На конференции по планетарной обороне в апреле 2015 года группе экспертов аэрокосмической отрасли был предложен вымышленный сценарий для решения:
Гипотетический астероид 2015 PDC, "открытый" 13 апреля 2015 года, находится на пути столкновения с Землей. Астероид диаметром от 500 до 1 300 футов может врезаться в Землю уже в сентябре 2022 года. Что делать? 1
Хотя сценарий полностью гипотетический, организаторы конференции постарались сделать его как можно более реалистичным, включив в него все неизвестные ученым моменты, такие как размер астероида, из чего он состоит и где именно он может столкнуться с Землей.
На конференции участники рассмотрели стратегию столкновения космических аппаратов с астероидом, чтобы изменить его курс. Теперь в недавно опубликованной работе исследуется второй способ избежать катастрофы, если такая ситуация возникнет в реальной жизни.
Что делать, если астероид вышел на тропу войны
Во-первых, команда использовала имеющиеся данные, чтобы рассчитать, если и где вымышленный астероид может ударить. Зоны наибольшего риска охватывали территорию от Турции до Индии, включая такие густонаселенные районы, как Тегеран, Нью-Дели и Дакка.
Космический корабль будет использовать ионные двигатели мощностью 40 кВт для навигации к астероиду. Возможно, даже удастся разработать гораздо более мощный ионный космический аппарат, чем тот, о котором говорится в этой статье, говорит Ходас. В рамках проекта НАСА Asteroid Redirect Mission будет опробован ионный двигатель мощностью 40 кВт.
Точное количество силы, которую ионный луч может оказать на астероид, все еще несколько туманно, но Бомбарделли и его команда тестируют стратегию в плазменно-вакуумной камере в Германском космическом агентстве. Пока их результаты совпадают с предполагаемыми.
Запуск и рандеву
Исследователи запустили свой воображаемый космический аппарат 28 мая 2017 года, и он прибыл к воображаемому астероиду 30 сентября 2019 года.
Поскольку на отклонение астероида оставалось всего три года, и если предположить, что он окажется диаметром 820 футов и плотностью среднего астероида (2 г/см3), то времени не хватит, чтобы отбросить его достаточно далеко, чтобы он полностью обогнул Землю. Но можно было бы переместить его на менее разрушительный путь. Поэтому следующим важным вопросом было:
Куда вы его положите?
В одном из наихудших сценариев исследователи представили, что астероид направляется к Нью-Дели, где проживает более 16 миллионов человек. По их расчетам, за 22 месяца применения ионного пучка астероид можно отклонить в сельскую провинцию Пактика в Афганистане, сократив число жертв на два порядка и практически исключив повреждение инфраструктуры.
Космический аппарат с ионным лучом может направить астероид в сторону от густонаселенных городских районов Индии и в сторону более сельских районов Пакистана и Афганистана. Такая стратегия потребует международного обсуждения и сотрудничества. Однако если у космического аппарата будет всего 15 месяцев для работы на астероиде, этого времени хватит только на то, чтобы отправить его в провинцию Пенджаб в Пакистане. Этот район более развит, чем афганская пустыня, но все равно это на порядок уменьшит количество жертв.
Политические проблемы любой стратегии, вероятно, будет труднее преодолеть, чем научные. Справедливо ли для Индии отклонить астероид от Нью-Дели и направить его над густонаселенными районами Пакистана и в пустыни Афганистана? Очевидно, что странам придется выработать соглашение о компенсации странам и регионам, которые примут на себя удар.
Если бы астероид направлялся в Дакку, столицу Бангладеш, а не в Дели, то, по расчетам исследователей, 13 месяцев отклонения ионного пучка могли бы перенаправить астероид в Мьянму, чтобы уменьшить количество жертв и ущерб инфраструктуре на два порядка.
А астероид, нацеленный на столкновение с Тегераном, будет легче всего отклонить, поскольку столица Ирана окружена пустыней. Всего за один-два месяца давления ионного луча астероид можно было бы перенаправить так, чтобы уменьшить количество жертв и ущерб более чем на два порядка, и при этом не потребовалось бы столько политических маневров.
Другие варианты
По расчетам ученых, чтобы отклонить вымышленный астероид так, чтобы он вообще избежал Земли, потребуется пять космических аппаратов с ионным лучом, и это займет 33 месяца. А для полного сдерживания астероида шириной 1300 футов потребуется 20 космических аппаратов. Строительство и запуск такого количества космических аппаратов может стать очень дорогостоящим.
"Размер имеет большое значение, - говорит Ходас, - и это то, что мы не очень хорошо знаем заранее".
В некоторых сценариях отклонение ионного луча вообще не сработает. Ионам требуются месяцы или годы для значительного перемещения астероида, поэтому этот метод может быть применен только в том случае, если человечество получит раннее предупреждение о том, что астероид направляется к Земле.
"Размер имеет большое значение".
Если нет большого запаса времени, может оказаться, что решение конференции о кинетическом ударном механизме сработает лучше. При этом методе космические аппараты врезаются в астероид, чтобы изменить его курс. Поскольку эти космические аппараты относительно просты, их можно построить быстрее и легче, чем космический аппарат с ионным лучом.
Однако недостатком метода кинетического удара является то, что он может перемещать астероид только в одном направлении. Этот метод работает путем замедления астероида; ученые помещают космический аппарат на пути астероида, и когда он сталкивается с космическим аппаратом, астероид замедляется. Из-за орбитальной механики замедление делает орбиту астероида меньше, что изменяет место пересечения с Землей.
В сценарии, представленном на конференции, кинетический ударный механизм мог переместить астероид только в западном направлении, в то время как отклонение ионного луча могло переместить астероид в любом направлении. Это потенциально полезно, если лучшее, что мы можем сделать, это переместить его в район, где он причинит меньше вреда людям.
Взрыв астероида мог бы помочь, но многие ученые рассматривают его только как последнее средство. В рамках проекта НАСА Asteroid Redirect Mission будет изучена третья стратегия перемещения астероидов: космический аппарат подлетит к астероиду, поднимет валун и использует его возросшую массу как своего рода гравитационный тяговый луч, чтобы слегка сдвинуть астероид с курса. Это еще один метод "медленного толчка", но он не так прост, как метод отклонения ионного луча.
Наконец, для очень крупных и очень близких астероидов, угрожающих Земле, есть еще один вариант:
"Как мне кажется, ядерная бомбардировка - это крайний вариант", - говорит Ходас. "Это более непредсказуемо, но, безусловно, ценно иметь его в нашем арсенале инструментов. И мы серьезно обсуждали это на конференции. Мы думаем, что это могло бы быть эффективным для данного сценария".
В конечном итоге, лучший метод отклонения астероидов будет во многом зависеть от ситуации.
"В каждом конкретном случае", - говорит Ходас, - "в зависимости от времени предупреждения, орбиты астероида и размера астероида".