Föreställ dig att en dag observatorierna i världen alla kommer att bekräfta: en asteroid närmar sig jorden, en kollision är oundviklig. Rymdnationer måste komma överens om hur man ska stoppa det. Stenblock som flyger genom rymden kan orsaka katastrofala skador på vår planet. Vad som händer därefter beror på hur mycket tid asteroiden lämnar oss att tänka på. Inget av alternativen kommer att vara enkla, kärnvapen kan behövas. Vad ska vi göra när den dagen kommer?
Stora asteroider faller sällan. Den sista av dessa som orsakade allvarliga livsskador var Tunguska-meteoriten 1908. Man tror att det var en meteorit som exploderade 10 kilometer över den avlägsna Siberiska regionen.
Denna typ av fall händer med några hundra år. Men Sibirien är långt borta; även i dag är dess befolkning liten och spridd över ett enormt territorium. Om samma objekt hade anlänt fyra till fem timmar senare, skulle det ha fallit på S: t Petersburg och producerat en explosion som motsvarar en megaton-kärnkraftsexplosion.
Vi hade äran att observera en nedskalad version av detta mardrömsscenario ganska nyligen. 2013 slog Chelyabinsk-meteoriten, som kollapsade på 30 kilometer höjd, glas och skadade 1 400 personer i en rysk stad. Explosionen som han orsakade motsvarade 500 kiloton - cirka 30 bomber tappade på Hiroshima - men den var tillräckligt hög för att vara okej. Sådana fall förekommer ganska ofta, i genomsnitt tre gånger om året. De flesta av dem förekommer över havet eller på avlägsna platser, så att de inte märks. Och ändå är frågan som oroar oss "kommer ett sådant fall att ske alls och när kommer det att hända?"
Stater tar denna fråga mycket på allvar och tar de första stegen för att förhindra farliga fall. I januari bildade NASA Planetary Defense Coordination Office, som kommer att bli fokuspunkten för att observera asteroider och samarbeta med andra rymdorganisationer för hur man ska hantera en eventuell kollision av stora rymdrockar med jorden.
PDCO spenderar för närvarande de flesta av sina ansträngningar på upptäckt, koordinering av olika övervakningsprogram, säger Lindley Johnson, NASA: s planetära försvarsombud. Eftersom du inte kan slåss mot rymdstenar om du inte vet var de är. "Vi försöker hitta allt som kan bli ett hot under de kommande åren och till och med årtionden i förväg," säger han. Så snart en farlig asteroid upptäcks börjar arbetet med planer för att stoppa just detta objekt.
Kampanjvideo:
Den enklaste metoden involverar en slags planetariska biljard som använder en rumsond för att rikta ett tungt objekt (eller själva sonden) för att kollidera med objektet. Sedan tros asteroiden ändra sin kurs och flyga förbi jorden.
Ett gemensamt uppdrag från Europeiska rymdorganisationen och NASA kommer att behöva testa sådan teknik under de närmaste åren: det kallas Asterod Impact and Deflection Assesment (Aida). Uppdraget består av två rymdskepp, ett som kallas Asteroid Impact Mission (Aim), som kommer att lanseras i slutet av 2020, och det andra, Double Asteroid Redirection Test (Dart), som kommer att lanseras 2021.
År 2022 anländer de till den dubbla asteroiden 65803 Didymos, som flyger med sin följeslagare Didymoon. Didymos är 780 meter över och Didymoon är 170 meter över. Den yngre vänder sig om den äldre var 11.9 timme, och de ligger nära varandra - bara 1100 meter bort. Rymdskeppet Aim möter asteroiden och studerar dess sammansättning. Så snart Dart anländer kommer han att krascha in i Didymoon och Aim kommer att studera konsekvenserna för den yngre rockens omloppsbana. Målet med uppdraget är att ta reda på hur du kan omdirigera asteroiden för att inte sätta den på en farlig bana. Detta är faktiskt utgångspunkten för uppdragsplanering.
För att förstå löften om ett sådant uppdrag bildades troligen den berömda kratern i Arizona i den amerikanska delstaten Arizona av ett objekt tre gånger mindre än Didymoon, och dess diameter är 1,18 kilometer. En sten på storleken av Didymos som träffar jorden med 125 meter per sekund kommer att orsaka en explosion motsvarande två megatoner; det räcker för att förstöra staden. Och detta är minsta hastighet. Vid sin maximala hastighet (cirka 186 meter per sekund) kommer den att mata ut fyra megatons energi - det är cirka fyra miljoner ton TNT.
"Vi vill ändra banans satellit," säger Patrick Michel, seniorforskare vid French National Center for Scientific Research och en av ledarna för Aida-teamet, "eftersom satellitens omloppshastighet runt huvudkroppen bara är 19 centimeter per sekund." Till och med små förändringar kan mätas från jorden, tillägger han, genom att ändra Didymoons omloppsperiod med fyra minuter.
Det är också viktigt att se om det explosiva elementet kommer att avfyra. "Alla kollisionsmodeller som vi arbetar med är baserade på en förståelse för kollisionsfysik som bara har testats på laboratorieskala vid centimeter," säger Michel. Huruvida dessa modeller fungerar på riktiga asteroider är ännu inte helt klart.
Johnson tillägger att denna teknik är den mest mogna - människor har redan visat förmågan att nå en asteroid, särskilt med Dawn-uppdraget till Ceres och Rosetta-uppdraget till kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko.
Förutom stridsspetsmetoden finns det även gravitationsmetoden - placera helt enkelt ett relativt massivt rymdskepp i en bana nära en asteroid och låt deras ömsesidiga tyngdkraft dra försiktigt objektet på en ny väg. Fördelen med denna metod är att du i huvudsak bara behöver leverera rymdskeppet till dess destination. NASA: s ARM-uppdrag kan indirekt testa denna idé; del av planen är att återföra asteroiden till jorden rymd.
Tid kommer emellertid att vara ett nyckelelement i sådana metoder; det kommer att ta bra fyra år att montera ett rymduppdrag bortom jordens bana, och det kommer att ta rymdskeppet ett extra år eller två för att nå den önskade asteroiden. Om tiden är kort måste du prova något annat.
Quichen Zhang, en fysiker vid University of California, Santa Barbara, tror att lasrar kommer att hjälpa oss. Lasern kommer inte att detonera en asteroid som någon Death Star, men den kommer att förångas en liten del av ytan. Zhang och kollegor arbetade med den experimentella kosmologen Philip Lubin för att presentera en svit med orbital simuleringar till Astronomical Society of the Pacific.
Denna plan kan verka ineffektiv, men kom ihåg att om du börjar tidigt och arbetar under lång tid kan du ändra kroppens gång under många tusentals kilometer. Zhang säger att fördelen med lasern är att en stor laser kan byggas i jordbanan utan att behöva flyga till en asteroid. En en-gigawatt-laser, som arbetar under en månad, kan flytta en 80-meters asteroid - som Tunguska-meteoriten - två jordradier (12 800 kilometer). Detta räcker för att undvika kollision.
En annan variant av denna idé är att skicka ett rymdskepp utrustat med en mindre kraftfull laser, men i detta fall måste den nå asteroiden och följa den relativt nära. Eftersom lasern kommer att bli mindre - i 20 kW-serien - kommer den att behöva fungera under många år, även om Zhangs simuleringar visar att en satellit som jagar en asteroid skulle kunna slå av banan på 15 år.
Zhang säger att bland fördelarna med att använda jordens omloppsbana är att jag inte är så lätt att jaga en asteroid eller en komet som det låter, trots att vi redan har gjort det.”Rosetta skulle ursprungligen flyga till en annan komet (46P), men förseningen i lanseringen fick det ursprungliga målet att lämna en attraktiv position. Men om kometen beslutar att gå mot jorden kommer vi inte att ha möjlighet att ändra den till ett bättre alternativ. Att hålla reda på asteroider är enkelt, men det tar fortfarande minst tre år att nå det.
Johnson noterar emellertid ett av de största problemen i samband med användningen av en laser av något slag: ingen har någonsin lanserat ett kilometerlängt objekt i omloppsbana, än mindre en laser eller hela matrisen.”Det finns många omogna ögonblick i detta avseende; det är inte ens klart hur man tillförlitligt konverterar solenergi till laserenergi så att den fungerar tillräckligt länge."
Det finns också ett "kärnkraftsalternativ". Om du har sett filmen Armageddon verkar det här alternativet enkelt för dig, men i verkligheten är det mycket mer komplicerat än det verkar. "Vi måste skicka hela infrastrukturen," säger Massimiliano Vasile från Straitclyde University. Han erbjuder att detonera en kärnbombe på lite avstånd från målet. Liksom med en laser är planen att förånga en del av ytan och därigenom skapa drivkraft och förändra asteroidens bana. "När detoneras får du fördelen med hög energieffektivitet", säger han.
Medan lasrar och kärnbomber kan gå av när asteroiden är närmare, även i dessa fall kommer objektets sammansättning att vara viktig eftersom indunstningstemperaturen kommer att skilja sig från asteroid till asteroid. En annan fråga är flygande spillror. Många asteroider kan helt enkelt vara en samling stenar som fastnar löst. Om ett sådant objekt fungerar kommer stridsspetsen inte att fungera. Tyngdkraftsdraget blir bättre - det beror inte på asteroiden.
Någon av dessa metoder kan emellertid möta ett sista hinder: politik. 1967: s yttre rymdfördrag förbjuder användning och testning av kärnvapen i rymden, och att sätta en gigawatt-laser i omloppsbana kan göra vissa människor nervösa.
Zhang konstaterar att om kraften i den kretsande lasern reduceras till 0,7 gigawatt, kommer den att förskjuta asteroiden med endast 0,3 jordens radie - cirka 1 911 kilometer.”Små asteroider som kan förstöra en stad är mycket vanligare än planetariska förstörare. Föreställ dig nu att en sådan asteroid är på en bana som leder till New York. Beroende på omständigheterna kan försöket och delvis misslyckad avböjning av asteroiden från jorden förflytta kraschplatsen till London till exempel. Om det finns risk för fel, kommer européerna helt enkelt inte att låta USA avleda asteroiden."
Sådana hinder förväntas vanligtvis i sista stund. "Det finns ett kryphål i dessa fördrag," säger Johnson och hänvisar till rymdfördraget och det totala förbudet om testförbud. De förbjuder inte lansering av ballistiska missiler som reser genom rymden och kan vara beväpnade med kärnvapen. Och mot bakgrund av behovet av att skydda planeten kan kritiker vara tålamod.
Michelle konstaterar också att till skillnad från andra naturkatastrofer är det just detta vi kan undvika.”Den naturliga risken för detta är mycket låg jämfört med tsunami och liknande. Men i det här fallet kan vi åtminstone göra något."
ILYA KHEL
