Угроза небесная

12 октября начнется полет NASA к астероиду стоимостью $10 000 квадриллионов. По сравнению с прежними такими экспедициями предстоящая миссия NASA Psyche является очень интересной. Возможно, эта миссия и не спасет планету Земля, как это сделал Брюс УИЛЛИС в научно-фантастическом блокбастере “Армагеддон”, но она определит, может ли богатая металлами космическая скала обрушить мировую экономику.

Орбитальный аппарат должен исследовать астероид 16 Psyche возрастом 4,5 млрд лет, который, по мнению ученых, может быть наполнен железом, никелем и золотом стоимостью более $10 000 квадриллионов.

Таких денег хватит, чтобы сделать миллиардером каждого жителя планеты. Хотя даже если NASA удастся подтвердить, что это так, добыча драгоценных металлов в настоящее время не планируется.

Орбитальный аппарат отправят в космос на тяжелой ракете SpaceX Falcon Heavy, которая должна стартовать с площадки 39A Космического центра им. Кеннеди во Флориде.

Примерно через час после старта разгонный блок Falcon Heavy выведет аппарат Psyche на траекторию полета к главному поя­су астероидов нашей Солнечной системы.

Если команда миссии столкнется с какими-либо проблемами, которые не позволят осуществить запуск аппарата 12 октября, у них будет время до закрытия стартового окна 25 октября, чтобы перенести запуск.

Столкновения Земли с крупными астероидами редки, но происходят регулярно. Если бы Тунгусский метеорит вошел в атмосферу не над безлюдной тайгой, а над крупным городом, количество жертв исчислялось бы тысячами. Современному человечеству вполне по силам отклонить подобное тело в будущем, но ученые пока не знают, как именно. Какие методы противоастероидной защиты разрабатываются сейчас?

Самый реальный и одновременно простой способ перенаправить астероид - с помощью кинетической энергии, попросту ударив в него. Этот метод доказал свою принципиальную работоспособность на практике, когда американский аппарат DART врезался в астероид Диморф, вращающийся вокруг более крупного Дидима.

Несмотря на кажущуюся простоту, воздействие столкновения было комплексным. Его нельзя описать в рамках школьной задачи по физике, где аппарат массой 500 кг сталкивается с камнем массой 4,8 млрд кг. В результате удара выделилась энергия, эквивалентная взрыву пяти тонн тротила, что привело к выбросу материи в космос. Этот выброс создал реактивную тягу и передал дополнительный импульс астероиду, причем заранее точно его рассчитать было нельзя, поскольку для этого необходимо точно знать состав и структуру поверхности.

Изменение скорости на несколько миллиметров в секунду может показаться незначительным, но важен не сам сброс скорости, а его влияние на орбиту астероида. Поскольку диаметр Земли равен 12,7 тыс. км, а по орбите она движется со скоростью 30 км/с, то достаточно, чтобы астероид прибыл лишь на пару минут позже, и он уже не попадет в мишень. Наиболее эффективно этот метод должен работать при таране астероида в момент, когда он находится на противоположном конце Солнечной системы, так что опасное тело важно обнаружить как можно раньше.

Если же астероид слишком массивен или его обнаружили слишком поздно, потребуется более мощное воздействие - например, ядерным оружием. При этом атомный взрыв в космосе совсем не похож на атмосферный, поскольку вокруг нет газа для формирования мощной взрывной волны. Устройство воздействует на астероид лишь вспышкой света, рентгеновского излучения и потоком нейтронов. При встрече с поверхностью все три поражающих фактора разогреют ее и испарят на небольшую глубину. Испаренная порода астероида сработает как ракетный двигатель, оттолкнув небес­ное тело в сторону, противоположную взрыву.

В ядерной бомбардировке астероида есть множество нюансов. Например, неясно, на какой дистанции проводить подрыв. Если бомба столкнется с астероидом на космической скорости, то просто сломается, а не взорвется. Значит, либо взрывать придется на значительном удалении с помощью дальномера (при больших скоростях нельзя задать дистанцию с точностью до пары метров), либо же сбросить скорость и мягко посадить бомбу на небесное тело, для чего потребуется много топлива.

Чтобы вся энергия бомбы передалась породе, а не улетучилась в космос, необходим подповерх­ностный взрыв. В 2013 году американские ученые предложили именно такую концепцию отклонения астероида, причем образовавшийся после первого взрыва кратер можно использовать как сопло реактивного двигателя при последующих. Для такой операции идеально подойдут модифицированные ядерные противобун­керные боеприпасы, способные заглубляться в землю при сбросе с самолета. Однако и они не переживут столкновения на космической скорости и потребуется либо частично затормозить, либо таранить астероид вдогонку по орбите, а не навстречу.

Важным преимуществом атомного снаряда перед кинетическим ударом считается способность отклонить летящую груду обломков, скрепленных очень слабо. Ядерная вспышка на расстоянии в несколько метров способна “бережно” испарить поверхность, не разломав объект на множество фрагментов с непредсказуемой траекторией.

Таран и ядерный удар рассматриваются NASA в качестве реальных мер в случае возникновения опасности, но ученые также предлагают множество других концепций противоастероидной защиты. Например, рядом с небесным телом можно разместить космический аппарат, который будет притягивать его к себе гравитацией в нужную сторону. При этом согласно закону тяготения зонд также будет притягиваться к астероиду, но сможет парировать это за счет тяги солнечного паруса или ионного ракетного двигателя, обладающего высокой эффективностью. Такой способ хорош тем, что позволяет отбуксировать даже рыхлый сгусток щебенки.

Но если Земле угрожает монолитное тело, аппарат с ракетным двигателем может напрямую сесть на него, закрепиться и создавать тягу. У этой концепции также есть множество вариантов. Например, согласно проекту MADMEN на астероид должны сесть несколько буровых установок или экскаваторов, которые будут выбрасывать камни в космос с большой скоростью, создавая тягу. Это позволит избежать ограничений по запасу топлива на борту аппарата.

Разрушение поверхности как при ядерном взрыве, но в меньшем масштабе можно вызвать лучом мощного лазера. С Земли он до астероида не дотянется, зато его можно разместить на космическом аппарате с большими солнечными панелями. В армии США прямо сейчас проходят войсковые испытания предсерийной модели боевого лазера для уничтожения дронов и ракет, так что подобные технологии уже можно считать достаточно зрелыми. В качестве альтернативы лазер можно заменить на систему крупных зеркал, отражающих солнечный свет в одну точку на астероиде.

Наконец, некоторые ученые предлагают еще более экзотические идеи. Например, к опасному астероиду можно привязать солнечный парус площадью в сотни метров и более. Согласно другому проекту траекторию можно изменить за счет управляемого эффекта Ярковского. Так физики называют реактивный импульс, создаваемый фотонами ИК-излучения остывающей поверхности космического тела. Если астероид в нужных местах покрасить белой или черной краской, то действующие на него силы изменятся, но эффект будет очень слабым и сыграет роль только при его использовании задолго до столкновения.

Все эти методы, в отличие от тарана и ядерного удара, требуют долгой подготовки и, возможно, сработают, только если начать действовать за несколько лет до возможной катастрофы.

gazeta.ru, forumdaily.com