Kandungan
Bolehkah kita melakukan apa sahaja mengenai asteroid yang ditakdirkan untuk memukul Bumi? Jawapannya, ya, menyediakan bahawa ia cukup kecil dan kami mempunyai masa yang cukup untuk menghantar kapal angkasa untuk memesongkannya. Seperti yang akan kita lihat, semakin lama masa amaran kita, semakin besar asteroid kita akan dapat mengurus. Banyak aspek pengurangan kesan asteroid telah diringkaskan dalam Laporan Spaceguard. Baru-baru ini, NASA juga telah menyelesaikan satu kajian dan sedang digunakan oleh kongres untuk menentukan langkah-langkah apa yang boleh dan patut diambil oleh AS dan negara-negara lain.
Para astronom telah menghabiskan banyak masa untuk mencari cara menyelamatkan Bumi dari kesan asteroid. Mula-mula anda perlu mencari semua asteroid, mengira orbit mereka dan melihat mana yang datang dengan bahaya dekat dengan Bumi. Sebaik sahaja anda tahu orbit, anda boleh mengetahui apabila ia akan melanda. Ini memberitahu anda berapa banyak masa peringatan anda. Dan akhirnya, jika anda dapat memikirkan jisim asteroid, anda boleh mengira betapa kerasnya anda perlu menolaknya untuk mengubah orbitnya cukup untuk melewatkan Bumi. Pandangan Hollywood untuk menghantar bom untuk "meletupkannya" tidak realistik kerana kenderaan pelancaran masa kini tidak dapat membawa bom yang cukup besar. Di samping itu, bukannya satu badan besar, anda mungkin mempunyai banyak serpihan kecil yang menuju ke Bumi.
Mencari Mereka
Mencari asteroid agak mudah. Yang pertama dijumpai oleh Giuseppe Piazzi pada tahun 1801. Beberapa pemerhatian kini didedikasikan untuk mencari asteroid dan menjejaki mereka (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS dan lain-lain). Pada masa ini, kira-kira 80% daripada asteroid yang lebih besar daripada diameter 1 km telah dijumpai. Tiada satupun dari mereka yang mempunyai orbit yang membawa membawa mereka ke mata lembu bumi terestrial. Pada tahun 2004, asteroid saiz 250 m ditemui yang dijangka melampaui Bumi pada 13 April, 2029 (Jumaat ke-13!). Dinamakan Apophis, kebarangkalian impak asteroid ialah 1 dalam 45000 dan dijangka berkurang apabila orbit diperbaiki pada tahun-tahun akan datang. Asteroid 1950 DA akan datang sangat dekat dengan Bumi pada tahun 2880. Memandangkan ketidakpastian dalam orbitnya, kesan kekal sebagai kemungkinan.
Apabila ia berkaitan dengan kesan asteroid, perkara saiz. Asteroid lebih kecil daripada diameter 10 meter adalah ancaman kecil kerana ia akan pecah atau terbakar di atmosfera. Mereka yang lebih besar daripada kira-kira 5 km diameter terlalu besar bagi kita untuk melakukan apa sahaja. Ini hanya anggaran kerana ia adalah jisim, bukan diameter yang penting. Sesetengah asteroid adalah "buasir runtuhan", koleksi gabungan badan-badan yang lebih kecil disatukan dengan graviti kelemahan asteroid. Lain-lain batu yang sukar, padat seperti chondrite dan besi. Tetapi secara kasarnya, julat saiz yang penting adalah antara diameter 10 m dan 5000 meter. Jadi berfikir dari segi batuan antara saiz rumah anda dan Mt. Rushmore.
Sekiranya asteroid dijumpai yang mempunyai nama bumi ditulis di atasnya, banyak perkara yang perlu dilakukan. Orbit tidak diketahui ketepatan tak terhingga, sentiasa ada ketidakpastian kecil. Adakah ia benar-benar melanda Bumi atau akan ia zip dengan selamat melepasi kami dengan beberapa ribu kilometer untuk ganti? (beberapa ribu km sangat, sangat dekat!) Walaupun sesetengah ahli astronomi bekerja untuk mengetatkan ketepatan orbit, yang lain akan cuba mengukur jisim asteroid.
Mengukur Mereka
Ini rumit. Walaupun di teleskop terbesar, kebanyakan asteroid tidak lain hanyalah titik pin cahaya di langit malam. Kita tidak dapat melihat saiz dan struktur sebenar mereka, hanya warna dan kecerahan mereka. Daripada ini dan meneka tentang ketumpatan asteroid, kita boleh menganggarkan jisim. Tetapi ketidakpastian terlalu besar untuk melancarkan misi pesongan yang boleh dipercayai. Jadi langkah seterusnya ialah menghantar kapal angkasa ke asteroid untuk mengukur jisim dan sifat-sifat lain seperti bentuk, ketumpatan, komposisi, kadar putaran dan kekompakan. Ini boleh menjadi fly-by atau lander. Misi semacam itu juga akan memberikan maklumat orbit yang sangat tepat kerana kapal angkasa boleh bertindak sebagai suar atau menanam transponder radio pada asteroid.
Mengurangkan asteroid adalah bahagian yang sukar, walaupun fiziknya agak mudah. Idea ini adalah untuk memanjat asteroid dan menukar orbitnya dengan jumlah kecil. Ia biasanya akan memukul Bumi pada sekitar 30 km / s, walaupun ini bergantung kepada sama ada ia berada di sisi mendatar, dihidupkan atau di belakang. Tetapi mari kita ambil 30 km / s sebagai contoh.
Kita tahu radius Bumi: 6375 km. Sekiranya kita tahu berapa banyak masa amaran untuk memberi impak - katakan 10 tahun - maka kita perlu lakukan kelajuan atau melambatkan asteroid sebanyak 6375 km / 10 tahun, atau kira-kira 2 cm / sec. Asteroid seberat 1 km seberat kira-kira 1.6 juta tan. Untuk menukar kelajuannya dengan 2 cm / s memerlukan lebih daripada 3 megatons tenaga.
Keselamatan bergantung kepada mencari asteroid seawal mungkin. Jelas sekali, masa yang lebih banyak yang anda miliki, lebih mudah untuk membuat perubahan kerana anda tidak perlu menolak dengan keras. Atau anda boleh melambatkan menunda semasa anda menyempurnakan orbit atau mengembangkan teknologi. Sebagai alternatif, masa amaran yang singkat bermakna anda perlu sibuk dan tolak sekeras mungkin. Amaran awal adalah pendekatan terbaik. Seperti kata pepatah, "Jahitan pada masa menjimatkan sembilan."
Komet adalah kad liar permainan impak bumi. Mereka biasanya hanya ditemui beberapa bulan sebelum mendekati sistem solar dalaman. Dengan diameter beberapa kilometer dan mempercepatkan sehingga 72 km / s, ia mewakili ancaman yang tidak dapat dikawal. Dengan kurang dari beberapa tahun amaran, mungkin tidak akan cukup masa untuk melancarkan misi pesongan.
Kapal angkasa dengan sengaja terhempas ke dalam nukleus komet Tempel 1 sekitar 10 km / s. Inilah hasilnya. 4 Julai 2005. Imej NASA.
Memungkiri Mereka
Terdapat beberapa cara untuk memesongkan asteroid, walaupun tidak ada yang pernah dicuba. Pendekatan ini tergolong dalam dua kategori - pemesongan impulsif yang menyumbat asteroid dengan serta-merta atau dalam beberapa saat, dan "pemecut lambat" pengawal yang memohon daya lemah ke asteroid selama bertahun-tahun.
Pengawal impulsif datang dalam dua jenis: bom dan peluru. Kedua-duanya berada dalam keupayaan teknologi semasa. Dengan meletakkan bom di atau berhampiran asteroid, bahan dibuang dari permukaan. Asteroid mengimbangi arah yang bertentangan. Sebaik sahaja jisim asteroid itu diketahui, mudah untuk mengetahui sejauh mana bom yang digunakan. Alat letupan terbesar yang kita ada ialah bom nuklear. Mereka adalah cara yang paling energik dan boleh dipercayai untuk menyampaikan tenaga dan oleh itu pesongan nuklear adalah pendekatan pilihan. Bom nuklear beratus ribu kali lebih kuat daripada pendekatan terbaik yang akan datang; peluru.
Pendekatan "peluru" juga mudah. Peluru pantas berkelajuan tinggi dilanggar asteroid. Pada masa ini, kami mempunyai teknologi untuk menghantar peluru seberat beberapa tan ke dalam asteroid. Sekiranya kelajuannya cukup tinggi, pendekatan ini dapat menghasilkan beberapa kali lebih besar daripada apa yang akan menyebabkan kesan itu sahaja kerana bahan akan dibuang dari asteroid dengan banyak cara yang sama seperti bom melakukannya. Malah, pendekatan peluru - "peset kinetik" sebagaimana yang dipanggil - sebenarnya telah dicuba secara tidak langsung. Pada tahun 2005, kapal angkasa Deep Impact NASA dengan sengaja dialihkan ke jalan komet Tempel 1. Tujuannya adalah menumbuk lubang di komet dan melihat apa yang keluar. Dan ia berfungsi. Walaupun perubahan dalam halaju komet terlalu kecil untuk diukur, teknik ini membuktikan bahawa kita boleh menjejaki dan berjaya menargetkan asteroid.
Pengendali perlahan adalah sebahagian besar konseptual pada masa ini. Mereka termasuk: enjin ion, traktor graviti dan pemandu massa. Idea ini adalah untuk mengangkut peranti ke asteroid, tanah dan melampirkan padanya, dan kemudian tolak atau tarik secara berterusan selama bertahun-tahun. Enjin Ion dan pemacu jisim menembak bahan pada kelajuan tinggi dari permukaan. Seperti dahulu, asteroid mengundur. Traktor graviti adalah jisim terkawal yang menonjol dari asteroid menggunakan sesuatu seperti pembonceng ion. Jisim traktor itu menarik asteroid menggunakan graviti sendiri. Kelebihan semua penambat perlahan ialah apabila asteroid dipindahkan, lokasi dan kelajuannya boleh dipantau secara berterusan dan dengan itu pembetulan boleh dibuat jika perlu.
Imej NASA dengan pengeditan ilustrasi.
Melampirkan sesuatu kepada asteroid adalah sukar kerana graviti sangat lemah dan sifat permukaan mungkin tidak diketahui. Bagaimanakah anda melampirkan mesin ke timbunan pasir? Kebanyakan asteroid berputar dan oleh itu penolak akan menyerang dan jarang ditunjuk ke arah yang betul. Ia juga perlu berputar dengan asteroid dan ini memerlukan tenaga, banyak daripadanya. Walaupun traktor graviti tidak mengalami kelemahan ini, ia memerlukan sumber tenaga yang mantap. Semua peranti ini rumit. Mereka mesti dikuasai, dikawal dan dibuat untuk beroperasi dari jauh ke angkasa secara berterusan selama bertahun-tahun, suatu perintah yang sangat tinggi.
Kami telah menunjukkan bahawa enjin ion boleh bekerja selama sekurang-kurangnya beberapa tahun di ruang angkasa, tetapi sejauh ini enjin ion tidak mempunyai daya yang cukup untuk menewaskan asteroid yang mengancam kecuali ada masa amaran yang sangat panjang. Sisi bawah masa peringatan panjang ialah ketidakpastian dalam orbit asteroid menjadikannya mustahil untuk memastikan ia akan memukul Bumi. Terdapat beberapa konsep lambat-tolak jauh: melukis putih asteroid dan membiarkan sinaran matahari menguji tekanan sinaran; meletakkan laser di orbit dan zapping ia berkali-kali; menolak asteroid yang lebih kecil untuk mengalihkannya secara graviti. Walau bagaimanapun, apabila ahli-ahli astronomi menjalankan nombor, idea-idea tersebut tidak dapat dipenuhi dengan sistem praktikal.
Ahli astronomi bukanlah satu-satunya orang yang bimbang tentang kesan asteroid. Semua ahli politik, organisasi tindak balas kecemasan dan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu sangat prihatin. Sekiranya kita perlu memesongkan asteroid, siapa yang akan membayarnya? Siapa yang sebenarnya akan melancarkan kapal angkasa? Sekiranya bom nuklear adalah cara terbaik untuk memesongkan asteroid, adakah kita perlu menyimpan bom nuklear di tangan? Adakah negara lain mempercayai AS, Israel, Rusia atau India meletakkan senjata nuklear ke angkasa, walaupun untuk misi kemanusiaan? Bagaimana jika asteroid menuju ke Geneva dan kami hanya mempunyai cara untuk mengalihkan lokasi impak sebanyak 1000 km. Arah yang manakah yang kita pilih dan yang memutuskan? Bolehkah kita yakin melakukan peralihan yang tepat dengan teknologi pesongan yang tidak dapat dipelajari?
Sekiranya hit asteroid tidak dapat dielakkan, apakah yang akan kita lakukan? Jika kita tahu di mana ia akan menyerang, adakah kita mengosongkan orang dari kawasan itu? Berapa jauh kita memindahkan mereka? Jika serpihan kesan kekal di atmosfera, pendinginan global boleh berlaku. Siapa yang menjaga bekalan makanan dunia? Jika ia akan melanda di lautan, berapa besar tsunami? Bagaimanakah kita boleh yakin bahawa kemusnahan yang kita ramalkan adalah betul atau kita tidak menghiraukan sesuatu? Mungkin yang paling menyusahkan semua, kesan asteroid adalah jenis bencana baru: bagaimana kita mempersiapkan diri untuk pemusnahan (katakanlah) AS timur ketika kita mempunyai 20 tahun peringatan?
Soalan-soalan ini dan lain-lain sedang dibincangkan hari ini dalam mesyuarat ilmiah di seluruh dunia. Mujurlah, kemungkinan walaupun asteroid kecil yang memukul Bumi pada masa hadapan sangat kecil.
Ketahui lebih lanjut: Asteroid mendekati Bumi: Apa yang mereka dan asalnya dari mana?
David K. Lynch, PhD, adalah ahli sains astronomi dan planet yang tinggal di Topanga, CA. Apabila tidak bertentangan dengan kesalahan San Andreas atau menggunakan teleskop besar di Mauna Kea, dia bermain biola, mengumpul rattlesnakes, memberikan kuliah umum mengenai pelangi dan menulis buku (Warna dan Cahaya dalam Alam, Cambridge University Press) dan esei. Buku terbaru Dr. Lynchs ialah Panduan Lapangan kepada San Andreas Fault. Buku ini mengandungi dua belas perjalanan memandu sehari di sepanjang bahagian yang berlainan dari kesilapan, dan termasuk log jalan dar jauhan dan koordinat GPS untuk beratus-ratus ciri kesalahan. Seperti yang berlaku, rumah Daves telah dimusnahkan pada tahun 1994 oleh magnitud 6.7 gempa bumi Northridge.