L'agenzia spaziale americana NASA ha rilasciato un video in cui simulava l'avvicinamento al nostro pianeta del più grande asteroide Florence, che, secondo gli scienziati, avverrà il 1 settembre. Non ci sono minacce per il nostro pianeta, poiché il corpo celeste volerà su una distanza di sette milioni di chilometri. Ma è possibile proteggere la Terra in caso di reale minaccia di collisione? Quali progetti reali, utopici e fantastici per combattere gli "ospiti di pietra" dallo spazio stanno proponendo scienziati e ingegneri?
Nell'agosto dello scorso anno, l'asteroide 2016 QA2, precedentemente sconosciuto agli astronomi, ha sorvolato la Terra. Per la prima volta, è stato notato e registrato solo poche ore prima del pericoloso avvicinamento al nostro pianeta: un corpo celeste che misura dai 15 ai 50 metri ha mancato la Terra a una distanza di 85.000 chilometri, che è meno di un quarto della distanza dalla Luna. In caso di collisione, la forza dell'esplosione sarebbe doppia rispetto alla caduta del meteorite di Chelyabinsk nel 2013.
La caduta di un asteroide più grande può non solo uccidere milioni di nostri contemporanei, ma letteralmente distruggere tutti i grandi esseri viventi sulla Terra. La domanda sorge spontanea: possiamo noi umani fare qualcosa per evitare un'improvvisa esplosione terrestre o aerea con una capacità fino a cento milioni di megatoni?
In teoria, i sistemi di difesa antimissile (ABM) come i missili A-135 / A-235 che difendevano Mosca possono rilevare e attaccare un piccolo asteroide a un'altitudine di 850 chilometri. Alcuni di questi missili hanno testate nucleari per aree transatmosferiche. In teoria, anche una testata debole è sufficiente per avviare la distruzione di un corpo come il meteorite di Chelyabinsk o Tunguska. Se si disintegra in frammenti a meno di dieci metri, ognuno di essi brucerà in alto nell'atmosfera. E l'onda d'urto risultante non sarà nemmeno in grado di abbattere le finestre negli edifici residenziali.
Tuttavia, la particolarità dei meteoroidi e degli asteroidi che cadono sulla Terra dallo spazio è che la maggior parte di loro si muove a velocità di 17-74 chilometri al secondo. Questo è 2-9 volte più veloce dei missili intercettori A-135 / A-235. È impossibile prevedere con precisione la traiettoria di un corpo asimmetrico e una massa poco chiara in anticipo. Pertanto, anche i migliori missili antimissili dei terrestri non sono in grado di colpire "Chelyabinsk" o "Tungus". Inoltre, questo problema è inevitabile: i razzi alimentati con sostanze chimiche non possono fisicamente fornire velocità di 70 chilometri al secondo o superiori. Inoltre, la probabilità che un asteroide cada proprio su Mosca è minima, e altre grandi città del mondo non sono protette nemmeno da un tale sistema. Tutto ciò rende il sistema di difesa missilistica standard molto inefficace per affrontare le minacce spaziali.
I corpi di diametro inferiore a cento metri sono generalmente molto difficili da individuare prima che inizino a cadere sulla Terra. Sono piccoli, di solito di un colore scuro, che li rende difficili da vedere sullo sfondo delle profondità nere dello spazio. Non funzionerà inviare loro un veicolo spaziale in anticipo per cambiare la loro traiettoria. Se un tale corpo celeste può essere visto, sarà fatto all'ultimo momento, quando non c'è quasi più tempo per reagire. Quindi, l'asteroide August è stato notato solo venti ore prima dell'avvicinamento. È chiaro che "mira" in modo più preciso e non ci sarebbe nulla a fermare l'ospite celeste. Conclusione: abbiamo bisogno di altri mezzi di "combattimento ravvicinato", che permettano di intercettare bersagli molte volte più velocemente dei nostri migliori missili balistici. Le armi più promettenti di questo tipo sarebbero enormi raggruppamenti orbitali di potenti,laser coordinati ("Morte Nera"), di cui parleremo tra poco.
A partire dal 2016 potremo vedere la maggior parte dei corpi di oltre 120 metri di diametro. È quest'anno che il telescopio Mauna Loa alle Hawaii dovrebbe essere commissionato. Sarà il secondo nell'Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) dell'Università delle Hawaii. Tuttavia, anche prima della sua introduzione, ATLAS aveva già visto il suo primo asteroide vicino alla Terra con un diametro inferiore a 150 metri.
Tuttavia, anche un asteroide scoperto in precedenza di centinaia di metri di dimensione non può essere rapidamente "dispiegato" in modo tale da evitare una collisione con la Terra. Il problema qui è che la sua energia cinetica è così alta che una testata termonucleare standard semplicemente non può fornire un'esplosione all'impatto. Un colpo di contatto a una velocità di collisione superiore a 300 metri al secondo schiaccerà fisicamente gli elementi di una testata nucleare ancor prima che abbia il tempo di esplodere: dopotutto, i meccanismi che assicurano l'esplosione impiegano tempo per funzionare. Inoltre, secondo i calcoli degli specialisti della NASA, anche se la testata scoppia miracolosamente (colpendo l'asteroide "da dietro", in rotta di recupero), difficilmente cambierà nulla. Un oggetto di centinaia di metri di diametro ha una curvatura della superficie tale che più del 90 percento dell'energia di un'esplosione termonucleare si dissiperà semplicemente nello spazio,ma non andrà alla correzione dell'orbita dell'asteroide.
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Esiste un metodo per superare la protezione dalla curvatura degli asteroidi e la protezione dalla velocità. Dopo la caduta del corpo di Chelyabinsk, la NASA ha presentato il concetto di Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV). Questo è un sistema anti-asteroide in tandem in cui la testa è un vuoto non nucleare. Quando si corregge l'orbita dell'asteroide, lo colpirà per primo e ad una velocità di circa dieci chilometri al secondo, lasciandosi dietro un piccolo imbuto. È in questo imbuto che si prevede di inviare la seconda parte dell'HAIV: una testata con una resa da 300 chilotoni a due megatoni. Esattamente nel momento in cui la seconda parte dell'HAIV entra nell'imbuto, ma non ha ancora toccato il fondo, la carica esploderà e la maggior parte della sua energia verrà trasferita all'asteroide vittima.
I ricercatori della Tomsk State University hanno recentemente lavorato a un approccio simile per trattare gli asteroidi di medie dimensioni sul supercomputer Skif. Hanno simulato la detonazione di un asteroide di tipo Apophis con una testata nucleare megaton. Allo stesso tempo, è stato possibile scoprire che il momento ottimale di detonazione sarà quello in cui l'asteroide passerà ad una certa distanza dal pianeta anche prima dell'ultimo avvicinamento al pianeta. In questo caso, i detriti esplosi continueranno la loro strada lontano dalla Terra. Di conseguenza, il pericolo di una pioggia di meteoriti da frammenti di un corpo celeste sarà ridotto a zero. E questo è importante: dopo un'esplosione nucleare della potenza richiesta (megaton), i detriti dell'asteroide porteranno più minacce di radiazioni di Chernobyl.
A prima vista, HAIV oi suoi analoghi risolveranno tutti i problemi. I corpi a meno di 300 metri di distanza dopo un tale doppio colpo cadranno a pezzi. Solo circa un millesimo della loro massa entrerà nell'atmosfera terrestre. I corpi più grandi, in particolare gli asteroidi di metallo, non si arrenderanno così facilmente. Ma anche in essi, l'evaporazione della materia dall'imbuto darà un impulso significativo, cambiando significativamente l'orbita originale. Secondo i calcoli, uno di questi "colpi" anti-asteroidi dovrebbe costare 0,5-1,5 miliardi di dollari: poche sciocchezze, meno del costo di un rover o bombardiere B-2.
Un problema è che non è ragionevole fare affidamento su un'arma che non è mai stata testata almeno in un sito di prova. E la NASA attualmente riceve circa un quarantesimo della spesa militare statunitense ogni anno. Con un razionamento così modesto, l'agenzia non è semplicemente in grado di stanziare centinaia di milioni per testare HAIV. Ma anche se tali test fossero effettuati, non avrebbero molto senso da parte loro. Lo stesso ATLAS promette di mettere in guardia sulle dimensioni medie dell'asteroide tra un mese, o anche un paio di settimane. È impossibile costruire HAIV da zero in un momento simile, e tenerlo in allerta è troppo costoso per il modesto budget della NASA, per gli standard americani.
A prima vista, le prospettive per l'umanità nella lotta contro i grandi asteroidi - soprattutto oltre un chilometro - sembrano molto migliori che nel caso di quelli piccoli e medi. Gli oggetti chilometrici nella maggior parte dei casi possono essere visti in telescopi già schierati, compresi quelli spaziali. Certo, non sempre: nel 2009 sono stati scoperti asteroidi vicini alla Terra con un diametro di 2-3 chilometri. Il fatto che tali scoperte siano ancora in corso significa che la probabilità di rilevare improvvisamente un grande corpo che si avvicina al nostro pianeta è anche al livello attuale di sviluppo dell'astronomia. Tuttavia, è abbastanza ovvio che ci sono meno oggetti di questo tipo ogni anno e nel prossimo futuro potrebbero non rimanere affatto.
Anche il nostro Paese, nonostante la mancanza di fondi governativi stanziati per la ricerca di minacce di asteroidi, gioca un ruolo significativo nel tracciarle. Nel 2012, il gruppo di Vladimir Lipunov dell'Università statale di Mosca ha creato una rete globale di telescopi robotici MASTER, che copre una serie di strumenti nazionali e stranieri. Nel 2014, la rete MASTER ha aperto l'UR116 2014 di quattrocento metri, potenzialmente in grado di entrare in collisione con il nostro pianeta nel prossimo futuro.
Tuttavia, i grandi asteroidi hanno le loro caratteristiche spiacevoli. Supponiamo di aver appreso che il 55576 Amic di settanta chilometri con un'orbita potenzialmente instabile si sta dirigendo verso la Terra. È possibile "processarlo" con un HAIV tandem con una testata termonucleare, ma questo creerà rischi inutili. E se, così facendo, provocassimo la perdita di una delle sue parti sciolte dall'asteroide? Inoltre, grandi corpi di questo tipo hanno satelliti - loro stessi non sono così piccoli. Un'esplosione ravvicinata può provocare un brusco cambiamento nell'orbita del satellite, che può portare il corpo disturbato ovunque, e anche sul nostro pianeta.
Facciamo un esempio. La suddetta rete di telescopi MASTER un anno e mezzo fa ha scoperto 2014 UR116 a meno di 13 milioni di chilometri dalla Terra. Se si fosse diretto verso il pianeta anche a una velocità moderata di 17 chilometri al secondo - e in meno di dieci giorni, le loro strade si sarebbero incrociate. Con una velocità di rendezvous di 70 chilometri al secondo, sarebbe stata questione di giorni. Se un'esplosione termonucleare si scheggia da una serie di detriti da un corpo di molti chilometri, uno di loro può facilmente scivolare via dalla nostra attenzione. E quando apparirà nel campo visivo dei telescopi a pochi milioni di chilometri da noi, sarà troppo tardi per avviare la produzione di un altro intercettore HAIV.
Certamente, con corpi di grandi dimensioni, la cui collisione è nota in anticipo, si può interagire in modo più sicuro e senza esplosioni. Quindi, l'effetto Yarkovsky cambia costantemente l'orbita di quasi tutti gli asteroidi e senza il pericolo della loro drammatica distruzione o perdita di satelliti. L'effetto sta nel fatto che la parte dell'asteroide riscaldata dal Sole cade inevitabilmente nella zona notturna non illuminata durante la sua rotazione. Lì emette calore nello spazio attraverso la radiazione infrarossa. I fotoni di quest'ultimo impartiscono un impulso all'asteroide nella direzione opposta.
Si ritiene che l'effetto sia di facile utilizzo per deviare grandi "assassini di dinosauri" da una pericolosa traiettoria di avvicinamento alla Terra. È sufficiente inviare una piccola sonda all'asteroide che trasporta un robot con un palloncino di vernice bianca. Spruzzandolo su un'ampia superficie, è possibile ottenere un netto cambiamento nell'effetto Yarkovsky che agisce sul corpo. Così, una superficie bianca, ad esempio, emette fotoni meno attivamente, indebolendo la forza dell'effetto e cambiando la direzione del movimento dell'asteroide.
Può sembrare che l'effetto sia comunque troppo piccolo per influenzare qualcosa. Ad esempio, per un asteroide Golevka con una massa di 210 milioni di tonnellate, è di circa 0,3 Newton. Cosa può cambiare una simile "forza" in relazione a un corpo celeste? Stranamente, per molti anni l'effetto sarà piuttosto grave. Dal 1991 al 2003, la traiettoria di Golevka ha deviato di 15 chilometri da quella calcolata per questo motivo.
Esistono altri modi per rimuovere lentamente un grande corpo da un'orbita pericolosa. Sull'asteroide, puoi installare una vela solare da un film o gettarci sopra una rete in fibra di carbonio (entrambe le opzioni sono state elaborate dalla NASA). In entrambi i casi aumenterà la leggera pressione dei raggi del sole sul corpo celeste, il che significa che si muoverà gradualmente nella direzione dal Sole, evitando la collisione con noi.
Inviare una sonda con vernice, vela o rete significherebbe una missione spaziale a lungo raggio che costerebbe molto di più del lancio di un HAIV in tandem. Ma questa opzione è molto più sicura: non creerà cambiamenti imprevedibili nell'orbita di un grande asteroide sparato. Di conseguenza, non minaccerà la separazione di grandi frammenti da esso, in grado di cadere sulla Terra in futuro.
È facile vedere che una tale difesa contro un grande asteroide ha i suoi punti deboli. Oggi nessuno ha un razzo finito con un robot pittore; ci vorranno molti anni per prepararlo al volo. Inoltre, a volte le sonde spaziali si rompono. Se il dispositivo "si guasta" su una cometa o un asteroide distante, come il giapponese Hayabusa sull'asteroide Itokawa nel 2005, potrebbe semplicemente non esserci tempo per un secondo tentativo di dipingere su scala cosmica. Non esistono metodi più affidabili che escludano il bombardamento termonucleare non sicuro e l'invio di sonde non sempre affidabili?
Ebbene, ci sono proposte del genere. Philip Lubin dell'Università della California a Santa Barbara (USA) ha presentato alcuni anni fa il progetto Directed Energy Solar Targeting of Asteroids and exploRation (DE-STAR, in inglese consonante con la Morte Nera). Richiede la creazione di una piattaforma orbitale simile alla ISS allargata. Sarà composto da molti moduli separati con pannelli solari e laser. Tutti i laser agiranno di concerto per creare quello che viene chiamato un phased array. In esso, la distribuzione ampiezza-fase della radiazione dei singoli laser sarà selezionata in modo tale che le onde elettromagnetiche da essi "si sommino" tra loro. Ciò amplificherà efficacemente la radiazione in una direzione desiderata e sopprimerà la sua diffusione in tutte le altre. Il risultato è come un laser super potente.
La dimensione di tali piattaforme può variare a seconda dell'attività specifica. Il DE-STAR 2 di cento metri (approssimativamente dalla ISS) può "spingere" grandi asteroidi e comete nella direzione di cui abbiamo bisogno dall'orbita terrestre, senza rischiosi voli verso corpi distanti. La distanza di un tale impatto, in linea di principio, può essere di miliardi di chilometri. Questo è sicuramente sufficiente per correggere la traiettoria di qualsiasi corpo vicino alla Terra, anche di dimensioni chilometriche. È importante sottolineare che molti moduli non possono fallire contemporaneamente, il che significa che la deflessione dell'asteroide sarà garantita.
Con un certo ridimensionamento (DE-STAR 4, dieci chilometri di diametro), il sistema riceverà energia sufficiente per vaporizzare completamente un tipico asteroide di 500 metri di diametro in appena un anno. I piccoli corpi DE-STAR 4 possono distruggere nel giro di pochi giorni o addirittura ore. Un tale sistema di difesa sembra universale, adatto sia contro corpi grandi e medi come Apophis, sia contro quelli piccoli come i meteoriti di Chelyabinsk o Tunguska. Ovviamente, DE-STAR 4 non sarà chiaramente un progetto economico. Ma a causa delle sue enormi capacità, è stato inizialmente concepito da Lubin come multiuso. La sua energia è sufficiente per accelerare una piccola sonda spaziale a velocità di migliaia di chilometri al secondo, il che è abbastanza per esplorare gli angoli più remoti del sistema solare o (durante il ridimensionamento) anche la vicinanza delle stelle più vicine.
Tutto quanto sopra sembra ispirare speranza. HAIV già al livello tecnologico di oggi può essere utilizzato come mezzo di "combattimento ravvicinato" contro piccoli corpi che non potevano essere rilevati molto prima di un approccio pericoloso. DE-STAR 2, schierato in orbita, è abbastanza in grado di interferire con l'avvicinamento alla Terra, anche un corpo come l'asteroide Chicxulub che ha ucciso i dinosauri. Una tale protezione a due strati (o uno strato - nel caso di DE-STAR 4) sembra abbastanza sufficiente. Perché, con progetti piuttosto elaborati ed equilibrati, la stessa NASA, che ha collaborato con gli ideatori di entrambi i concept, non ha fretta di preventivarli? E Roscosmos, dove dopo l'esplosione su Chelyabinsk si è parlato molto dei piani per creare un tale sistema, in qualche modo non ha fretta di riferire sulla loro attuazione …
Le ragioni della modestia delle principali agenzie spaziali del mondo sono comprensibili. Non si tratta della bassa probabilità di caduta di un asteroide. Se le probabilità di una guerra nucleare sono valutate come basse, la caduta di un grande asteroide sulla Terra prima o poi si verificherà con il cento per cento di probabilità. Tuttavia, miliardi di dollari vengono spesi per un arsenale nucleare in tutto il mondo e centinaia di milioni non vengono stanziati per proteggersi dagli asteroidi.
La differenza è dovuta al fatto che le armi nucleari hanno già ucciso molte persone. Ma la caduta di un asteroide significativo in aree popolate non è stata ancora registrata nella storia scritta dell'umanità. Sì, se il meteorite di Tunguska fosse esploso nel 1909 quattro ore prima (su Vyborg e San Pietroburgo), Hiroshima e Nagasaki (mille volte più deboli) sarebbero sembrati giocattoli per bambini. Quindi le priorità dell'umanità moderna sarebbero più lontane dalla difesa missilistica e più vicine alla creazione di una difesa anti-asteroide affidabile.
Nei paesi occidentali la situazione è aggravata dal fatto che nessuna amministrazione pianifica programmi spaziali per più di qualche anno. Ognuno teme giustamente che al trasferimento del potere la nuova amministrazione chiuda immediatamente i costosi programmi dei suoi predecessori. Quindi non ha senso avviarli. In stati come la Repubblica popolare cinese, tutto è formalmente migliore. L'orizzonte di pianificazione è spinto lontano nel futuro. Tuttavia, in pratica, non hanno le capacità tecnologiche (Cina) o finanziarie (Russia) per implementare sistemi tandem come HAIV o array laser orbitali come DE-STAR.
Tutto ciò significa che i progetti di cui sopra inizieranno la loro implementazione solo dopo un'esplosione multi-megaton di un corpo inosservato su un'area densamente popolata. Un simile evento - che, in generale, è destinato a succedere prima o poi - causerà sicuramente vittime umane. Solo dopo potremo attendere con fiducia le sanzioni politiche per la costruzione di sistemi di difesa anti-asteroidi sia in Occidente che, possibilmente, in Russia.
