Угрозы из космоса могут доходить даже до полномасштабных стихийных бедствий. А поскольку все это изучается уже давно, очень вероятно, что что-то произойдет.
Астероидная опасность – новая тема в курсе астрономии
Тема астероидной опасности очень популярна в настоящее время. С его помощью преподаватель может повысить мотивацию студентов: студенты с подлинным интересом изучают современную проблему. Опасность астероидов широко освещается в СМИ и окружена слухами и домыслами. Однако на уроках астрономии дети могут получить научные знания о том, что такое астероиды и какую угрозу они могут представлять. Давайте рассмотрим основные положения темы.
Астероиды — это небесные тела, которые движутся вокруг Солнца, имеют неправильную форму и диаметр более 30 метров. Они делятся на три группы: Астероиды главного пояса, околоземные астероиды и астероиды этих двух групп, представляющие потенциальную угрозу.
Главный пояс состоит из астероидов, вращающихся между Марсом и Юпитером. Там расположено около 90% всех объектов. Существует более 200 астероидов с диаметром более 100 километров и около 25 миллионов с диаметром более 100 метров. Несмотря на большое количество объектов, общая масса главного пояса составляет всего 4% от массы Луны и 0,06% от массы Земли. Половина этой массы приходится на четыре крупнейших объекта: карликовую планету Цереру (на нее приходится треть общей массы), Весту, Палладу и Гигею.
Околоземные астероиды делятся на 4 группы в соответствии с соотношением их орбит к орбите Земли: Атоны, Аполлоны, Амуры и Атыры. Существуют десятки тысяч околоземных астероидов. Третьим по величине земным астероидом и самым крупным, пересекающим орбиту Земли, является Эрос.
Цифры указаны перед названиями астероидов.
Что значит «опасный астероид»?
Астероиды считаются потенциально опасными объектами, когда они подходят к Земле настолько близко, что расстояние до нее составляет менее 7,5 миллионов километров (что примерно в 19,5 раз больше расстояния от Земли до Луны).
Как измеряются риски столкновений:
Туринский масштаб. Качественная оценка путем сравнения — какие астероиды более опасны, какие менее.
Палермский масштаб. Количественная оценка, расчет риска конкретного астероида.
Самым известным из потенциально опасных астероидов является (99942) Апофис, открытие которого в свое время вызвало много споров. Его диаметр составляет 370 метров, и он приблизится к Земле 13 апреля 2029 года на расстояние 38 000 километров. Однако он занимает лишь пятое место в списке потенциально опасных астероидов, составленном Палермской школой. Первым в списке стоит астероид под названием (29075) 1950 DA диаметром 1 300 метров. Он пройдет в опасной близости от Земли, вероятно, в 2880 году.
Астероиды главного пояса в настоящее время не представляют опасности, но могут пересечь орбиту Земли после столкновения с соседом или из-за гравитационного притяжения крупных объектов. Из околоземных астероидов интерес представляет Амур, который по размерам схож с астероидом, который, как считается, стал причиной вымирания динозавров: Он находится в орбитальном резонансе с Марсом, и планета меняет свою орбиту, чтобы сделать столкновение с Землей более вероятным.
Прогнозы обнадеживают: в настоящее время не известно ни одного астероида, который бы надежно столкнулся с Землей. Поскольку НАСА финансирует исследования астероидов, новые объекты обнаруживаются почти ежедневно, и согласно Туринской шкале, которая имеет рейтинг риска 10, большинство астероидов при обнаружении получают рейтинг 1, а после наблюдения риск снижается до 0. В шкале Палермо также нет астероидов с рейтингом риска, есть только объекты, которые необходимо наблюдать.
Методическое пособие к переработанному пособию ФГОС «Астрономия. Учебник переработан на основе Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС). 11 класс» Б.А. Воронцова-Вельяминова и Е. К. Страута призван помочь учителям в подготовке уроков, организации деятельности учащихся в школе и дома, подготовке к ЕГЭ по физике и сопровождению процесса участия учащихся в олимпиадах. Для каждого урока имеются подробные методические указания, задания и практические упражнения. В пособие также включены варианты контрольных и свободных работ, а также темы проектов.
Почему важно изучать астероидную опасность?
- Столкновения астероидов с Землей происходят регулярно — это достоверно известно. Частота не меняется уже более миллиарда лет. Так, астероиды диаметром 30 м сталкиваются с Землей раз в 200 лет, а диаметром 10 км — раз в 100 млн. лет.
- Большая часть астероидов еще не открыта. По приблизительным данным, доля пока не обнаруженных астероидов диаметром 1 км — 20%, а диаметром 50 м — 97%.
- Большая часть уже открытых астероидов, включая потенциально опасные — «не номерные», то есть известна только их номинальная орбита и не известно влияние на нее других тел.
- Последствия столкновения могут быть как угодно велики. Наложение зоны поражения Тунгусского события на карту Москвы показало, что даже небольшой объект (диаметром около 50 м), способен полностью уничтожить мегаполис.
Эффект от падения астероида в зависимости от диаметра:
- 50 м — взрыв сопоставимый с Тунгусской катастрофой.
- 200 м — взрыв, сопоставимый с взрывом водородной бомбы.
- 1000 м — разрушения в масштабах континента.
- 5000 м — глобальное изменение климата.
- 10 000 м — закат человеческой цивилизации (но таких объектов, к счастью, на околоземных орбитах нет).
Астрономия. Тесты и контрольные работы. 11 класс Базовый уровень.
Учебник предназначен для текущего и итогового тестирования по предмету астрономии для старшеклассников. Книга содержит десять контрольных списков, которые соответствуют структуре учебника «Астрономия. Базовый уровень. Книга содержит десять контрольных работ, соответствующих структуре учебника «Астрономия на базовом уровне» Б.А. Воронцова-Вельяминова и Е.К. Страута, контрольную работу по Солнечной системе и итоговую контрольную работу по курсу астрономии средней школы. Проект включает в себя различные типы задач: Тестовые вопросы с одним или несколькими вариантами ответов, вопросы на соответствие и последовательность, арифметические вопросы и вопросы, требующие развернутого ответа. На все вопросы теста даны ответы, а для большинства арифметических вопросов приведены краткие решения.
Об опасности астероидов и методах борьбы с ними
Падение астероида диаметром 1 км на Землю может привести к глобальной катастрофе. Но даже если ученые будут наблюдать столкновение небесного тела с нашей планетой через 10 лет, вряд ли катастрофу удастся предотвратить. Директор Института информационных технологий Курчатовского института Петр Александров рассказал об опасностях астероидов и методах борьбы с ними на очередном семинаре из серии «Физика ядерных реакторов». Наш корреспондент был там и запечатлел основные моменты.
Сообщения об астероидах, несущих смерть всему живому, появляются в СМИ почти ежедневно. Апофис, астероид размером с пирамиду Хеопса, названный в честь египетского бога хаоса, вызвал сильнейшую массовую истерию за последние годы. Апофис был открыт в 2004 году Национальной обсерваторией Китт-Пик в Аризоне, США, и с высокой вероятностью столкнется с Землей в 2029 году. После уточнения орбиты астероида конец света был отменен.
Мы не должны паниковать при каждой такой сенсации, говорит Петр Александров, но астероидная угроза — вполне реальная проблема.
От телескопа до приземления
С XVIII века и по сей день астероиды изучаются в основном астрономическими методами: люди смотрят на небо в телескопы. В 19 веке немец Максимилиан Вольф стал пионером в использовании астрофотографии. Он фотографировал участки неба с длинными выдержками; астероиды на фото выглядели как яркие линии, в отличие от неподвижных звезд — точек. Этот метод значительно ускорил открытие малых небесных тел.
В настоящее время телескопы оснащены огромными цифровыми камерами, которые могут делать снимки астероидов. «Один кадр весит не менее терабайта, — говорит Петр Александров. Такие телескопы есть, например, в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях и в обсерватории Оук-Ридж в США.
«Разрабатываются радиолокационные системы обнаружения астероидов, но пока их радиус действия невелик: мы узнаем об угрозе лишь за несколько минут до падения астероида», — объясняет Петр Александров. Но эти вещи дороги и имеют короткий срок службы: много электроники — она не может долго прослужить в космосе.
В 1990-х годах люди начали отправлять космические аппараты к астероидам. Первый космический зонд лишь пролетел рядом и сделал фотографии. В 2001 году американская станция NEAR Shoemaker совершила посадку на поверхность астероида Купидон длиной 34 километра. Было много других подобных миссий, которые предоставили человечеству информацию о составе и структуре малых небесных тел. «Исследования показали, что астероиды содержат много воды. Их структура неоднородна», — отмечает Петр Александров, — «Проще говоря, большинство астероидов представляют собой груду обломков и льда, зерна которых лишь слабо связаны гравитацией».
Размер имеет значение.
Петр Александров рассказывает о том, как опасность астероидов зависит от их размера: «Некоторые частицы пыли долетают до нас, мы их даже не видим — они сгорают в атмосфере и лишь незначительно меняют ее состав. Тела диаметром от 0,1 до 50 см, которые мы называем падающими звездами, также сгорают. При диаметре от 0,5 до 30 метров фрагмент, составляющий 1% от первоначальной массы астероида, скорее всего, достигнет поверхности Земли. Так, похоже, произошло с челябинским метеоритом (все, что падает на Землю, классифицируется как метеорит — «Лаб. СР»): несколько сотен килограммов прошли сквозь атмосферу. Астероиды диаметром от 30 метров до 1 километра представляют серьезную опасность».
Космическая миссия DART
DART (Double Asteroid Redirection Test) — это первая миссия, которая попытается изменить орбиту астероида путем столкновения с ним. Миссия является частью стратегии планетарной обороны НАСА и направлена на улучшение возможностей моделирования, прогнозирования и подготовки к столкновениям с потенциально опасными космическими объектами.
По сути, это крупномасштабный научный эксперимент. Ученые хотят выяснить, является ли столкновение космического аппарата с астероидом хорошим способом изменить его орбиту вокруг Солнца и, возможно, отклонить астероид, пролетающий мимо Земли, если или когда это произойдет.
Фото: © Global Look Press/NASA/Johns Hopkins APL via CNP
«Кажется невозможным, чтобы такой маленький космический аппарат, как DART, который весит более полутонны, смог отклонить астероид весом в миллионы тонн. Но астероиду не нужно сильно толкаться, чтобы избежать столкновения с Землей. Доли градуса достаточно, чтобы направить его на миллионы километров от нашей планеты», — объясняет космохимик Тим Грегори.
Какой астероид является целью DART
DART нацелен на бинарную астероидную систему, состоящую из более крупного астероида Диди (по-гречески «близнец») и меньшего астероида-компаньона Деморф (по-гречески «двуединый»), которые обращаются по орбитам примерно каждые 12 часов. Диаметр Дидимуса составляет около 780 метров, а Деморфуса — около 160 метров.
Эта система астероидов не представляет угрозы для нашей планеты. Благодаря своей орбите вокруг Солнца, он был выбран в качестве цели для этого научного эксперимента из множества различных кандидатов.
Американский космический аппарат DART провел 27 сентября испытание в космосе, чтобы проверить, сможет ли он защитить нашу планету от астероида. Ночью НАСА сообщило, что DART столкнулся с астероидом Диморф. Если эксперимент пройдет успешно, орбита астероида должна отклониться на доли сантиметра, что телескопы смогут увидеть с Земли.
Фото: © Global Look Press/Cover Images/Keystone Press Agency
Как выглядит космический аппарат DART
Космический аппарат DART был разработан и построен специалистами Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в США. Основная конструкция представляет собой куб диаметром около одного метра, оснащенный двумя гибкими солнечными панелями длиной чуть более восьми метров каждая. Общий вес устройства составляет 610 кг.
Автомобиль приводится в движение солнечно-ионной двигательной установкой, которая создает тягу, используя ксенон в качестве топлива. На борту находится камера высокого разрешения DRACO, которая, помимо навигации, будет использоваться для измерения размера и формы целевого астероида и изучения геологии места столкновения.
После столкновения команда DART сравнит результаты наземного телескопа с результатами сложного компьютерного моделирования. Таким образом, исследователи смогут оценить эффективность кинетического удара и определить наиболее эффективный способ его использования в будущих сценариях планетарной обороны.
Фото: © Global Look Press/ 30-е космическое крыло ВКС США/Аарон Таубм
Опасность в цифрах
Падение Челябинского метеорита, естественно, вызвало интерес к опасности астероидов. По этой причине, например, орбитальный инфракрасный телескоп WISE, ныне известный как проект NEOWISE, в 2013 году ушел в спячку. Обсерватория обнаружила тысячи астероидов вблизи Земли и продолжает свою работу.
Околоземные астероиды на 2018 год, анимация НАСА.
Возможно, вы видели изображения околоземных астероидов, как на рисунке выше. На первый взгляд это может показаться пугающим, но этот эффект явно создан масштабом — преувеличение показывает всю внутреннюю Солнечную систему, от центра, где расположено Солнце, до нижней границы, которая примерно эквивалентна орбите Марса на расстоянии 12,5 световых минут. Однако, если посмотреть на данные более внимательно, очень полезна инфографика Европейского космического агентства (самое важное об астероидной опасности в одной картинке, поэтому я вырезаю ее и подробно комментирую).
Во-первых, какое отношение имеет размер астероида к его опасности? Хочу напомнить, что сравнение с ядерным взрывом неплохое с точки зрения общей выделяемой энергии, но реальный ущерб будет меньше. Челябинский метеорит значительно мощнее Хиросимы, но разрушения даже не близки. Самое интересное находится на правой стороне шкалы. Астероид Апофис уже давно стал предметом обсуждения, поскольку он достаточно велик, чтобы вызвать крупную катастрофу — мощность его взрыва сопоставима с суммарной мощностью всех ядерных испытаний человечества. Долгое время считалось, что его приближение к Земле в 2029 и 2036 годах может быть потенциально опасным, но усовершенствование орбиты позволило сделать так, что в 2029 году он пройдет ближе к геостационарным спутникам, но избежит их, поэтому в настоящее время он не считается опасным. На крайнем правом конце шкалы, однако, находится событие, оставившее невидимый даже из космоса и случайно обнаруженный кратер Чиксулуб диаметром 180 километров. Считается, что это результат удара тела диаметром 10-15 километров, который мог привести к вымиранию динозавров. Трудно представить себе эквивалент 100 тератонн Тротила, но по современным научным представлениям это эквивалентно 50-100 метровому цунами, пожарам по всей планете, уничтожению 70% лесов, массовой и очень быстрой гибели всего живого в радиусе 2500 км от места столкновения и настоящей ядерной зиме на несколько лет. Но, несмотря на массовое вымирание, это же событие стало началом кайнозойской эры, в которой мы живем, а не столь отдаленные родственники динозавров, крокодилы, живы и процветают по сей день.
Следующая хорошая новость заключается в том, что частота появления астероидов не только уменьшается с увеличением размера, но и увеличивается экспоненциально. Вероятность попадания в атмосферу метеороида диаметром 10 метров не в десять раз меньше, чем одного метра, а в 260 раз меньше. А гости из космоса диаметром 100 метров прилетают примерно раз в 10 000 лет.
И хорошая новость: чем больше и опаснее астероид, тем лучше он виден и тем больше вероятность того, что человечество уже обнаружило его и с той или иной степенью точности знает его орбиту и степень опасности. Почти все тела диаметром более одного километра были найдены, их популяция оценивается в 930, и только 18 еще предстоит найти. Но найдено только 0,7% от Челябинского метеорита до Тунгусского, и еще многое предстоит сделать.
Плоды прогресса
График NASA/JPL об объектах, сближающихся с Землей
Еще одна очень позитивная новость исходит из наклона кривой общего количества объектов, обнаруженных вблизи Земли. Тот факт, что график показывает возрастающую кривую, говорит о том, что и ресурсы, доступные для поиска, и технологический прогресс в инструментах поиска позволяют находить все больше астероидов вблизи Земли с каждым годом. Более десятка программ занимаются поиском потенциально опасных астероидов, включая как наземные, так и орбитальные аппараты. Европейское космическое агентство планирует построить широкоугольный телескоп NEOSTEL, известный под названием Flyeye из-за особенностей своей конструкции. НАСА разрабатывает орбитальный инфракрасный телескоп NEO Surveyor для замены NEOWISE.
Большое количество наблюдателей и их сетевое взаимодействие позволили добиться очень впечатляющих результатов: В марте 2022 года был обнаружен пятый астероид, прежде чем он столкнулся с Землей. 11 марта в 19:24 UTC Криштиан Сарнецки, профессор географии и охотник за астероидами, обнаружил на своих снимках новый движущийся объект вблизи Земли. Он сообщил о находке в Центр малых планет в 19:38 и добавил второй набор наблюдательных данных в 20:16. Первоначально вероятность столкновения оценивалась в 1%, но в 20:25 система Meerkat Европейского космического агентства забила тревогу — более точно рассчитанные параметры орбиты тела указывали на неизбежность столкновения. Несмотря на сложность поиска тела, которое находилось уже более чем в 50 000 км от Земли и быстро перемещалось по небу, были привлечены другие наблюдатели. Оказалось, что это был метеороид диаметром около 1 метра, который должен был войти в атмосферу вблизи Исландии в 21:22. Так и произошло — вспышка была зафиксирована камерами в Норвегии, а падение подтверждено сетью инфракрасных звуковых детекторов.
Однако эта история — скорее счастливое исключение. Ожидаемые события и возможности обнаружения потенциально опасного объекта были представлены в рамках «учений» на конференции по планетарной обороне 2021 года. В первый день информация скудная — новое тело PDC 2021 имеет 1/2500 шансов столкнуться с Землей через полгода, а его размер оценивается от 35 до 750 метров. На следующий день вероятность столкновения возрастает до 5%, а размер остается таким же неопределенным. Новый день «практики» и конференция по сути сдвигается во времени — вероятность возрастает до 100%.
Район изучения столкновения с астероидами. Иллюстрации к конференциям снабжены крупными надписями EXERCISE, чтобы избежать нездоровой сенсационности.
Участники конференции быстро пришли к выводу, что космическая миссия не может быть запущена в запланированные сроки, и что у человечества нет никаких средств защиты от астероидов в боевой готовности. Новые дни конференций и «учения» предоставляли новую информацию, но всегда позже, чем нужно. Общий вывод учений, в ходе которых астероид диаметром 105 метров упал на границах Чешской Республики, Австрии и Германии, серьезно повредив круг диаметром до 300 километров, заключается в том, что для успешной защиты от такого небесного тела требуется как больше информации, так и долгосрочное планирование и учения по аналогичному сценарию с участием правительственных агентств, чтобы лица, принимающие решения, осознали, что ежегодное планирование — это
Торино и Палермо
Человечество разработало две шкалы для оценки риска столкновения с астероидом. Первая из этих шкал, Туринская шкала (или шкала Турина), преобразует кинетическую энергию удара и его вероятность в простую таблицу.
Туринский масштаб, иллюстрация Kosmos24/Wikimedia Commons
Весы Torino очень практичны благодаря своей простоте. До сих пор не существует астероидов со значением шкалы выше нуля. Исторический рекорд принадлежит астероиду Апофис, который имеет значение 4, но более поздние наблюдения, которые исключили возможность столкновения в этом веке, означают, что теперь он также имеет значение 0.
Альтернативная шкала, шкала Палермо, использует логарифм двухэтажной формулы, но является практичной, поскольку позволяет классифицировать все объекты в порядке убывания риска. Здесь объекты со значением опасност и-2 практически безвредны, диапазон о т-2 до 0 требует тщательного контроля, а Апофис однажды имел значение 1,10.
99942 Apophis (2004 MN4)
Одна вещь, которую определенно стоит обсудить, — это Apophis. Хотя НАСА исключило возможность столкновения с Землей в 2036 году, финансируемое ЕКА европейское агентство NEODyS не спешит исключать астероид из своего списка риска. Вместе с тремя вышеописанными астероидами он в настоящее время имеет «особый» статус, что означает, что непреднамеренная встреча с Землей все еще возможна, по мнению европейских исследователей. Его индекс составляет минус 2,83 по шкале Палермо.
Апофис имеет неправильную форму с максимальным диаметром 325 метров. Его орбитальный период вокруг Солнца составляет 325 дней, а наклон орбиты к плоскости эклиптики — 3,3 градуса. Также среднее расстояние от Солнца составляет 0,92 а.е. Согласно этим параметрам, орбита очень близка к земной, но имеет эксцентриситет на порядок выше — 0,191 (у Земли — 0,016). В отличие от трех предыдущих, он принадлежит к группе Атона (названной в честь астероида (2062) Aton), его орбита в целом находится внутри орбиты Земли и пересекает ее изнутри. Его расстояние от Солнца в момент афелия больше, чем расстояние перигелия Земли.
Апофис был открыт в 2004 году и сразу же привлек внимание астрономов. Предполагается, что он столкнется с Землей уже в 2029 году. Астероид имеет четырехступенчатый риск столкновения по шкале Торина 2004 года, которая является другой шкалой, используемой для оценки вероятности столкновения объекта с Голубой планетой. В отличие от шкалы Палермо, которая предназначена в первую очередь для экспертов, шкала Турина была разработана в первую очередь для предупреждения населения о риске столкновения.
В этой шкале используются значения от нуля до десяти. Ноль означает, что вероятность столкновения с Землей настолько мала, что находится в пределах ошибки наблюдения. Десять означает, что воздействие неизбежно и будет иметь глобальные последствия. Величина риска определяется расчетной вероятностью удара и кинетической энергией удара. Ни один объект никогда не получал более четырех баллов. До сих пор ни одному небесному телу не было присвоено значение, отличное от нуля.
Апофис был занесен в Книгу рекордов Гиннесса как самый опасный из когда-либо обнаруженных астероидов. Апофис имел высокий балл по шкале Турина до августа 2006 года, когда его оценка была снижена до нуля после пересмотра его орбиты. Его диаметр составляет около 370 метров, согласно последним наблюдениям 2014 года. Если он столкнется с Землей, его падение может вызвать крупную региональную или даже глобальную катастрофу.
Есть все основания полагать, что возможность столкновения сохраняется. В 2029 году астероид приблизится к нам на расстояние, близкое к геостационарной орбите. И речь даже не идет о столкновении с одним или несколькими спутниками. Из-за гравитационного притяжения нашей планеты Апофис, вероятно, изменит свою орбиту, приблизив ее к Земле в 2036 году, чем ожидается в настоящее время. Из-за отсутствия точных данных пока трудно более точно предсказать изменение орбиты астероида.
2010 AU118
Астероид 2010 AU118 занимает четвертое место по шкале Палермо с индексом опасности минус 2,72. Предполагаемый диаметр астероида составляет 1,9 километра. Это самый крупный объект, включенный в Sentry, систему мониторинга столкновений НАСА. Его эксперты постоянно изучают последние наблюдения за астероидами и определяют вероятность столкновения с Землей.
В отличие от упомянутых выше астероидов Apollo и Atom, он принадлежит к третьей, ранее неизвестной группе, группе Cupid (названной в честь астероида (1221) Cupid), которая, как и другие астероиды этой группы, не пересекает орбиту Голубой планеты, а подходит к ней с внешней стороны. 2010 AU118 совершает один оборот вокруг Солнца за 754 дня. Количество потенциально опасных подходов с 2020 по 2112 год — 38.
Кстати, есть еще одна группа астероидов, представителей которой мы не изучали. Речь идет об Атире, названной в честь астероида (163693) Атира. Вся их орбита находится ближе к Солнцу, чем перигелий Земли, поэтому они находятся в пределах орбиты Земли.
Атиры — самая маленькая группа околоземных объектов по сравнению с группами Атон, Аполлон и Купидон. В настоящее время нет ни одного, который можно было бы считать опасным для нас. На данный момент подтверждено существование только 18 астероидов в этой группе. Однако не факт, что их так мало.
Причина такого количества в том, что их трудно изучать с Земли из-за их близости к Солнцу и небольшого размера. Астероиды можно наблюдать только в сумерках, перед восходом или сразу после захода солнца. Возможно, что в будущем в непосредственной близости от Земли будет находиться небесное тело, орбита которого может измениться из-за его сближения с планетами или эффекта Ярковского, что может сделать его опасным для человечества.
Глобальная угроза
Если падает объект диаметром один километр и более, то это глобальная катастрофа планетарного масштаба. Например, если его диаметр составляет десять километров, то его падение приведет к исчезновению 95% всех форм жизни на Земле. Теперь уже не будет разницы, упадет ли он на землю или в море. Жизнь осталась бы на уровне микроорганизмов, прошло бы несколько миллионов лет, и все снова было бы хорошо, но уже без нас.
Итак, рассмотрим случай, когда объект длиной в километр падает в Тихий океан.
Волна цунами высотой около 180 метров ударит по прибрежным странам и государствам. Япония, Китай, Дальний Восток. Если астероид врежется в Атлантический океан, исчезнут Великобритания, Голландия, Дания, Санкт-Петербург и так далее.
Гораздо хуже, если астероид длиной два километра врежется в землю, скажем, в Центральной Европе, он создаст кратер, простирающийся от Екатеринбурга до Алапаевска. И огромное количество пыли поднялось бы в атмосферу, а частицы оседали бы в течение примерно 15 лет. Солнечный свет рассеется от этих частиц, температура на Земле понизится, и мы ожидаем потерю урожая и голод. Это называется астероидной зимой. Это нанесет значительный ущерб всей цивилизации.
К счастью, такие объекты падают крайне редко, раз в 1 миллион или даже 10 миллионов лет. Однако это среднее значение и не означает, что астероид упал и не упадет снова через 10 миллионов лет. Вполне возможно, что два упадут подряд, но тогда в течение 20 миллионов лет будет тихо.
В истории существует множество явлений, связанных с крупными конфликтами. Например, 2 миллиарда лет назад Марс имел плотную атмосферу, достаточную для поддержания воды на поверхности в жидком состоянии: Реки текли, были моря, океаны и дожди. И очень вероятно, что Марс потерял способность иметь гидросферу и, возможно, жизнь в результате массивного планетарного столкновения, и объект, вероятно, был гораздо больше 10 километров в диаметре.
Поэтому удар астероида — это стихийное бедствие, подобное извержению вулкана или наводнению. Угроза очень серьезная и должна быть устранена, несмотря на низкую вероятность. А вероятность погибнуть при падении метеорита математически выше, чем при падении самолета. И мы должны работать над тем, чтобы обеспечить безопасность всего человечества. И мы это делаем: астрономы всего мира наблюдают за объектами в космосе.
Но я хочу сказать, что самые пугающие и потенциально опасные объекты — это неисследованные объекты. Например, Челябинск, о котором никто не знал. Если бы его обнаружили хотя бы за несколько часов до того, как он попал в атмосферу, последствия катастрофы можно было бы свести к минимуму.
Хотя мы можем наблюдать такие маленькие объекты. Например, в 2009 году такой объект был обнаружен за 8 часов до входа в атмосферу. По расчетам ученых, он упадет в Южном Судане. Повреждений не было; единственный бедуин в пустыне был ранен после того, как взрыв спугнул его верблюдов.
Состояние развития науки сегодня позволяет нам гарантировать, что конца света не будет. Теоретически мы знаем, что мы можем сделать против региональных и глобальных угроз. Если ученые обнаружат крупный объект, направляющийся прямо к Земле, в худшем случае о нем станет известно за несколько месяцев до столкновения. Разработаны планы по противодействию этой угрозе. Например, астероид можно покрасить в белый цвет, чтобы изменить его отражающие свойства и изменить его орбиту от прямого падения света. Однако вопрос о том, как его покрасить, технически сложен.
Реальная угроза
Что упало, то пропало: почему мы не нашли ни одного фрагмента за 110 лет
Шустов отметил, что жителям Челябинска очень повезло — метеорит вошел в атмосферу по плавной траектории и взорвался на большой высоте. «Взрыв произошел на высоте около 24 километров, поэтому последствия не такие серьезные, как могли бы быть. Если бы тело вышло на гораздо более крутую орбиту и взрыв произошел гораздо ближе к поверхности Земли, это было бы не мало — ущерб и жертвы были бы ужасны», — пояснил ученый.
Челябинский метеорит упал на Землю в 80 километрах от города Сатка Челябинской области 15 февраля 2013 года. По данным МЧС, были разбиты оконные стекла многих домов в Сатке, а также зданий в Челябинске, которые находились недалеко от места падения. Ударная волна от удара метеорита частично обрушила крышу цинкового завода в городе. Более 500 человек обратились за помощью, 34 человека, включая детей, были госпитализированы.
Шустов подчеркнул, что «челябинское тело из-за его малых размеров в любом случае не могло быть обнаружено до входа в атмосферу». По оценкам РАН, метеорит вошел в атмосферу со скоростью 18 километров в секунду, его масса составила около 10 000 тонн, а энергия взрыва — около 400 килотонн в тротиловом эквиваленте. Для сравнения, мощность атомной бомбы, уничтожившей Нагасаки, была в 20 раз меньше — 21 кт.
Окна городского здания, выбитые взрывной волной, вызванной падением метеорита
Что делать
По мнению директора Института астрономии РАН, России необходимо создать систему обнаружения метеоритов. Сейчас «мы в основном полагаемся на данные, которые нам предоставляют американские системы или те, которые сотрудничают с NASA», — говорит Шустов. На государственном уровне проблема астероидно-кометной опасности уже решается в Европе и в некоторой степени в Японии, Южной Корее и Китае, а также в США. Например, десять лет назад в Европейском космическом агентстве был создан отдел космической ситуационной осведомленности, который занимается, в частности, проблемой обнаружения опасных космических тел.
Система НАСА предоставляет более 98% мировой информации об объектах, сближающихся с Землей. На долю российских методов обнаружения приходится менее 0,1%.
Для решения этой очень практичной проблемы необходима постоянная и интенсивная работа на уровне серьезного агентства. Для этого наше правительство должно решить, действительно ли мы хотим работать в этом направлении. Если да, то нам нужна поддержка на системном уровне.
Научный руководитель Института астрономии Российской академии наук, председатель экспертной группы по космическим угрозам.
Эксперт добавил, что Роскосмос в России имеет эффективную систему мониторинга космического мусора, но проблема угрозы, исходящей от астероидов и комет, не входит в его компетенцию.
В то же время, отметил ученый, Россия приступила к решению проблемы астероидно-кометной опасности. В 300 километрах от Иркутска, на границе с Монголией, в Институте физики Солнца и Земли Сибирского отделения Российской академии наук был построен телескоп. Прибор имеет диаметр 160 см и большое поле зрения, но у РАН не было достаточно средств, чтобы оснастить его необходимым датчиком. «Если он будет оснащен, то, по крайней мере, у нас будет прибор, который не хуже американских», — сказал Шустов.
Телескоп под Иркутском необходим для обнаружения тел, находящихся вблизи Земли — за месяц или более до возможного сближения. Но необходимо также разработать средства обнаружения ближнего радиуса действия. «Вторая часть заключается в создании сети наземных телескопов, небольших, около 50 сантиметров в диаметре, но их должно быть много. Они нужны для того, чтобы очень быстро обнаружить тела малой дальности, подобные челябинскому, и успеть предупредить об опасности», — сказал он.
«Пока все, что делается в России, носит предупредительный характер. Это соответствует иногда скромным возможностям научных учреждений и, прежде всего, научным интересам», — сказал ученый. В частности, существует сеть телескопов в Московском университете имени Ломоносова и сеть телескопов в Институте прикладной математики имени Келдыша, но все эти объекты не координируются на системном уровне.
Обломки метеорита Алексей в планетарии Астрономического комплекса Казанского федерального университета.
Другие способы
Серьезной проблемой в обнаружении опасных небесных тел, по мнению Шустова, являются так называемые современные астероиды. Это небесные тела, которые летят в сторону Земли со стороны дневного неба. В этом случае наземные и даже околоземные оптические приборы обнаружения не могут работать эффективно из-за сильного света. Радарные приборы, которым все равно, работают ли они днем или ночью, не подходят для обнаружения астероидов, поскольку они видят только на очень коротких расстояниях.
На дневной стороне неба, по словам Шустова, прибывает половина таких тел, как из Челябинска. Их можно обнаружить заранее только из космоса и с достаточного расстояния от Земли. «Именно поэтому мы предложили разместить космический зонд с небольшим телескопом, размером всего 25 сантиметров, между Солнцем и Землей в так называемой точке L1 (1,5 миллиона километров от Земли), чтобы посмотреть на земную среду со стороны», — сказал он. Проект называется SODA (Система обнаружения астероидов в дневное время)», — говорит он.
SODA получила положительные отзывы как от российских, так и от западных экспертов. Но опять же, говорит Шустов, «поддержка нужна, потому что институт РАН не в состоянии реализовать даже самый маленький космический проект». Ученый надеется, что Роскосмос рассмотрит проект SODA в 2019 году и примет решение.
По поводу контрмер против метеоритов Шустов сказал, что для тел, подобных челябинскому, сегодня ничего нельзя (и не нужно) делать, кроме мер гражданской обороны.
Мы находимся в процессе расчета системы обнаружения таких тел, чтобы потребитель был точно и всесторонне проинформирован, — отметили в МЧС. Таким образом, у министерства будет как минимум от четырех до десяти часов, чтобы предупредить или даже эвакуировать население. Также может возникнуть необходимость приостановить некоторые опасные производства в районе возможной забастовки.
Научный руководитель Института астрономии Российской академии наук, председатель экспертной группы по космическим угрозам.
Для более крупных тел, для которых имеется достаточный запас времени, рассматриваются различные контрмеры — изменение орбиты заранее или уничтожение таких тел, добавил эксперт.
