Астероиды несут серьезную опасность для человеческой цивилизации. Даже столкновение относительно небольшого камня с нашей планеты может вызвать естественную катастрофу, сравнимую с самыми опустошительными землетрясениями. Ученые уже достаточно давно разрабатывают способы устранения этой угрозы.
Астероидная угроза
Столкновение астероида с Землей уже не первый год удерживает одно из первых мест в рейтинге публичных страхов в развитых странах. Все знают, что рано или поздно к нам из космоса прилетит гигантская камень и все мы умрем. А как можно в том сомневаться, если один такой уничтожил динозавров, которые до того господствовали на Земле.
На самом деле все это не совсем так. Действительно, крупные астероиды, способны оставлять после себя многокилометровые кратеры. Астероиды врезаются в нашу планету раз в десятки и сотни миллионов лет. И анализ этих столкновений и сравнение их с палеонтологической летописью заставляют ученых достаточно скептически смотреть на идею, что они существенно влияют на эволюцию.
Однако астероидная опасность вполне реальна. Просто обращать внимание нужно не на многокилометровые монстры, а на относительно небольшие «камешки» диаметром в десятки и сотни метров. Когда таковой влетает в атмосферу Земли, то трение перегревает его и взрывается с силой, вполне сравнимой с ядерным зарядом.
Если такое событие произойдет над большим городом, то жертвы будут считать десятками и сотнями тысяч. И, в отличие от «убийцы динозавров», встреча с таким небольшим астероидом ожидается в течение не десятков миллионов лет, а в ближайшие десятилетия.
Почему астероид нельзя просто взорвать?
Способы защиты от астероидов есть. И первое, что приходит в голову: почему бы проклятый камень просто не взорвать? Но эта проблема не работает так хорошо, как хотелось бы. Объекты с линейными размерами в десятки метров кажутся небольшими только по сравнению с многокилометровыми монстрами. На самом же деле они вполне соразмерны по размеру с самыми большими постройками или целыми горами. Даже если бы они просто находились на поверхности Земли, полностью их уничтожить одним взрывом можно было бы только в том случае, будь он ядерным.
Однако в космосе даже этот способ не работает так хорошо, как хотелось бы. Там нет среды и ударная волна, которая являет собой скачок давления просто не образуется. А для того чтобы астероид гарантированно уничтожило излучение, заряды нужно погружать глубоко под поверхность.
Да и само по себе раскалывание астероида на части не очень поможет. Некоторые из этих объектов представляют собой кучу камней, которые удерживаются благодаря силе тяжести. Нарушить их целостность не так уж и трудно, но угрозу для Земли это снизит не очень сильно. Ведь вся эта масса все равно врежется в землю и передаст ей свою кинетическую энергию.
Отклонение астероида
Однако, уничтожать астероид для того, чтобы избежать крушения вовсе не обязательно. В конце концов, абсолютное большинство космических камней не представляет для нашей планеты угрозы даже тогда, когда пересекает ее орбиту. Итак, достаточно лишь не дать им встретиться с Землей в одной и той же точке в одно и то же время.
Участок орбиты, равный его диаметру, Земля в среднем преодолевает с 425 с, то есть меньше, чем за 8 минут. Достаточно отсрочить встречу с астероидом на такой отрезок времени, катастрофа не произойдет.
И если разбирать, как этого можно достичь, то первое, что вспоминается — все та же атомная бомба. Да, энергия фотонов рассеивается в вакууме значительно быстрее, чем ударная волна в воздухе, но если взорвать бомбу достаточно близко к поверхности астероида, то по крайней мере часть его материала испарится и образует реактивную струю, которая придаст ему импульс и изменит орбиту.
Недавние эксперименты на мелких камешках в лаборатории это подтвердили. Но настоящих экспериментов, конечно, никто не проводил. Да и даже без необходимости садиться на астероид и заниматься буровыми работами, задача остается крайне сложной. Разместить ядерный заряд, а то и не один, на расстоянии в нескольких сотнях метров от камня, который сам по себе находится в миллионах километров от Земли, для современной космической техники остается достаточно сложной. Зато, если реализовать этот сценарий, можно избавиться от угрозы даже от очень больших камней.
Кинетический удар
Однако взрывать атомную бомбу для изменения курса астероида совсем не обязательно. Можно использовать то же, что он сам представляет угрозу для Земли — кинетическую энергию. Достаточно просто вывести в космос аппарат значительной массы, разогнать его до большой скорости и сделать так, чтобы встретился с камнем в определенной точке его орбиты.
Этот способ гораздо более простой, чем применение атомного оружия. Среди всех рецептов отвлечения астероида от Земли он единственный, в отношении которого мы уверены в возможности реализации и можем более или менее уверенно просчитать последствия.
Более того, ученые уже даже попытались так сделать. Речь идет о миссии DART, во время которой в 2022 году зонд врезался в астероид Диморф, образующий пару с другим космическим камнем – Дидимом. Ученым удалось очень точно измерить изменение траектории движения этих объектов, так что можно с полной уверенностью сказать — способ работает.
Однако он далеко не идеален. Для того чтобы он работал, нужно придать аппарату энергию, сравнимую с имеющей астероид, вес которого может измеряться триллионами тон. И у многих необходимое ее количество обеспечивает только ядерный взрыв.
Гравитационный тягач
Но для отвода астероидов с курса совсем не обязательно применять что-либо столь разрушительное. Вместо этого можно использовать, например, гравитационный тягач. Идея состоит в том, чтобы разместить вблизи астероида, который представляет угрозу аппарат с достаточно большой массой.
Благодаря этому он будет оказывать на астероид гравитационное влияние. Очень небольшое, но в космосе даже слабая сила влияет на траекторию объекта, поскольку сопротивление среды отсутствует. Так может продолжаться месяцами и годами, при этом аппарат на все это не будет тратить энергию. Итак, траектория астероида изменится и он пролетит мимо Земли.
При всех видимых преимуществах этот способ имеет ряд проблем. На практике реализовать его ненамного проще, чем кинетический удар. К тому же, он эффективен только против небольших астероидов, которых можно достичь за месяцы и годы до того, как они столкнутся с Землей.
Настоящим преимуществом гравитационного тягача чрезвычайно высокая контролируемость его действия. Благодаря ей мы теоретически можем не только отклонить астероид от Земли, но и вывести на ее орбиту. А там его можно использовать для добычи полезных ископаемых.
Ионная пушка, зеркало и солнечный парус
Еще одна возможность заключается в использовании ионной пушки. Источник заряженных частиц можно разместить там, где это будет удобно и фактически обстреливать ими астероид, пока его поверхность не начнет улетучиваться, и не появится эффект реактивной струи.
Эта концепция интересна, но в ней совершенно непонятно, где взять такое огромное количество энергии. Гораздо более интересным выглядит вариант с зеркалом, собирающим солнечные лучи. Его нужно разместить рядом с астероидом примерно так же, как и гравитационный тягач.
Вся эта конструкция, которая должна иметь немалые размеры, будет собирать своей поверхностью лучи и фокусировать на одной точке поверхности космического камня. Материал будет испаряться и создавать реактивную струю. По сути, концепция объединяет лучшие черты гравитационного тягача и ионной пушки. Если ее реализовать, вполне можно сводить с курса даже такие астероиды, которые даже атомным взрывом не так легко сдвинуть с траектории.
Но и это еще не предел. Если рядом с астероидом можно развернуть гигантскую поверхность, способную собирать солнечные лучи, их совсем не обязательно куда-то фокусировать. Можно просто прикрепить ее к космическому камню и использовать как солнечный парус. Эффект от него будет мизерным, однако через месяцы работы оно вполне может изменить орбиту астероида на достаточную величину, чтобы он пролетел мимо Земли.
Однако, все, что связано с использованием солнечного света, хорошо работает только вблизи нашего светила. Чем дальше от него, тем меньше плотность энергии и тем слабее будет эффект и от зеркала, и от паруса.
Реактивный двигатель
Наконец, можно решить проблему сведения астероида с курса «в лоб». Для этого достаточно усадить на него зонд с реактивным двигателем. Включив его, можно передать камню импульс, меняющий его траекторию.
Идея красивая и предлагает хорошо контролируемое решение, но она, помимо уже привычного, «как долететь и сесть», содержит еще одну сложность. Сделать это нужно, имея немалый запас топлива для работы двигателя. Так как импульс, и так крайне небольшой, при использовании обычного ракетного топлива может получиться совсем уж незначительным.
Именно поэтому эта идея рассматривается преимущественно для двигателей следующего поколения — ионных и плазменных. Их удельный импульс гораздо больше, чем у химических, и они могут месяцами работать, изменяя траекторию астероида и использовать для этого достаточно небольшое количество топлива.
