflede det. Som vi vil se, jo længere vi har en advarselstid, desto større er asteroiden, som vi kan styre. Mange af aspekterne ved afbødning af asteroide blev sammenfattet i Spaceguard-rapporten. For nylig har NASA også afsluttet en undersøgelse og bruges af kongressen til at beslutte, hvilke skridt USA og andre nationer kan og bør tage.
Astronomer har brugt meget tid på at finde ud af, hvordan man redder Jorden fra en asteroide påvirkning. Først skal du finde alle asteroiderne, beregne deres baner og se, hvilke der kommer farligt tæt på Jorden. Når du kender bane, kan du finde ud af, hvornår den rammer. Dette fortæller dig, hvor meget advarselstid du har. Og til sidst, hvis du kan finde ud af asteroidens masse, kan du beregne, hvor hårdt du er nødt til at skubbe den for at ændre dens bane lige nok til at gå glip af Jorden. Hollywoods opfattelse af at sende en bombe for at ”sprænge den” er urealistisk, fordi nutidens lanceringsbiler ikke kan bære en stor nok bombe. Desuden kan du i stedet for en stor krop ende med mange små fragmenter, der er på vej mod Jorden.
At finde dem
Det er relativt let at finde asteroider. Den første blev fundet af Giuseppe Piazzi i 1801. Flere observatorier er i øjeblikket dedikeret til at finde asteroider og spore dem (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS og andre). På nuværende tidspunkt er der fundet ca. 80% af asteroider, der er større end 1 km i diameter. Ingen af disse har kredsløb, der bringer dem til et jordligt tyreøje. I 2004 blev en 250 m stor asteroide opdaget, som forventes at passere tæt på Jorden den 13. april 2029 (fredag den 13.!). Navnet Apophis er asteroidens påvirkningssandsynlighed 1 i 45000 og forventes at falde, når bane forbedres i de kommende år. Asteroid 1950 DA kommer meget tæt på Jorden i 2880. I betragtning af usikkerheden i dens bane er indvirkningen stadig en mulighed.
Når det kommer til asteroide påvirkninger, betyder størrelsen noget. Asteroider, der er mindre end ca. 10 meter i diameter, er en lille trussel, fordi de vil bryde sammen eller brænde op i atmosfæren. De større end ca. 5 km i diameter er for store til, at vi kan gøre noget ved. Dette er kun estimater, fordi det er masse, ikke diameter, der er vigtig. Nogle asteroider er “murbrokker”, løst konsoliderede samlinger af mindre kroppe, der holdes sammen af asteroidens svage tyngdekraft. Andre er hårde, tætte klipper som chondrites og strygejern. Men groft set er størrelsesområdet, der betyder noget, mellem 10 m og 5000 meter i diameter. Så tænk hvad angår klipper mellem størrelsen på dit hus og Mt. Rushmore.
Hvis der findes en asteroide, der har jordens navn skrevet på, er der meget, der skal gøres. Områder er ikke kendt for uendelig præcision, der er altid små usikkerheder. Kommer det virkelig til at ramme Jorden, eller glider den sikkert forbi os med et par tusinde km til overs? (nogle få tusinde km er meget, meget tæt!) Mens nogle astronomer arbejder for at stramme baneenes nøjagtighed, vil andre forsøge at måle asteroidens masse.
Måling af dem
Dette er vanskeligt. Selv i det største teleskop er de fleste asteroider intet andet end at tappe lyspunkter på nattehimlen. Vi kan ikke se deres faktiske størrelse og struktur, kun deres farve og lysstyrke. Fra disse og et gæt om tætheden af asteroiden kan vi estimere massen. Men usikkerhederne er for store til at kunne udføre en pålidelig afbøjningsmission. Så det næste trin vil være at sende et rumfartøj til asteroiden for at måle dens masse og andre egenskaber som form, densitet, sammensætning, rotationshastigheder og sammenhæng. Dette kan enten være en fly-by eller en lander. En sådan mission ville også give ekstremt nøjagtige baneoplysninger, fordi rumfartøjet kunne fungere som et fyr eller plante en radiotransponder på asteroiden.
At aflede asteroiden er den hårde del, skønt fysikken er ret enkel. Tanken er at skubbe asteroiden ud og ændre sin bane med en lille mængde. Det ville typisk ramme Jorden med omkring 30 km / s, selvom dette afhænger af, om det kom sidelæns, head-on eller bagfra. Men lad os tage 30 km / s som et eksempel.
Vi kender jordens radius: 6375 km. Hvis vi ved, hvor meget advarselstid der skal påvirkes - sige 10 år - er alt, hvad vi skal gøre, at fremskynde eller bremse asteroiden med 6375 km / 10 år, eller cirka 2 cm / sek. En asteroide på 1 km i diameter vejer ca. 1,6 millioner tons. For at ændre hastigheden med 2 cm / s kræves mere end 3 megaton energi.
Sikkerhed afhænger af at finde asteroiderne så tidligt som muligt. Jo mere advarselstid du har, jo lettere er det naturligvis at foretage ændringen, fordi du ikke behøver at skubbe så hårdt. Eller du kan forsinke skubbe, mens du raffinerer bane eller udvikler teknologi. Alternativt betyder en kort advarselstid, at du skal have travlt og skubbe så hårdt som du kan. Tidlig advarsel er den bedste metode. Som det siger: "En søm i tid sparer ni."
Kometer er wild card i det landlige påvirkningsspil. De opdages normalt kun et par måneder, før de nærmer sig det indre solsystem. Med diametre på nogle få kilometer og hastigheder op til 72 km / s udgør de en potentielt uhåndterbar trussel. Med mindre end et par års advarsel ville der sandsynligvis ikke være nok tid til at montere en afbøjningsmission.
Rumfartøjet blev med vilje styrtede ned i kernen til kometen Tempel 1 med ca. 10 km / s. Dette var resultatet. 4. juli 2005. NASA Image.
Afbøje dem
Der er adskillige måder at aflede asteroider på, selvom ingen nogensinde er blevet prøvet. Fremgangsmåderne falder i to kategorier - impulsive deflektorer, der skubber asteroiden øjeblikkeligt eller inden for få sekunder, og "langsom push" -afbøjninger, der anvender en svag kraft på asteroiden i mange år.
Impulsive deflektorer findes i to sorter: bomber og kugler. Begge er inden for de nuværende teknologiske kapaciteter. Ved at sætte en bombe på eller i nærheden af asteroiden, sprænges materiale fra overfladen. Asteroiden ryger tilbage i den modsatte retning. Når asteroidens masse er kendt, er det let at finde ud af, hvor stor en bombe der skal bruges. De største eksplosionsanordninger, vi har, er atombomber. De er det mest energiske og pålidelige middel til at levere energi, og derfor er kernedeflektion den foretrukne tilgang. Atombomber er hundreder af tusinder gange stærkere end den næste bedste fremgangsmåde; kugler.
"Bullet" -tilgangen er også enkel. Et højhastigheds-projektil rammes ind i asteroiden. På nuværende tidspunkt har vi teknologien til at sende en kugle, der vejer et par tons, ind i en asteroide. Hvis hastigheden var høj nok, kunne denne fremgangsmåde give skubbe flere gange større end hvad der ville være resultatet af anslaget alene, fordi materiale ville blive sprængt af asteroiden på stort set de samme måder som en bombe gør det. Faktisk er kuglemetoden - "kinetisk afbøjning", som det kaldes - faktisk blevet prøvet på en indirekte måde. I 2005 blev NASAs Deep Impact-rumfartøj bevidst manøvreret ind på kometen Tempels 1. sti. Formålet var at slå et hul i kometen og se, hvad der kom ud. Og det virkede. Mens ændringen i kometens hastighed var for lille til at måle, beviste teknikken, at vi kan spore og med succes målrette en asteroide.
Langsomme pushere er stort set konceptuelle på dette tidspunkt. De inkluderer: ionmotorer, gravitationstraktorer og massedrivere. Tanken er at transportere enheden til asteroiden, lande og fastgøre den, og derefter skubbe eller trække kontinuerligt i mange år. Ionmotorer og massedrivere skød materiale i høj hastighed fra overfladen. Som før trækker asteroiden sig tilbage. En gravitationstraktor er en kontrolleret masse, der skiller sig ud fra asteroiden ved hjælp af noget som en iontruster. Traktorens masse trækker asteroiden ved hjælp af sin egen tyngdekraft. Fordelen ved alle langsomme pushere er, at når asteroiden flyttes, kan dens placering og hastighed kontinuerligt overvåges, og der kan derfor foretages korrektioner om nødvendigt.
NASA-billede med illustrerende redigeringer.
At fastgøre noget til en asteroide er vanskeligt, fordi tyngdekraften er ekstremt svag, og overfladegenskaberne muligvis ikke er kendt. Hvordan ville du fastgøre en maskine til en sandhug? De fleste asteroider roterer, og dermed vil pusheren piske rundt og sjældent blive peget i den rigtige retning. Det skulle også rotere med asteroiden, og det tager energi, masser af det. Mens tyngdekraften ikke lider af disse ulemper, har den brug for en stabil strømkilde. Alle disse enheder er komplicerede. De skal være drevet, kontrolleret og fået til at fungere fjernt i rummet kontinuerligt i mange år, en meget høj ordre.
Vi har demonstreret, at ionmotorer kan arbejde i mindst et par år i rummet, men indtil videre har ionmotorer ikke nok kraft til at aflede en truende asteroide, medmindre der er en usædvanlig lang advarselstid. Nedsiden af lange advarselsstider er, at usikkerheder i asteroideens bane gør det umuligt at være sikker på, at den rammer Jorden. Der er et par langt-ud-langsomme push-koncepter: male asteroiden hvid og lade sollys udøve strålingstryk; sætte en laser i kredsløb og zapper den mange gange; skubbe en mindre asteroide tæt nok til at afbøje den på tyngdekraften. Når astronomer kører numrene, kommer ideerne dog ikke under noget praktisk system.
Astronomer er ikke de eneste mennesker, der er bekymrede for asteroidepåvirkninger. Politikere, beredskabsorganisationer og De Forenede Nationer er alle bekymrede. Hvis vi skal aflede en asteroide, hvem skal betale for det? Hvem vil faktisk lancere rumfartøjet? Hvis atombomber er den sikreste måde at aflede asteroiden, skal vi så holde atombomber til rådighed? Vil andre nationer have tillid til USA, Israel, Rusland eller Indien til at sætte atomvåben i rummet, selv for en humanitær mission? Hvad nu hvis asteroiden kører mod Genève, og vi kun har midlerne til at skifte påvirkningsstedet med 1000 km. Hvilken retning vælger vi, og hvem beslutter? Kan vi være sikre på at udføre et præcist skift med uprøvede afbøjningsteknologier?
Hvis asteroiderne ikke kan undgås, hvad skal vi gøre? Hvis vi ved, hvor det vil strejke, evakuerer vi folk fra området? Hvor langt bevæger vi dem? Hvis påvirkningsresterne forbliver i atmosfæren, kan global afkøling forekomme. Hvem har ansvaret for verdens fødevareforsyning? Hvis den rammer i havet, hvor stor vil tsunamien være? Hvordan kan vi være sikre på, at den ødelæggelse, vi forudsiger, er korrekt, eller at vi ikke har overset noget? Måske mest bekymrende af alle er asteroidepåvirkninger en helt ny katastrofe: hvordan forbereder vi os på ødelæggelsen af (siger) det østlige USA, når vi har 20 års advarsel?
Disse og andre spørgsmål drøftes i dag på videnskabelige møder over hele verden. Heldigvis er chancerne for, at selv en lille asteroide rammer Jorden i overskuelig fremtid, meget små.
Lær mere: Asteroider i nærheden af jorden: Hvad er de, og hvor kommer de fra?
David K. Lynch, ph.d., er en astronom og planetvidenskabsmand, der bor i Topanga, Californien. Når han ikke hænger rundt i San Andreas-fejlen eller bruger de store teleskoper på Mauna Kea, spiller han fele, samler klapperslanger, holder offentlige foredrag om regnbuer og skriver bøger (Color and Light in Nature, Cambridge University Press) og essays. Dr. Lynchs seneste bog er feltguiden til San Andreas-fejlen. Bogen indeholder tolv en-dages køreture langs forskellige dele af fejlen og inkluderer kilometer-for-mile vejlogfiler og GPS-koordinater til hundreder af fejlfunktioner. Som det sker, blev Daves hus ødelagt i 1994 af Nordridge-jordskælvet på 6,7.