Войти
Представление художника о крупном столкновении. Столкновение Земли с астероидом диаметром несколько километров высвободило бы столько же энергии, сколько одновременный взрыв нескольких миллионов ядерных зарядов. Предотвращение столкновения с астероидом включает ряд методов, с помощью которых сближающиеся с Землей объекты (NEO) может быть отклонен, предотвращая разрушительные столкновения. Достаточно большое столкновение астероидом или другими ОСЗ вызовет, в зависимости от места его падения, массивные цунами или множественные огненные бури, а также удар зимой вызвано эффектом блокировки солнечного света при размещении большого количества измельченной каменной пыли и другого мусора в стратосфере.
Столкновение 66 миллионов лет назад между Землей и объектом примерно в 10 километрах (6 миль) широкий, как полагают, породил кратер Чиксулуб и событие вымирания мелового и палеогенового периода, которое широко признано ответственным за исчезновение большинства динозавров.
, хотя шансы на вымирание количество серьезных столкновений в ближайшем будущем невелико, есть уверенность, что они все же произойдут, если не будут приняты защитные меры. Астрономические события, такие как столкновение Шумейкера-Леви 9 с Юпитером и Челябинский метеор 2013 г., наряду с растущим числом объектов в Таблице риска Sentry - привлекли новое внимание к таким угрозам.
В 2016 году ученый НАСА предупредил, что Земля не готова к такому событию. В апреле 2018 года B612 Foundation сообщил: «Мы на 100 процентов уверены, что нас ударит [разрушительный астероид], но мы не на 100 процентов уверены, когда». Также в 2018 году физик Стивен Хокинг в своей последней книге Краткие ответы на большие вопросы назвал столкновение с астероидом самой большой угрозой для планеты. Было описано несколько способов избежать столкновения с астероидом. Тем не менее, в марте 2019 года ученые сообщили, что астероиды может быть гораздо сложнее уничтожить, чем считалось ранее. Кроме того, астероид может снова собрать себя под действием силы тяжести после разрушения.
Согласно показаниям экспертов в Конгрессе США в 2013 г., НАСА потребуется как минимум пять лет подготовки перед запуском миссии по перехвату астероида. В июне 2018 года Национальный совет по науке и технологиям США предупредил, что Америка не готова к столкновению с астероидом, и разработал и опубликовал «Национальный план действий по обеспечению готовности к сближающимся с Землей объектам » чтобы лучше подготовиться.
Большинство усилий по отклонению большого объекта требуют от года до десятилетий предупреждения, что дает время для подготовки и выполнения проекта по предотвращению столкновений, поскольку до сих пор не было разработано никакого известного аппаратного обеспечения планетарной защиты. Было подсчитано, что для успешного отклонения тела по траектории прямого столкновения необходимо изменение скорости всего на 3,5 / t × 10 м · с (где t - количество лет до потенциального столкновения). Кроме того, при определенных обстоятельствах требуются гораздо меньшие изменения скорости. Например, было подсчитано, что существует высокая вероятность 99942 Апофиса, покачивающегося над Землей в 2029 году, с 10-вероятностью прохождения «замочной скважины» и возвращения по траектории удара в 2035 или 2036 году. определили, что отклонение от этой потенциальной траектории возврата за несколько лет до поворота может быть достигнуто с изменением скорости порядка 10 мс.
Удар астероида длиной 10 км (6,2 мили) на Земля исторически вызвала событие уровня вымирания из-за катастрофического разрушения биосферы. Также существует угроза попадания комет внутрь Солнечной системы. Скорость удара долгопериодической кометы, вероятно, будет в несколько раз больше, чем скорость падения астероида , сближающегося с Землей, что сделает ее удар гораздо более разрушительным; кроме того, время предупреждения вряд ли превысит несколько месяцев. Удары от объектов диаметром до 50 метров (160 футов), которые встречаются гораздо чаще, исторически чрезвычайно разрушительны в региональном масштабе (см. кратер Барринджера ).
Определение материального состава объекта также полезно, прежде чем решить, какая стратегия подходит. Такие миссии, как зонд 2005 Deep Impact, предоставили ценную информацию о том, чего ожидать.
REP. СТЮАРТ:... способны ли мы технологически запустить что-то, что могло бы перехватить [астероид]?... ДР. А'ХАРН: Нет. Если бы у нас уже были планы космических кораблей, это заняло бы год... Я имею в виду типичную небольшую миссию... требуется четыре года с момента утверждения, чтобы начать запуск...
— Респ. Крис Стюарт (R, UT) и Др. Майкл Ф. А'Хирн, 10 апреля 2013 г., Конгресс США
Усилия в прогнозировании столкновения с астероидом были сосредоточены на методе съемки. Семинар по перехвату сближающихся с Землей объектов, спонсируемый НАСА в 1992 году, организованный Лос-Аламосской национальной лабораторией, оценил проблемы, связанные с перехватом небесных объектов, которые могут поразить Землю. В отчете для НАСА от 1992 г. было рекомендовано скоординированное исследование Spaceguard Survey для обнаружения, проверки и проведения последующих наблюдений за астероидами, пересекающими Землю. Ожидалось, что в результате этого обзора будет обнаружено 90% этих объектов размером более одного километра в течение 25 лет. Три года спустя в другом отчете НАСА рекомендовалось провести поисковые исследования, которые позволили бы обнаружить 60–70% короткопериодических объектов, сближающихся с Землей, размером более одного километра в течение десяти лет и получить 90% полноты еще в течение пяти лет.
В 1998 году НАСА официально поставило перед собой задачу найти и каталогизировать к 2008 году 90% всех околоземных объектов (ОСЗ) диаметром 1 км и более, которые могут представлять опасность столкновения с Землей. Метрика диаметра 1 км была выбрана после того, как обширное исследование показало, что удар объекта размером менее 1 км может вызвать значительный локальный или региональный ущерб, но вряд ли вызовет всемирную катастрофу. Удар объекта, диаметр которого намного превышает 1 км, вполне может привести к всемирному ущербу, вплоть до исчезновения человеческого вида. Обязательства НАСА привели к финансированию ряда поисков ОСЗ, в результате чего к 2008 г. был достигнут значительный прогресс в достижении цели 90%. Однако открытие в 2009 г. нескольких ОСЗ диаметром примерно 2–3 км (например, 2009 CR 2, 2009 HC 82, 2009 KJ, 2009 MS и 2009 OG) продемонстрировали, что еще предстоит обнаружить крупные объекты.
Представитель США Джордж Э. Браун младший (D-CA) был процитирован как выразивший свою поддержку планетарных оборонных проектов в Air Space Power Chronicles, сказав: «Если когда-нибудь в В будущем мы заранее узнаем, что астероид, достаточно большой, чтобы вызвать массовое вымирание, столкнется с Землей, а затем мы изменим курс этого астероида так, чтобы он не ударил нас, и он будет одним из самых важные достижения во всей истории человечества ».
Из-за давней приверженности конгрессмена Брауна планетарной защите в его честь был назван законопроект Палаты представителей США - H.R. 1022: Закон Джорджа Э. Брауна-младшего об исследованиях околоземных объектов. Этот законопроект, «предусматривающий программу обследования объектов, сближающихся с Землей для обнаружения, отслеживания, каталогизации и характеристики некоторых астероидов и комет, сближающихся с Землей» был внесен в марте 2005 г. представителем Даной Рорабахер (R-CA). В конечном итоге он был включен в S.1281, Закон о санкционировании НАСА 2005 года, принятый Конгрессом 22 декабря 2005 года, впоследствии подписанный президентом и частично гласящий:
Конгресс США объявил что общее благосостояние и безопасность Соединенных Штатов требуют, чтобы уникальная компетенция НАСА была направлена на обнаружение, отслеживание, каталогизацию и определение характеристик околоземных астероидов и комет с целью предупреждения и снижения потенциальной опасности таких околоземных объекты к Земле. Администратор НАСА должен спланировать, разработать и внедрить программу исследования объектов, сближающихся с Землей, для обнаружения, отслеживания, каталогизации и определения физических характеристик объектов, сближающихся с Землей, равных или превышающих 140 метров в диаметре, с целью оценки угрозы такие околоземные объекты к Земле. Целью программы обследования должно быть достижение 90% -ного завершения своего каталога околоземных объектов (на основе статистически предсказанных популяций околоземных объектов) в течение 15 лет после даты вступления в силу настоящего Закона. Администратор НАСА должен передать Конгрессу не позднее, чем через 1 год после даты вступления в силу настоящего Закона первоначальный отчет, содержащий следующее: (А) Анализ возможных альтернатив, которые НАСА может использовать для выполнения программы Обзора, включая наземные: базируемые и космические альтернативы с техническими описаниями. (B) Рекомендуемый вариант и предлагаемый бюджет для выполнения программы обследования в соответствии с рекомендуемым вариантом. (C) Анализ возможных альтернатив, которые НАСА могло бы использовать для отклонения объекта от вероятного курса столкновения с Землей.
Результатом этой директивы стал отчет, представленный Конгрессу в начале марта 2007 года. Это был Анализ Исследование альтернатив (AoA), проведенное отделом анализа и оценки программ НАСА (PAE) при поддержке внешних консультантов, Aerospace Corporation, Исследовательского центра NASA в Лэнгли (LaRC) и SAIC (среди прочих).
См. Также Улучшение прогнозирования воздействий.
Количество ОСЗ, обнаруженных различными проектами. 
Центр малых планет в Кембридже, Массачусетс каталогизирует орбиты астероидов и комет с 1947 года. Недавно к нему присоединились исследования, специализирующиеся на обнаружение объектов, сближающихся с Землей (NEO), многие из которых (по состоянию на начало 2007 г.) финансировались офисом программы NASA по объектам, сближающимся с Землей, в рамках их программы Spaceguard. Один из самых известных - LINEAR, начатый в 1996 году. К 2004 году LINEAR обнаруживал десятки тысяч объектов каждый год, и на его долю приходилось 65% всех обнаруженных новых астероидов. LINEAR использует два однометровых телескопа и один полуметровый телескоп, базирующиеся в Нью-Мексико.
Catalina Sky Survey (CSS) проводится в обсерватории Стюарда ' s Станция Каталина, расположенная недалеко от Тусона, Аризона, США. В нем используются два телескопа: 1,5-метровый (60 дюймов) телескоп f / 2 на пике Mount Lemmon и 68-см (27-дюймовый) f / 1,7 Schmidt телескоп около горы Бигелоу (оба в Тусоне, штат Аризона). В 2005 году CSS стал самым плодотворным обзором ОСЗ, превзойдя Линкольн по исследованию околоземных астероидов (LINEAR) по общему количеству ОСЗ и потенциально опасных астероидов, обнаруживаемых ежегодно с тех пор. CSS обнаружил 310 ОСЗ в 2005 г., 396 в 2006 г., 466 в 2007 г. и в 2008 г. было обнаружено 564 ОСЗ.
Spacewatch, которая использует 90-сантиметровый телескоп, расположенный в обсерватории Китт-Пик в Аризона, оснащенная оборудованием для автоматического наведения, получения изображений и анализа для поиска в небе злоумышленников, была создана в 1980 году Томом Герелсом и Робертом С. Макмилланом из лаборатории Луны и планет. из Университета Аризоны в Тусоне, и в настоящее время им управляет Макмиллан. В рамках проекта Spacewatch был приобретен 1,8-метровый телескоп, также на Китт-Пик, для поиска ОСЗ, а в старый 90-сантиметровый телескоп была добавлена улучшенная электронная система формирования изображений с гораздо большим разрешением, что повысило его возможности поиска.
Другие программы отслеживания сближающихся с Землей объектов включают слежение за околоземными астероидами (NEAT), поиск околоземных объектов обсерватории Лоуэлла (LONEOS), Campo Imperatore Near-Earth Обзор объектов (CINEOS), Японская ассоциация космических стражей и Asiago-DLR Asteroid Survey. Pan-STARRS завершили строительство телескопа в 2010 году, и это сейчас активно наблюдаю.
Система последнего оповещения об астероиде и земном столкновении, в настоящее время действующая, проводит частое сканирование неба с целью последующего обнаружения столкновения на участке орбиты астероида. Это было бы слишком поздно для отклонения, но все же успело бы эвакуироваться и подготовить пострадавший регион Земли.
Другой проект, поддерживаемый Европейским Союзом, - это NEOShield, который анализирует реалистичные варианты предотвращения столкновения ОСЗ с Землей. Их цель состоит в том, чтобы предоставить проекты тестовых миссий для возможных концепций смягчения последствий ОСЗ. В проекте особое внимание уделяется двум аспектам.
"Spaceguard "- это название этих слабо связанных программ, некоторые из которых получают финансирование НАСА для выполнения требований Конгресса США по обнаружению 90% сближающихся с Землей астероидов диаметром более 1 км к 2008 году. Исследование НАСА 2003 г. в последующей программе предлагается потратить 250–450 миллионов долларов США на обнаружение 90% всех сближающихся с Землей астероидов размером 140 метров и более к 2028 году.
NEODyS - это онлайн-база данных известных ОСЗ.
B612 Foundation - это частный некоммерческий фонд со штаб-квартирой в США, занимающийся защитой Земли от столкновение с астероидом. Им руководят в основном ученые, бывшие r астронавты и инженеры из Института перспективных исследований, Юго-Западного исследовательского института, Стэнфордского университета, НАСА и космической отрасли.
Как неправительственная организация она провела два направления связанных исследований, чтобы помочь обнаружить ОСЗ, которые однажды могут столкнуться с Землей, и найти технологические средства, позволяющие изменить их траекторию и избежать таких столкновений. Текущая цель фонда - спроектировать и построить за счет частных средств телескоп для поиска астероидов космический телескоп, Sentinel, который будет запущен в 2017–2018 годах. Инфракрасный телескоп Sentinel, когда-то находящийся на орбите, аналогичной орбите Венеры, поможет идентифицировать угрожающие ОСЗ, каталогизируя 90% из них с диаметром более 140 метров (460 футов), а также исследуя меньшие солнечные объекты. Системные объекты.
Данные, собранные Sentinel, помогут идентифицировать астероиды и другие ОСЗ, которые представляют риск столкновения с Землей, за счет их передачи в научные сети обмена данными, включая НАСА и академические учреждения, такие как Центр малых планет. Фонд также предлагает отклонение потенциально опасных ОСЗ от астероидов с помощью гравитационных тракторов для отклонения их траекторий от Земли, концепция, совместно изобретенная генеральным директором организации, физиком и бывшим астронавтом НАСА Эд Лу.
Orbit @ home намереваются предоставить распределенные вычислительные ресурсы для оптимизации стратегии поиска. 16 февраля 2013 года проект был остановлен из-за отсутствия грантового финансирования. Однако 23 июля 2013 года проект orbit @ home был выбран для финансирования программой НАСА по наблюдению за объектами, сближающимися с Землей, и должен был возобновить работу где-то в начале 2014 года. По состоянию на 13 июля 2018 года, согласно его веб-сайту, проект отключен.
Строящийся в настоящее время Большой синоптический обзорный телескоп , как ожидается, выполнит комплексную съемку с высоким разрешением, начиная с начала 2020-х годов.
8 ноября 2007 г. Комитет Палаты представителей по науке и технологиям Подкомитет по космосу и аэронавтике провел слушание чтобы изучить статус программы обзора объектов, сближающихся с Землей НАСА. Перспектива использования Wide-field Infrared Survey Explorer была предложена официальными лицами НАСА.
WISE исследовал небо в инфракрасном диапазоне с очень высокой чувствительностью. Астероиды, поглощающие солнечное излучение, можно наблюдать в инфракрасном диапазоне. Он использовался для обнаружения ОСЗ, а также для выполнения своих научных задач. Предполагается, что WISE сможет обнаружить 400 ОСЗ (примерно два процента от оценочной популяции ОСЗ, представляющих интерес) в течение одногодичной миссии.
NEOSSat, спутник наблюдения за околоземными объектами, представляет собой микроспутник, запущенный в феврале 2013 года Канадским космическим агентством (CSA) для поиска ОСЗ в космосе. Кроме того, объект, сближающийся с ЗемлейWISE (NEOWISE), расширение миссии WISE, начатой в сентябре 2013 года (во втором расширении миссии) для охоты на астероиды и кометы близко к орбите Земли.
Исследование, опубликованное в номере журнала Nature от 26 марта 2009 г., как ученые идентифицировали астероид в космосе до того, как Он вошел в атмосферу в Земле, предполагаемое время его прибытия в Солнечной системе. Астероид диаметром четыре метра, названный 2008 TC 3, был впервые замечен автоматическим телескопом Catalina Sky Survey 6 октября 2008 года. Вычисления правильно предсказали, что он упадет через 19 часов. после открытия и в Нубийской пустыне на севере Судана.
Был идентифицирован ряд угроз, таких как 99942 Апофис (ранее известный под своим временное обозначение 2004 MN 4), который в 2004 году временно имел вероятность удара около 3% в 2029 году. Дополнительные наблюдения снизили эту вероятность до нуля.
Почему вероятность столкновения с астероидом часто увеличивается, а затем уменьшается. Эллипсы на диаграмме справа показывают прогнозируемое положение примерного астероида при ближайшем приближении к Земле. Сначала, имея несколько наблюдений за астероидами, эллипс ошибки очень большой и включает в себя Землю. Дальнейшие наблюдения уменьшают эллипс ошибок, но он все еще включает Землю. Это повышает прогнозируемую вероятность столкновения, поскольку Земля теперь покрывает большую часть ошибки области. Наконец, еще больше наблюдений (радиолокационные наблюдения или открытие предыдущих наблюдений того же астероида на архивных изображениях) сокращают эллипс часто, что Земля находится за пределами области ошибки, вероятность столкновения близка к нулю.
Для астероидов, которые на самом деле находятся на пути к столкновению с Землей, прогнозируемая вероятность столкновения продолжает расти по мере того, как проводится больше наблюдений. Подобная картина затрудняет различие между астероидами, которые приблизятся к Земле, и теми, которые действительно сталкиваются с ней. Это, в свою очередь, затрудняет принятие решений о том, когда подавать сигнал тревоги, поскольку для достижения большей уверенности требуется время, что сокращает время, доступное для реакции на прогнозируемое воздействие. Однако слишком быстрое поднятие тревоги может вызвать ложную тревогу и создать эффект Мальчика, который кричал, Волк, если астероид действительно не пройдет мимо Земли.
Различные методы предотвращения столкновений имеют разные компромиссы в таких отношениях показателей, как общие показатели, стоимость, риски сбоев, операции и готовность технологий. Существуют различные методы обучения курса астероида / кометы. Их можно различать по различным типам атрибутов, таким как тип смягчения (отклонение или фрагментация), источник энергии (кинетический, электромагнитный, гравитационный, солнечный / тепловой или ядерный) и подход стратегии (перехват, рандеву или удаленная станция).
Стратегии делятся на два основных набора: фрагментация и задержка. Фрагментация концентрируется на обезвреживании ударника, разбивая его части и разбрасывая осколки так, что они не попадают в Землю или становятся достаточно маленькими, чтобы сгореть в атмосфере. Задержка использует тот факт, что и Земля, и ударник находятся на орбите. Удар происходит, когда какая-то точка на поверхности Земли пересекает орбиту ударника, когда ударник прибывает. 3D Земля имеет диаметр примерно 12750 км и движется со скоростью прибл. На своей орбите со скоростью 30 км в секунду он преодолевает расстояние в один диаметр планеты примерно за 425 секунд, или чуть более семи минут. Задержка или опережение ударника на время такого размера может, в зависимости от геометрии удара, что он пройдет мимо Земли.
Стратегии предотвращения столкновения также могут рассматриваться как прямые или косвенные и в том, как быстро они передают объекту. Прямые методы, такие как ядерные взрывчатые вещества или кинетические ударные элементы, быстро прерывают путь болида. Предпочтительны прямые методы, поскольку они обычно менее затратны по времени и деньгам. Их действие может быть немедленным, что позволяет сэкономить драгоценное время. Эти методы будут работать для угрозы с кратковременным и долгим воздействием и наиболее эффективными против твердых предметов, которые можно толкнуть напрямую, но в случае кинетических ударных элементов они не очень эффективны против больших неплотно скомпонованных грудных щебня. Косвенные методы, такие как гравитационные тракторы, установка ракет или массовые водители, намного медленнее. Им нужно добраться до объекта, изменить курс до 180 градусов для сближения в космосе, а затем гораздо больше времени, чтобы изменить траекторию астероида ровно настолько, чтобы он пропустил мимо Земли.
Многие ОСЗ. считаются "летающими грудами обломков ", которые слабо удерживаются вместе под действием силы тяжести, и попытка отклонения кинетического ударника типичного размера космического корабля может просто разбить объект или разбить его на части без достаточной корректировки его курса. Если астероид разобьется на фрагменты, любой фрагмент размером более 35 метров не сгорит в атмосфере и сам может столкнуться с Землей. Отслеживание тысяч картечь -подобных фрагментов, которые могут быть в результате такого взрыва, было бы очень сложным, хотя фрагментация была предпочтительнее, чем ничего не делать и позволять использовать более крупное тело обломков, которое аналог выстрел и восковая пуля, чтобы ударить по Земле.
В Cielo моделирования, проведенных в 2011–2012 годах, в которых скорость и количество энергии были достаточно высокими и соответствовали размеру груды щебня, например, после индивидуального ядерного взрыва, результаты показали, что любые фрагменты астероида, образовавшиеся после импульсов энергии, не будут угрозы повторного слияния (в том числе для фрагментов формы астероида Итокава ), но вместо этого быстро достигнет космической скорости от своего родительского тела (которая для Итокавы составляет около 0,2 м / с) и, следовательно, уйдет с траектории столкновения с землей.
Подобно более ранним трубкам, заполненным гелием с парциальным давлением , которые использовались в тесте Айви Майк 1952 года, был проведен тест 1954 Замок Браво. также в показателях степени трубками прямого видимости (LOS), чтобы лучше определять и количественно определять время и параметры рентгеновских лучей и нейтронов, производимых этими электронными лучами. в основном термоядерные устройства. В результате чего твердое вещество нагрелось в блок-хаусе «станция 1200» и, таким образом, образовалась вторичная шаровая, в результате этой диагностической работы стало графическое изображение переноса энергичных рентгеновских лучей и нейтронов через вакуумную длину длиной около 2,3 км. Запуск ядерного взрывного устройства выше, on или немного , поверхность ниже угрожающего взрывного тела потенциальным уровнем отклонения с оптимальной высотой детонации зависит от состава и размера объекта. Он не требует испарения всего ОСЗ для уменьшения угрозы столкновения. В случае входящей угрозы от «груды щебня», за или высоту детонации над конфигурацией поверхности были предложены как средство предотвращения потенциального разрушения груды щебня. Энергетические нейтроны и мягкие рентгеновские лучи, которые не проникают в материю в степени степени, преобразуются в тепловое тепло при встрече с веществом поверхности объекта, аблятивное испарение всех прямой видимости открытых участков поверхности объекта на небольшую глубину, превращая материал поверхности, который он нагревает, в выброс, и аналогично выброс из химического ракетного двигатель выхлопа, изменение скорости или "подталкивание" объекта с течением в результате реакции, следуя третьему закону Ньютона, при этом выброс идет закон в одну сторону и объект продвигается в другом. В зависимости от энергии взрывного устройства, результирующий эффект выхлопа ракеты, создаваемый высокой скоростью выброса испаренной массы астероида в сочетании с небольшим уменьшением массы объекта, достаточным изменением орбите объекта, чтобы он не попал в Землю.
Была предложена миссия по уменьшению опасности астероидов на гиперскорости для реагирования на чрезвычайные ситуации (HAMMER).
Если объект находится очень большой, но по-прежнему представляет собой плохо скрепленную груду обломков, решение состоит в том, чтобы взорвать одно или несколько ядерных взрывных устройств рядом с астероидом на высота 20 метров (66 футов) или больше над его поверхностью, так, чтобы не сломать слабо удерживаемый объект. При условии, что эта стратегия противостояния реализована достаточно заблаговременно, сила от достаточного количества ядерных взрывов изменила траекторию объекта настолько, чтобы избежать удара, согласно компьютерному моделированию и экспериментальным данным от метеоритов обнаженных к тепловымам рентгеновского излучения Z-машины.
В 1967 году аспирантам под руководством Пола Сандорфа из Массачусетского технологического института была поставлена задача проект метод предотвращения гипотетического 18 -месячный удар о Землю астероидом 1566 Икар шириной 1,4 км (0,87 мили), объект, который регулярно сближается с Землей, иногда на 16 лунных расстояниях. Для выполнения задачи в соответствии с установленными сроками и ограниченными материальными данными о составе астероида, установлена система противостояния. Для этого потребовалось бы использовать несколько модифицированных ракет Saturn V, посланных на курсы перехвата, и создание нескольких ядерных взрывных устройств в диапазоне энергий 100 мегатонн - по совпадению, такое же, как максимальная мощность Советов. «Царь-Бомба был бы, если бы использовался урановый тампер - в качестве полезной нагрузки каждой ракетной машины. Исследование конструкции было опубликовано как Проект Икар, которое послужило источником вдохновения для фильма 1979 года Метеор.
A Анализ НАСА альтернативного отклонения, проведенный в 2007 году, гласил:
Ядерная Поэтап оценкам, противостоящие взрывы в 10–100 раз более эффективны, чем неядерные альтернативы, проанализированные в этом исследовании. Другие методы, связанные с использованием ядерных взрывчатых веществ на поверхности или под землей, могут быть более эффективными, но они сопряжены с повышенным риском разрушений ОСЗ. Они также несут более высокие риски при разработке и эксплуатации.
В том же году НАСА опубликовало исследование, предполагаемое, что астероид Апофис (диаметром 300 метров или 1000 футов) имеет гораздо более низкую плотность груды щебня (1500 кг / м или 100 фунтов / куб. футов) и, следовательно, меньшая масса, чем известно в настоящее время, и в решении, что она будет на траектории столкновения с Землей в 2029 году. В гипотетических условиях отчет определяют, что «космического корабля-колыбели» будет достаточно, чтобы отклонить его от удара Земли. Этот концептуальный космический корабль содержит шесть физических пакетов B, каждый из которых настроен на их максимальную мощность 1,2 мегатонны, собранных вместе и поднятых транспортным средством Ares V где-то в 2020-х постоянно, причем каждый B83 имеет взрывается, чтобы взорваться над поверхностью астероида на высоте 100 метров или 330 футов («1/3 диаметра объекта» в качестве противостояния), один за другими, с часами интервалами между ними. детонация. Результаты этого исследования показали, что однократное использование этого варианта «может отклонение ОСЗ [100–500 метров или 330–1640 футов в диаметре] за два года до столкновения, а также более крупные ОСЗ с предупреждением не менее чем за пять лет». Эти показатели эффективности считаются "консервативными" авторами, и учитывались тепловые рентгеновские лучи устройств B83, нагрев нейтронами не учитывался для простоты расчетов.
Эта ранняя миссия по перенаправлению астероидов впечатление художника наводит на мысль о другом методе изменения орбиты большого угрожающего небесного тела с помощью захвата относительно меньших небесных объектов и их использования, а не обычно предлагаемых небольшие части космического корабля, как средство создания мощного кинетического удара, или, альтернативно, более мощного, более быстродействующего гравитационного тягача, как некоторые астероиды с низкой плотностью, такие как 253 Mathilde может рассеивать энергию удара.В 2011 году директор Центра исследований отклонения астероидов в Университете штата Айова доктор Бонг Ви (ранее публиковавший исследования кинетического отклонения ударного элемента), начал изучать стратегии, которые могли бы иметь дело с объектами диаметром от 50 до 500 метров (200–1600 футов), когда время столкновения с Землей составляло менее одного года. Он пришел к выводу, что для обеспечения необходимой энергии ядерный взрыв или другое событие, которое может дать такую же мощность, являются единственными методами, которые могут работать против очень большого астероида в эти временные рамки.
Эта работа привела к созданию концептуальной сверхскоростной машины для перехвата астероидов (HAIV), которая объединяет кинетический ударный элемент для создания первоначального кратера для последующей подповерхностной ядерной детонации внутри этого начального кратера, что обеспечит высокую степень эффективности преобразования ядерной энергии, выделяющейся при взрыве, в энергию движения астероида.
Аналогичное Предлагается использовать ядерное устройство с поверхностным детонированием вместо кинетического ударного элемента для создания начальной воронки, а затем использовать кратер в качестве сопла ракеты для направления последующих ядерных взрывов.
На конференции 2014 года NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) Ви и его коллеги заявили, что «у нас есть решение, используя нашу базовую концепцию, чтобы иметь возможность смягчить удар астероида. угроза с любым предупреждением ". Например, согласно их компьютерным моделям, с временем предупреждения 30 дней, астероид шириной 300 метров (1000 футов) будет нейтрализован с помощью одного HAIV, при этом менее 0,1% массы разрушенного объекта потенциально может поразить Землю., что для сравнения было бы более чем приемлемым.
По состоянию на 2015 год Wie сотрудничал с датской (EADP), которая в конечном итоге намеревается собрать достаточные средства для разработки, строительства и хранения неядерный космический корабль HAIV в качестве планетарной страховки. Для угрожающих столкновений астероидов, слишком больших и / или слишком близких к Земле, чтобы их можно было эффективно отразить с помощью неядерного подхода HAIV, предназначены ядерные взрывные устройства (с мощностью 5% от взрывной мощности, чем те, которые используются для стратегии противостояния).
После столкновения кометы с Юпитером в 1994 Шумейкер-Леви 9, Эдвард Теллер предложил коллективу американских и российских бывших разработчиков оружия на семинаре по планетарной защите в 1995 г. в Ливерморской национальной лаборатории (LLNL), чтобы они сотрудничать в разработке ядерного взрывного устройства мощностью в одну гигатонну, которое было бы эквивалентно кинетической энергии астероида диаметром в один километр (0,62 мили). Теоретически устройство на одну гигатонну будет весить около 25–30 тонн, достаточно легкое, чтобы его можно было поднять на ракете Энергия. Его можно использовать для мгновенного испарения астероида длиной в один километр (0,62 мили), изменения пути астероидов класса вымирания (более 10 километров или 6,2 мили в диаметре) в короткие сроки за несколько месяцев. С уведомлением за год и в месте перехвата не ближе Юпитера он может также иметь дело с еще более редкими короткопериодическими кометами, которые могут исходить из пояса Койпера. и пролетит мимо околоземной орбиты в течение двух лет. Для комет этого класса с максимальным расчетным диаметром 100 километров (62 мили) гипотетической угрозой служил Харон.
В 2013 году соответствующие национальные лаборатории США и Россия подписали сделку, которая включает намерение сотрудничать в защите от астроидов.
В отчете ГАО за апрель 2014 г. отмечается, что NNSA сохраняет стандартные узлы (CSA) «в неопределенном состоянии в ожидании правительства оценки высокого уровня их использования в планетарной защите от земных астероидов». В своем бюджетном запросе на финансовый год 2015 NNSA отметила, что разборка компонента B53 мощностью девять мегатонн была "девять мегатонн", что привело к показателям выводу, что это может быть СВБ с боеголовками, сохраняемыми для целей планетарной защиты.
Использование ядерных взрывных устройств - это международная проблема, и ее должен будет решить Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях. Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1996 года технически запрещает использование ядерного оружия в космосе. Однако маловероятно, будет рассматриваться как немирное использование космоса или что взрывное устройство, направленное для смягчения удара Земли, специально предназначенное для смягчения удара Земли, предназначенное для смягчения удара небесным объектом, с целью предотвращения столкновения этого небесного объекта. оружие ".
2005 Deep Impact столкновение с кометой Tempel 1 размером восемь на пять километров (5 Ударная вспышка и вызванный ею выброс отчетливо видны. Ударник доставил 19 гигаджоулей (эквивалент 4,8 тонн из TNT Он вызвал прогнозируемое изменение скорости орбитального кометы на 0,0001 мм / с (0,014 дюйма / ч) и уменьшился ее перигелий расстояние на 10 м (33 фута). орбита кометы изменилась на 10 см (3,9 дюйма). "Удар массивного объекта, такого как космический корабль или даже другой объект, сближающийся с Землей, является еще одним возможным решением предстоящего столкновения ОСЗ. Объект с большой массой, близкий к Земле, может быть отправлен на встречу с астероидом, сбив его с курса.
Когда астероид все еще находится далеко от Земли, средство отклонения астероида состоит в том, чтобы напрямую изменить его импульс путем столкновения космического корабля с астероидом.
A НАСА анализ альтернатив отклонения, проведенный в 2007 году, заявил:
Неядерные кинетические ударные элементы являются наиболее зрелым подходом и могут использоваться в некоторых сценариях отклонения / смягчения, особенно для ОСЗ, состоящие из одного небольшого твердого тела.
Европейское космическое агентство (ЕКА) изучает предварительный проект двух космических миссий на ~ 2020 год под названием AIDA (ранее Дон Кихот ), и в случае полета они станут первой миссией по преднамеренному отклонению астероида. Команда ESA Advanced Concepts Team также теоретически продемонстрировала, что отклонение 99942 Apophis может быть достигнуто путем отправки простого космического корабля массой менее одной тонны для удара о астероид. В ходе исследования компромиссов один из ведущих исследователей утверждал, что стратегия под названием «кинетическое отклонение ударного элемента» была более эффективной, чем другие.
Миссия Европейского Союза NEOShield-2 также в первую очередь изучает метод смягчения воздействия кинетического ударного элемента. Принцип метода смягчения последствий кинетического удара заключается в том, что ОСЗ или астероид отклоняется после удара космического корабля-ударника. Используется принцип передачи импульса, поскольку ударный элемент врезается в NEO с очень высокой скоростью 10 км / с (36 000 км / ч; 22 000 миль / ч) или более. Импульс ударного элемента передается ОСЗ, вызывая изменение скорости и, следовательно, заставляющее его немного отклоняться от своего курса.
По состоянию на середину 2018 года миссия AIDA была частично выполнена утверждено. Космический аппарат NASA с испытанием на перенаправление двойного астероида (DART) перешел в фазу C (подробное определение). Цель состоит в том, чтобы столкнуться с 180-метровым астероидным спутником околоземного астероида 65803 Didymos по прозвищу Didymoon. Столкновение произойдет в октябре 2022 года, когда Дидимос будет относительно близко к Земле, что позволит наземным телескопам и планетарным радарам наблюдать за событием. Результатом удара будет изменение орбитальной скорости и, следовательно, орбитального периода Дидимуна на достаточно большую величину, чтобы ее можно было измерить с Земли. Это впервые покажет, что можно изменить орбиту небольшого 200-метрового (660 футов) астероида примерно на размер, который, скорее всего, потребует активного смягчения последствий в будущем. Вторая часть миссии AIDA - космический корабль ЕКА - вступила в фазу B (предварительное определение) и требует одобрения стран-членов ЕКА в октябре 2019 года. В случае одобрения она достигнет системы Didymos в 2024 году и произведет измерения как масса Дидимуна, так и точный эффект от удара по этому телу, что позволяет гораздо лучше экстраполировать миссию AIDA на другие цели.
Транспортное средство Миссия по перенаправлению астероидов было задумано для демонстрации техники планетарной защиты «гравитационный тягач » на астероиде опасных размеров. Метод гравитационного трактора использует массу космического корабля для передачи силы на астероид, медленно изменяя траекторию астероида. Другой альтернативой взрывному отклонению является медленное перемещение астероида во времени. Небольшая, но постоянная сила тяги накапливается, чтобы значительно отклонить объект от своего курса. Эдвард Т. Лу и Стэнли Г. Лав предложили использовать массивный беспилотный космический корабль, парящий над астероидом, чтобы гравитационно вывести астероид на безопасную орбиту. Хотя оба объекта гравитационно притягиваются друг к другу, космический корабль может противодействовать силе, действующей на астероид, например, с помощью ионного двигателя , поэтому в конечном итоге астероид ускоряется по направлению к космическому кораблю и, таким образом, слегка отклонился от своей орбиты. Хотя этот метод медленный, он имеет то преимущество, что работает независимо от состава астероида или скорости его вращения; груду обломков астероиды было бы трудно отклонить с помощью ядерных взрывов, в то время как толкающее устройство было бы трудно или неэффективно установить на быстро вращающийся астероид. Гравитационному трактору, вероятно, придется провести несколько лет рядом с астероидом, чтобы быть эффективным.
A НАСА анализ альтернатив отклонения, проведенный в 2007 году, показал:
Методы смягчения последствий «медленного толчка» являются самыми дорогими, имеют самый низкий уровень технической готовности и их способность как перемещаться, так и отклонять Угрожающий ОСЗ будет ограничен, если продолжительность полета не может составлять от многих лет до десятилетий.
Другой «бесконтактный» метод отклонения астероидов был предложен Ч.>Мадридский технический университет. Метод включает использование ионного двигателя малой расходимости, направленного на астероид с близлежащего парящего космического корабля. Импульс, передаваемый ионами, достигающими поверхности астероида, создает медленную, но непрерывную силу, которая может отклонять астероид так же, как гравитационный трактор, но с более легким космическим кораблем.
H. Ю. Мелош с И.В. Немчинов предложил отклонить астероид или комету, сфокусировав солнечную энергию на его поверхность, чтобы создать тягу в результате испарения материала. Этот метод сначала потребует строительства космической станции с системой больших собирающих, вогнутых зеркал, подобных тем, которые используются в солнечных печах.
Снижение влияния орбиты с высокой концентрацией солнечного света можно масштабировать для достижения заданное отклонение в течение года даже для объекта, представляющего глобальную угрозу, без продолжительного времени предупреждения.
Такая поспешная стратегия может стать актуальной в случае позднего обнаружения потенциальной опасности, а также, при необходимости, при обеспечении возможность дополнительных действий. Обычные вогнутые отражатели практически неприменимы для высококонцентрирующей геометрии в случае гигантской затеняющей космической цели, которая расположена перед зеркальной поверхностью. Это в первую очередь из-за резкого разброса фокусных точек зеркал на цели из-за оптической аберрации, когда оптическая ось не совмещена с Солнцем. С другой стороны, размещение любого коллектора на расстоянии от цели, намного превышающем ее размер, не дает необходимого уровня концентрации (и, следовательно, температуры) из-за естественного расхождения солнечных лучей. Такие принципиальные ограничения неизбежно присутствуют в любом месте относительно астероида одного или нескольких незатененных светоотражающих коллекторов. Кроме того, в случае использования вторичных зеркал, аналогичных тем, которые используются в телескопах Кассегрена, они будут подвержены тепловому повреждению из-за частично сконцентрированного солнечного света от главного зеркала.
С целью снятия вышеуказанных ограничений В.П. Васильев предложил применить альтернативную конструкцию зеркального коллектора - кольцевой концентратор. Этот тип коллектора имеет нижнюю сторону линзоподобного положения его фокальной области, что позволяет избежать затенения коллектора мишенью и минимизировать риск его покрытия выброшенными обломками. При условии концентрации солнечного света ~ 5 × 10 раз, поверхностное излучение около 4-5 МВт / м приводит к толкающему эффекту ~ 10 Н. Интенсивная абляция поверхности вращающегося астероида под фокусное пятно приведет к появлению глубокого «каньона», который может способствовать превращению выходящего газового потока в струйный. Этого может быть достаточно, чтобы отклонить 0,5-километровый астероид в течение нескольких месяцев и без дополнительного периода предупреждения, только с использованием коллекторного коллектора размером ~ 0,5 диаметра астероида. Для такого быстрого отклонения более крупных ОСЗ, 1,3–2,2 км, требуемые размеры коллектора сопоставимы с диаметром цели. В случае более длительного времени предупреждения требуемый размер коллектора может быть значительно уменьшен.
Художник изображает отклонение астероида с помощью новаторского солнечного коллектора с кольцевой решеткой. A Масс-драйвер - это (автоматизированная) система на астероиде, которая выбрасывает материал в космос, таким образом, замедляя движение объекта устойчивый толчок и уменьшение его массы. Массовый драйвер разработан для работы в качестве системы с очень низким удельным импульсом, которая обычно использует много топлива, но очень мало энергии.
Идея состоит в том, что при использовании местного материала в качестве метательного взрывчатого вещества не так важно количество метательного взрывчатого вещества, как количество энергии, которое, вероятно, будет ограничено.
Присоединение любого двигательного устройства космического корабля будет иметь аналогичный эффект толчка, возможно, вынуждая астероид двигаться по траектории, которая уносит его от Земли. Космический ракетный двигатель, способный передавать импульс 10 Н · с (например, прибавление 1 км / с к транспортному средству массой 1000 кг), будет оказывать относительно небольшое влияние на относительно небольшой астероид, имеющий массу примерно в миллион раз больше. Белая книга Чепмена, Дурды и Голда рассчитывает отклонения с использованием существующих химических ракет, доставленных к астероиду.
Такие ракетные двигатели прямого действия обычно предлагают использовать высокоэффективные двигательные установки космических аппаратов с электрическим приводом, такие как ионные двигатели или VASIMR.
Подобно эффектам ядерного устройства, считается возможным сфокусировать достаточную лазерную энергию на поверхности астероида, чтобы вызвать мгновенное испарение / абляцию для создания либо в импульсе, либо для уноса массы астероида. Эта концепция, получившая название лазерная абляция астероидов, была сформулирована в официальном документе SpaceCast 2020 «Подготовка к планетарной защите» 1995 года и в официальном документе ВВС до 2025 года «Планетарная защита: катастрофическое медицинское страхование для планеты Земля». Ранние публикации включают концепцию "ORION" К. Р. Фиппса от 1996 г., монографию полковника Джонатана В. Кэмпбелла 2000 г. "Использование лазеров в космосе: удаление лазерного орбитального мусора и отклонение астероидов" и концепцию НАСА 2005 г. Система защиты от комет и астероидов (CAPS). Обычно такие системы требуют значительного количества энергии, например, от космического спутника на солнечной энергии .
Еще одно предложение - это предложение Филиппа Любина DE-STAR.
Исследование НАСА солнечный парус. Парус будет иметь ширину 0,5 км (0,31 мили). Карла Сагана в его книге Pale Blue Дот выразила озабоченность по поводу технологии отклонения, отметив, что любые Метод, способный отклонять ударные объекты от Земли, также может быть использован для отклонения неопасных тел к планете. Принимая во внимание историю политических лидеров, ведущих геноцид, и возможность бюрократического затенения истинных целей любого такого проекта для большинства его научных участников, он оценил, что Земля подвергается большему риску от антропогенного воздействия, чем от естественного. Вместо этого Саган предложил разработать технологию отклонения только в реальной чрезвычайной ситуации.
Все технологии отклонения доставки с низким энергопотреблением обладают неотъемлемой способностью к точному управлению и управлению, что позволяет добавить только необходимое количество энергии, чтобы направить астероид, изначально предназначенный для простого сближения с конкретная цель на Земле.
По словам бывшего астронавта НАСА Расти Швейкарта, метод гравитационного трактора вызывает споры, потому что в процессе изменения траектории астероида точка на Земле, где он скорее всего, попадание будет медленно перемещаться по разным странам. Таким образом, угроза для всей планеты будет сведена к минимуму за счет безопасности отдельных государств. По мнению Швейкарта, выбор способа «перетаскивания» астероида был бы трудным дипломатическим решением.
Анализ неопределенности, связанной с ядерным отклонением, показывает, что способность защищать планету не подразумевает способности нацеливаться планета. Ядерного взрыва, который изменяет скорость астероида на 10 метров в секунду (плюс-минус 20%), будет достаточно, чтобы вытолкнуть его с орбиты, падающей на Землю. Однако, если бы неопределенность изменения скорости была больше нескольких процентов, не было бы никаких шансов направить астероид к конкретной цели.
Стратегическая оборонная инициатива 1984 года Концепция универсального космического лазера с накачкой на ядерном реакторе или фтороводородного лазера спутник, стреляющий по цели, вызывающий изменение импульса в целевом объекте посредством лазерной абляции. На фоне предлагаемой Space Station Freedom (ISS). Удары астероидов или комет являются распространенным поджанром художественной литературы о катастрофах, и в таких рассказах обычно рассказывается о некоторых попытках - успешных или неудачных - предотвратить катастрофу. Большинство из них связаны с попыткой уничтожить или перенаправить объект взрывным способом. Некоторые эсхатологи и приверженцы последнего времени считают, что Книга Откровения относится к удару астероида: «И второй ангел вострубил, и как бы большая гора, горящая огнем, была брошена в море: и третья часть моря стала кровью.... »(Откр. 8: 8 KJV) (См. Также Астероиды в художественной литературе - Столкновения с Землей ).
Библиография
Генерал
