Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<декабрь>

Путеводители

Небесный идальго не допустит катастрофы

Угрожающие столкнуться с Землей астероиды похожи и на римские галеры, и на ветряные мельницы

  
Проект отражения астероидной атаки, разработанный в ESA и носящий говорящее название «Дон Кихот», предполагает участие по меньшей мере двух спутников. В момент коррекции траектории астероида один из спутников («Санчо Панса») отходит на безопасное расстояние и оттуда наблюдает за столкновением астероида с другим спутником («Идальго»). После этого «Санчо Панса» приближается, чтобы проверить, насколько значительные повреждения нанес астероиду «Идальго». Иллюстрация: ESA - AOES Medialab

Искусство управления естественными космическими телами

Жизни каждого человека постоянно что-то угрожает. Однако среди этих многочисленных опасностей есть небольшая группа таких, которые грозят не одному конкретному человеку, но человечеству в целом. А в ней, в свою очередь, есть совсем небольшая подгруппа рисков, которые можно условно назвать «угрозой из космоса». Их характерная черта в том, что за редким исключением они не инициированы действиями человека и практически неотвратимы, или, по крайней мере, таковыми кажутся. Самая очевидная опасность подобного рода — взрыв нашего светила, но следующая в этом ряду — это астероидная опасность. Она стала обсуждаться в обществе и в СМИ сравнительно недавно, поскольку только после запуска космических телескопов появилась возможность «видеть» многие астероиды, которые раньше оказывались за пределами наших наблюдательных возможностей.

Видимо, именно неотвратимость опасности такого рода делает изучение её довольно бесперспективным делом, и почти единственная организация, все-таки его проводящая, — это NASA. В роли заказчика соответствующих исследований выступает конгресс США. Стартовавшая без малого десять лет назад — во исполнение принятого в 1998 году специального постановления конгресса США — программа поиска астероидов позволила обнаружить более тысячи объектов размером свыше одного километра в поперечнике. Согласно проведенным расчетам, ни один из них не столкнется с Землей в этом столетии. Проблема, однако, состоит в том, что в космосе имеется ещё около полумиллиона объектов, с размером около 50 м и более в поперечнике. При этом только в отношении четырех тысяч из них астрономы обладают достаточно подробной информацией. А столкновение с Землей астероида такого размера может привести к разрушению большого города либо к возникновению мощного цунами. Компьютерные модели сулят наибольший ущерб от такого цунами США и Китаю — странам с наиболее развитой прибрежной инфраструктурой.

Среди тех четырех тысяч астероидов, о параметрах которых астрономы более или менее осведомлены, наиболее известен 250-метровый Апофиз (Apophis) — некоторое время тому назад вероятность его столкновения с Землей оценивалась как 1 : 37. Называлась даже точная дата столкновения — 13 апреля 2029 года. Наблюдения с помощью радиотелескопа в Пуэрто-Рико, а также с помощью оптических телескопов, позволили уточнить информацию об орбите Апофиза, и теперь мы с достоверностью можем утверждать, что в 2029 году он все же пролетит мимо Земли. При этом с весьма большой вероятностью Апофиз пролетит над земной поверхностью под орбитами спутников связи. 

Второй этап этих исследований начался в 2005 году, американский конгресс обязал NASA начать новую программу поиска и выделил на нее немалые средства. Цель её — собрать за пятнадцать лет исчерпывающую информацию о 90% астероидов с поперечным размером более 140 м. Конгресс надеется также, что NASA представит свои соображения об оптимальных способах противостоять угрозе столкновения — как избежать его, если это возможно, или минимизировать последствия, если избежать столкновения не удастся. 

  
Кратер Барринджера. Около двух лет назад удалось наконец точно рассчитать, что за небесное тело оставило этот след на земле североамериканского штата Аризона и когда это случилось. Астероид, диаметр которого при входе в атмосферу оценивается в 40 м, упал тут около пятидесяти тысяч лет назад, двигаясь со скоростью 15 км/с. От астероида осталась только половина, а на земле образовался кратер шириной 1,25 км и глубиной почти 20 м. Фото (Creative Commons license): Amit amitrunchal  

Кларк Чепмен (Clark R. Chapman), автор статьи How not to save the planet, опубликованной в New Scientist 7 июля этого года, критикует NASA за неоправданно высокую стоимость заявленной программы поиска. Так, по мнению Чепмена, вполне можно отказаться от идеи построить новый телескоп стоимостью в один миллиард долларов, если согласовать программу поиска астероидов с уже существующими программами строительства телескопов Pan-STARRS и LSST. В этом случае расходы могли бы уменьшиться до десяти миллионов долларов в год. Самой же большой ошибкой Кларк Чепмен считает предложение NASA использовать — как наиболее эффективный способ сместить астероид с угрожающей Земле траектории — ядерное устройство. Предполагается, что взрыв небольшой атомной бомбы вблизи астероида вызовет его полное испарение или, по крайней мере, испарение значительной его части. Проблема, однако, состоит в том, что в последнем случае оставшаяся часть астероида распадется на фрагменты, фрагменты же с размерами более 35 м в поперечнике полностью в атмосфере Земли не сгорят, и попадание их на земную поверхность все равно может окончиться катастрофой. Только в тех редких случаях, когда астероид слишком велик по массе и по величине или когда до вероятного столкновения с Землей остается слишком мало времени, использование ядерного взрыва может быть оправдано, утверждает Чепмен. Но и в этом случае соответствующее решение должно обязательно приниматься на международном уровне.

С большой долей уверенности можно ожидать, что свыше 95% опасных объектов, которые удастся обнаружить при реализации новой программы, по своему размеру не превышают 200 м. Чтобы разобраться с ними, в нашем распоряжении имеются более подходящие средства. Изменить траекторию астероида можно, например, направив к нему аппарат для прямого столкновения; именно такой проект с символичным названием «Дон Кихот» (Don Quijote) разрабатывает в настоящее время Европейское космическое агентство ESA.

  
Метод, предложенный Массимилиано Вазиле, можно со полным основанием назвать методом Архимеда. По легенде, великий ученый древности привел на сицилийский берег сиракузских женщин, каждая из которых держала в руках по зеркалу. Собирая все солнечные зайчики на одном из кораблей атаковавшего остров римского флота, они сумели их все утопить. Но в проекте Массимилиано Вазиле зеркала на угрожающий Земле астероид наведут не сицилийские женщины, а космические спутники. Иллюстрация: Massimiliano  Vasile et al, University of Glasgow 
Есть и совсем безобидный способ сместить астероид с опасной траектории, получивший известность под названием «гравитационный трактор». Нужно, чтобы беспилотный космический аппарат достаточно большой массы продолжительное время двигался в непосредственной близости от опасного астероида и, воздействуя на него силой всемирного тяготения, постепенно изменял его траекторию. 

Совсем новый способ был обнародован учеными во время октябрьских торжеств по поводу 50-летия запуска первого искусственного спутника Земли в обсерватории университета Манчестера (Jodrell Bank Observatory). Выступая по этому случаю, профессор университета Глазго (University of Glasgow) Массимилиано Вазиле (Massimiliano Vasile) представил результаты своих исследований по сравнению эффективности разных методов отклонения астероидов с их траекторий. Вывод, сделанный им и его коллегами, оказался достаточно неожиданным: наибольшую эффективность обещает проект, предполагающий создание вблизи астероида облака небольших зеркал. Отражая солнечный свет на поверхность астероида, они способны нагреть его до температуры, превышающей 2100 градусов. В результате вещество астероида начнет испаряться, и за счет реактивного эффекта от испаряющихся газов астероид будет медленно смещаться со своей траектории. Согласно расчетам, чтобы заметно изменить траекторию 150-метрового астероида, к нему нужно направить десять космических аппаратов, каждый из которых доставит зеркало 2-метрового диаметра. В случае же, если таких аппаратов будет сто, изменения орбиты удастся добиться в течение нескольких дней. Надо полагать, что это предложение станет началом новых дискуссий, и проблема астероидной опасности вновь будет в списке главных проблем человечества.

Свое место в шеренге борцов с астероидной опасностью пытается найти и Россия. Пока масштабная национальная программа ещё не стартовала, однако в рамках Совета РАН по космосу уже создана экспертная рабочая группа — её первое заседание состоялось в марте 2007 года. На нем был представлен проект будущей «Федеральной программы борьбы с астероидной опасностью», разделы которой имеют вполне ожидаемые названия: «Мониторинг», «Предотвращение», «Космические миссии». Правда, судя по всему, правительство России пока не планирует начинать её финансирование.

Случайное необходимо

Проблема астероидной опасности имеет ещё один прикладной аспект, хотя он и не связан с опасностью как таковой. Для современного общества тема рисков весьма актуальна. Активно обсуждаются риски, связанные с глобальным потеплением, с эксплуатацией атомных станций, с использованием мобильных телефонов… Постепенно тема рисков проникает и в образование. К примеру, в проходящем апробацию в британских школах новом учебнике по естествознанию Science for Public Understanding приведена таблица, в одном столбце которой перечислены различные факторы смертности, а в другом — численные оценки рисков для жителя Великобритании умереть в течение года именно по названной причине. Риск умереть от гриппа оценивается как 1 : 5000, а риск погибнуть от удара молнии — как 1 : 10 000 000. Риск же стать жертвой убийцы — в 1 : 100 000. 

  
Риски астероидной опасности оцениваются по Туринской шкале. Чем больше диаметр астероида (и, соответственно, энерговыделение при столкновении) и чем выше вероятность столкновения, тем более высокий уровень ему приписывается

Редакция журнала New Scientist сочла тему рисков одной из десяти наиболее важных идей современного мира. И в этом нетрудно заметить определенное веяние времени. Ещё каких-нибудь пятьсот лет назад в несчастном случае человек был склонен видеть волю бога или силу судьбы. Потом, в полном соответствии с названием, в нем не видели ничего, кроме игры случая. Но в современном мире хороший адвокат может объявить любой несчастный случай закономерным следствием чьей-то преступной халатности и доказать это в суде. Именно поэтому так интересуются оценками рисков страховые компании и, скорее всего, именно этот интерес рождает многочисленные статистические исследования.

Умение предвидеть такие риски и предлагать обществу эффективные технологии их уменьшения способствует формированию имиджа «полезной обществу» науки, а эта проблема все больше и больше заботит современных ученых отнюдь не только в России. Налогоплательщику предъявляется информация о летящих в космическом пространстве астероидах — символах невиданной катастрофы, грозящей человечеству. Последствия глобального потепления или деградации озонового слоя, разумеется, не менее катастрофичны, однако с астероидной опасностью дело обстоит несколько иначе. 

  
Юджин Шумейкер в аризонском кратере (кратере Барринджера) в середине 60-х годов. Возникновение науки астрогеологии во многом обязано именно его пионерским работам того времени по изучению метеоритных остатков.Фото: Courtesy USGS Astrogeology Research Program
В самом деле, и по поводу глобального потепления, и по поводу истощения озонового слоя многочисленные экспертные группы ведут ожесточенные дискуссии, пытаясь построить более или менее адекватную модель наблюдаемых процессов и установить наконец-то истинные причины происходящего. О таких дискуссиях средства массовой информации регулярно сообщают своим читателям. Что же касается астероидов, то ни один эксперт не будет ставить под сомнение адекватность расчетов, сделанных на основе закона всемирного тяготения и уравнений движения классической механики. Единственное, что может вызвать сомнения, так это точность расчетов и наблюдений. Этот недостаток, однако, легко поправим: нужно строить более мощные телескопы, создавать более производительные компьютеры и разрабатывать более совершенные и устойчивые вычислительные алгоритмы. В этом случае мы существенно повышаем шанс идентифицировать наиболее опасный астероид и рассчитать минимальное необходимое воздействие на него. 

Разрабатывая такие методы, астрономы и специалисты по небесной механике в известном смысле пытаются вернуться в эпоху своего расцвета — эпоху механистического детерминизма конца XVIII — начала XIX веков, когда расчеты Джона Адамса позволили открыть Нептун — восьмую планету солнечной системы. Программы NASA по борьбе с астероидной опасностью демонстрируют к тому же и уровень развития современной космонавтики — он вполне достаточен для того, чтобы «в случае чего» свести риски к минимуму. И даже взрыв атомной бомбы предстает как своеобразное спасение от неминуемой гибели.

Тема рисков заметно влияет на наше восприятие окружающего мира, и мы нередко пытаемся представить себе будущее, обращаясь к своей интуиции и своему жизненному опыту, пытаемся оценить субъективные вероятности позитивного и негативного развития событий. В некотором смысле, обсуждая вероятности тех или иных опасностей, мы пытаемся рационализировать наш наполненный случайностями мир.

Борис Булюбаш, 22.11.2007

 

Новости партнёров