Астероїди несуть серйозну небезпеку для людської цивілізації. Навіть зіткнення відносно невеликого каменя з нашої планети може викликати природну катастрофу, порівнювану з найспустошливішими землетрусами. Тож, вчені вже достатньо давно розробляють способи усунення цієї загрози.
Астероїдна загроза
Зіткнення астероїда з Землею вже не перший рік утримує одне з перших місць в рейтингу суспільних страхів розвинених країн. Усі знають, що рано чи пізно до нас з космосу прилетить гігантська каменюка, і всі ми помремо. А як можна в тому сумніватися, якщо колись один такий знищив динозаврів, які до того панували на Землі.
Насправді усе це не зовсім так. Дійсно, великі астероїди, здатні залишати по собі багатокілометрові кратери. Астероїди врізаються в нашу планету раз на десятки й сотні мільйонів років. І аналіз цих зіткнень та порівняння їх із палеонтологічним літописом змушують вчених достатньо скептично дивитися на ідею, що вони суттєво впливають на еволюцію.
Проте, астероїдна небезпека цілком реальна. Просто звертати увагу треба не на багатокілометрових монстрів, а на відносно невеликі «камінчики» діаметром у десятки та сотні метрів. Коли такий влітає в атмосферу Землі, то тертя перегріває його, і він вибухає з силою, цілком порівняною з ядерним зарядом.
Якщо така подія станеться над великим містом, то жертви рахуватимуть десятками й сотнями тисяч. І, на відміну від «вбивці динозаврів», зустріч із таким невеликим астероїдом очікується протягом не десятків мільйонів років, а в найближчі десятиліття.
Чому астероїд не можна просто підірвати?
Способи захисту від астероїдів є. І перше, що спадає на думку: чому б кляту каменюку просто не підірвати? Але ця проблема не працює так добре, як хотілося б. Об’єкти з лінійними розмірами в десятки метрів здаються невеликими тільки у порівнянні з багатокілометровими монстрами. Насправді ж вони цілком співмірні за розміром із найбільшими будівлями чи цілими горами. Навіть, якби вони просто знаходилися на поверхні Землі, повністю їх знищити одним вибухом можна було б лише в тому випадку, якби він був ядерним.
Проте в космосі навіть цей спосіб не працює так добре, як хотілося б. Там немає середовища й ударна хвиля, яка являє собою стрибок тиску, просто не утворюється. А для того, аби астероїд гарантовано знищило випромінювання, заряди треба занурювати глибоко під поверхню.
Та й саме по собі розколювання астероїда на частини не дуже допоможе. Деякі з цих об’єктів являють собою купу каміння, яке тримається завдяки силі тяжіння. Порушити їхню цілісність не так і важко, але загрозу для Землі це знизить не дуже сильно. Адже уся ця маса все одно вріжеться в Землю і передасть їй свою кінетичну енергію.
Відхилення астероїда
Проте, знищувати астероїд для того, аби уникнути катастрофи зовсім не обов’язково. Зрештою, абсолютна більшість космічних каменів не становить для нашої планети загрози навіть тоді, коли перетинає її орбіту. Тож, достатньо лише не дати їм зустрітися з Землею в одній і тій самій точці в один і той самий час.
Ділянку орбіти, яка дорівнює її діаметру, Земля в середньому долає з 425 с, тобто менше, ніж за 8 хвилин. Достатньо відстрочити зустріч з астероїдом на такий відрізок часу, катастрофи не станеться.
І якщо розбирати, як цього можна досягти, то перше, що згадується — все та ж сама атомна бомба. Так, енергія фотонів розсіюється в вакуумі значно швидше, ніж ударна хвиля в повітрі, але якщо підірвати бомбу достатньо близько до поверхні астероїда, то принаймні частина його матеріалу випарується й утворить реактивний струмінь, який надасть йому імпульс і змінить орбіту.
Нещодавні експерименти на дрібних камінчиках в лабораторії це підтвердили. Але справжніх експериментів, звичайно ж, ніхто не проводив. Та й навіть без необхідності сідати на астероїд і займатися буровими роботами, задача лишається вкрай складною. Розмістити ядерний заряд, а то й не один, на відстані у кілька сотень метрів від каменя, яка сама по собі знаходиться за мільйони кілометрів від Землі, для сучасної космічної техніки лишається достатньо складною. Зате, якщо реалізувати цей сценарій, можна позбутися загрози навіть від дуже великих каменів.
Кінетичний удар
Проте, підривати атомну бомбу для зміни курсу астероїда зовсім не обов’язково. Можна використати те саме, через що він сам становить загрозу для Землі — кінетичну енергію. Достатньо просто вивести в космос апарат значної маси, розігнати його до великої швидкості й зробити так, аби він зустрівся з каменем у певній точці його орбіти.
Цей спосіб набагато простіший, ніж застосування атомної зброї. Серед усіх рецептів відвернення астероїда від Землі він єдиний, щодо якого ми впевнені у можливості реалізації й можемо більш-менш впевнено прорахувати наслідки.
Ба більше, науковці вже навіть спробували так зробити. Мова йде про місію DART, під час якої у 2022 році зонд врізався в астероїд Діморф, що утворює пару з іншим космічним каменем — Дідимом. Вченим вдалося дуже точно виміряти зміну траєкторії руху цих об’єктів, тож можна з повною впевненістю казати — спосіб працює.
Проте він — далеко не ідеальний. Для того, аби він працював, треба надати апарату енергію, порівнювану із тією, що має астероїд, вага якого може вимірюватися трильйонами тон. І в багатьох необхідну її кількість забезпечує тільки ядерний вибух.
Гравітаційний тягач
Але для відведення астероїдів з курсу зовсім не обов’язково застосовувати щось настільки руйнівне. Замість цього можна використати, наприклад, гравітаційний тягач. Ідея полягає в тому, щоб розмістити поблизу від астероїда, який становить загрозу, апарат із достатньо великою масою.
Завдяки цьому він здійснюватиме на астероїд гравітаційний вплив. Дуже невеликий, але в космосі навіть слабка сила впливає на траєкторію об’єкта, оскільки опір середовища відсутній. Так може тривати місяцями й роками, при цьому апарат на усе це не витрачатиме енергії. Тож, зрештою траєкторія астероїда зміниться і він пролетить повз Землю.
За всіх помітних переваг цей спосіб має низку проблем. На практиці реалізувати його ненабагато простіше, ніж кінетичний удар. До того ж він ефективний тільки проти невеликих астероїдів, яких можна досягти за місяці та роки до того, як вони зіткнуться із Землею.
Справжньою ж перевагою гравітаційного тягача є надзвичайно висока контрольованість його дії. Завдяки їй ми, теоретично, можемо не тільки відхилити астероїд від Землі, але й вивести на її орбіту. А там вже його можна використати для видобутку корисних копалин.
Іонна гармата, дзеркало та сонячне вітрило
Ще одна можливість полягає у використанні іонної гармати. Джерело заряджених частинок можна розмістити там, де це буде зручно і фактично обстрілювати ними астероїд, аж поки його поверхня не почне випаровуватися, і не з’явиться ефект реактивного струменя.
Ця концепція цікава, але у ній абсолютно незрозуміло, де взяти таку неймовірну кількість енергії. Значно цікавіший вигляд має варіант із дзеркалом, яке збирає сонячні промені. Його треба розмістити поруч з астероїдом приблизно так само, як і гравітаційний тягач.
Уся ця конструкція, яка повинна мати чималі розміри буде збирати своєю поверхнею промені й фокусувати на одній точці поверхні космічного каменя. Матеріал випаровуватиметься і створюватиме реактивний струмінь. По суті концепція об’єднує кращі риси гравітаційного тягача та іонної гармати. Якщо її реалізувати, то цілком можна зводити з курсу навіть такі астероїди, які навіть атомним вибухом не так легко посунути з траєкторії.
Але й це ще не межа. Якщо поруч з астероїдом можна розгорнути велетенську поверхню, здатну збирати сонячні промені, їх зовсім не обов’язково кудись фокусувати. Можна просто прикріпити її до космічного каменя і використати як сонячне вітрило. Ефект від нього буде мізерним, однак за місяці роботи воно цілком може змінити орбіту астероїда на достатню величину, аби він пролетів повз Землю.
Проте, усе, що пов’язане з використанням сонячного світла добре працює тільки поблизу від нашого світила. Чим далі від нього, тим менше густина енергії й тим слабшим буде ефект і від дзеркала, і від вітрила.
Реактивний двигун
Нарешті, можна вирішити проблему зведення астероїда з курсу «в лоба». Для цього достатньо посадити на нього зонд із реактивним двигуном. Увімкнувши його, можна передати каменю імпульс, який змінить його траєкторію.
Ідея гарна та пропонує добре контрольоване рішення, але вона крім, вже звичного «як долетіти та сісти», містить ще одну складність. Зробити це треба маючи чималий запас палива для роботи двигуна. Бо імпульс, і так вкрай невеликий, при використанні звичайного ракетного палива може вийти зовсім вже незначним.
Саме тому цю ідею розглядають переважно для двигунів наступного покоління — іонних та плазменних. Їхній питомий імпульс набагато більший, ніж у хімічних і вони можуть місяцями працювати, змінюючи траєкторію астероїда, і використати для цього достатньо невелику кількість палива.
