Галина Железняк Андрей Козка Чудеса и катастрофы Вселенной



бет3/15
Дата25.04.2016
өлшемі0.73 Mb.
#91438
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

В ПОЯСЕ АСТЕРОИДОВ

Невольно возникает вопрос о возможности падения крупного небесного тела на поверхность Земли в настоящее время. Для того чтобы разобраться, насколько реальна угроза, давайте мысленно перенесемся за пределы земного мира. Нас ждет увлекательное путешествие к поясу астероидов. Потому что именно эта зона Солнечной системы периодически посылает нам «сигналы».

Население пояса астероидов весьма разнообразно. Орбиты астероидов также имеют интересные особенности. Все планеты Солнечной системы движутся в одной плоскости по почти круговым орбитам. А астероиды, или малые планеты, подчиняясь влиянию Солнца и планет, движутся по самым разнообразным траекториям. Главным дирижером их движения является гигантская планета Юпитер. Большинство малых планет удалены от Солнца в среднем на 2,2–3,6 а. е., т. е. находятся между орбитами Марса и Юпитера и полностью подчинены влиянию этих двух объектов. Астрономическая единица (а. е.) используется для измерения расстояний в Солнечной системе, она равна среднему расстоянию Земли от Солнца, т. е. 149,6 млн км.

Чтобы описать орбиты астероидов, следует вспомнить о том, что все орбиты небесных тел эллиптичны.

А вытянутость эллипса характеризуется понятием эксцентриситет. Эксцентриситет орбит большинства астероидов меньше 0,3, но для разных тел эта характеристика имеет различное значение. Например, эксцентриситет может быть от 0,1 до 0,8. Делаем вывод: орбиты некоторых астероидов имеют форму очень вытянутого эллипса. В своем пути они пересекают орбиты многих планет.

Среди астероидов есть группы, которые движутся по орбите Юпитера вокруг Солнца, как его свита. Эти скопления астероидов получили названия Греки и Троянцы. Дело в том, что современным астрономам приходится подбирать имена небесным телам не произвольно, а в соответствии с мифологией древних. Поскольку Юпитер — могущественный бог римлян, и он же у греков Зевс, то имена близким к Юпитеру спутникам и астероидам подбираются соответствующие. Так что современные астрономы крепко держат нить времени. В группе каждый объект имеет еще и свое собственное имя. В группе Греков мы можем увидеть такие имена небесных тел, как Ахилл, Аякс, Одиссей и др. Они опережают Юпитер на 60°. В группе Троянцев астероиды Приам, Эней, Троил и др. отстают от Юпитера на 60°. В настоящее время считают, что в последней группе находится около 700 астероидов.

В астрономии также принято называть многочисленные астероиды словом население. Если имя объекту не присвоено, он может иметь просто порядковый номер в каталоге.

Астероиды почти не встречаются с Юпитером, они как будто избегают тех орбит, на которых такие сближения могли бы происходить регулярно. Поэтому некоторые области пояса астероидов почти не населены — это так называемые люки Кирквуда. Избегая встреч с Юпитером, некоторые астероиды движутся в резонансе с ним, сохраняя свои орбитальные периоды в простом соотношении с периодом обращения планеты-гиганта. Простейшим случаем такого резонанса с соотношением периодов 1:1 и являются Троянцы. В 1866 г. американский астроном Кирквуд открыл существование «щелей» в распределении периодов вращения астероидов и в распределении больших полуосей их орбит. Кирквуд установил, что астероиды избегают тех периодов, которые находятся в простом целочисленном соотношении с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, например 1:2, 1:3, 2:5 и т. п. За счет гравитационного воздействия Юпитера астероиды изменяют орбиту и покидают эту область пространства.

Впрочем, астероиды находятся не только между орбитами Юпитера и Марса — часть из них рассеяна по всей Солнечной системе. Исследование безымянного астероида 3753, проведенное канадским астрономом Вигертом, показало, что этот астероид удивительным образом сопровождает Землю: средний радиус его орбиты практически равен земному, поэтому и периоды обращения астероида 3753 и Земли вокруг Солнца почти совпадают. Медленно-медленно астероид приближается к Земле, а сблизившись, чуть-чуть изменяет свою орбиту под действием сил земного тяготения. Если астероид отстает от Земли, то он приближается к ней спереди, и тяготение Земли его притормаживает. От этого длина орбиты астероида и период обращения по ней сокращаются, и он начинает опережать Землю, оказываясь, в конце концов, позади нее. Теперь уже притяжение Земли вызывает переход астероида на более высокую орбиту с большим периодом, и ситуация повторяется. Если бы орбита астероида 3753 была близка к круговой, его траектория относительно Земли напоминала бы подкову. Но большой эксцентриситет (е = 0,515) и наклон орбиты астероида делают его движение еще более замысловатым. Испытывая влияние не только Солнца и Земли, но и всех прочих планет, он не может устойчиво двигаться по подковообразной орбите. Расчеты показывают, что 2500 лет назад астероид 3753 пересек орбиту Марса, а около 8000 г. он должен пересечь орбиту Венеры; при этом вполне возможен переход под влиянием ее тяготения на новую орбиту и даже не исключено столкновение с планетой.

Жителям Земли важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к ней. Выделяют три семейства астероидов (по их типичным представителям):

1221 Амур — орбита в перигелии почти касается Земли;

1862 Аполлон — орбита в перигелии заходит за орбиту Земли;

2962 Атон — семейство пересекает земную орбиту. Некоторые астероиды движутся в резонансе сразу с несколькими планетами. Впервые это было замечено в движении астероида Торо. Он совершает 5 орбитальных оборотов приблизительно за то же время, которое нужно Земле, чтобы совершить 8 оборотов, а Венере 13.

Перигелий астероида Торо находится между орбитами Венеры и Земли. Другой астероид, Амур, движется в резонансе с Венерой, Землей, Марсом и Юпитером, совершая 3 своих оборота за то же время, за которое Венера совершает 13, а Земля — 8 оборотов; резонанс с Марсом 12:17 и с Юпитером 9:2. Очевидно, такое движение предохраняет астероиды от захвата гравитационным полем планеты и продляет им жизнь.

Многие астероиды находятся за орбитой Юпитера. В 1977 г. обнаружили астероид 2060 Хирон, имеющий весьма интересную орбиту. Астрономическим термином перигелий обозначается ближайшая к Солнцу точка на орбите, афелий обозначает наиболее удаленную точку на орбите. Для Хирона расчет орбиты дал следующие данные: перигелий внутри орбиты Сатурна 8,51 а. е., афелий около орбиты Урана 19,9 а. е. Эксцентриситет орбиты Хирона равен 0,384. Вблизи перигелия у Хирона появляются кома и хвост. Кома означает туманное свечение вокруг тела и присуща в основном кометным объектам. Она появляется при приближении кометы к Солнцу, когда интенсивное испарение газов создает вокруг твердой поверхности кометной головы светящуюся оболочку. Однако размеры и масса Хирона намного больше размеров обычных комет. В древнегреческой мифологии Хирон — получеловек-полулошадь, а космический Хирон — то ли астероид, то ли комета. Сейчас такие объекты называются кентаврами.

В 1992 г. были обнаружены еще более далекие объекты размером свыше 200 километров в диаметре, находящиеся далеко за орбитами Нептуна и Плутона. Эта зона называется поясом Койпера — по имени ученого, разработавшего теорию образования подобных скоплений обломков первичного вещества Вселенной. Общая численность тел в поясе Койпера, по расчетам специалистов, в несколько раз больше, чем число астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

В 1993 г. межпланетный аппарат «Галилео», пролетая мимо астероида 243 Ида, обнаружил самый настоящий спутник астероида! Диаметр это спутника, получившего название Дактиль, — 1,5 км. Он обращается вокруг 243 Иды на расстоянии около 100 км. Это был первый случай открытия спутника у астероида. Астероид Ида, у которого впервые был обнаружен спутник, имеет диаметр 50 км. Затем пришло сообщение из Южной Европейской обсерватории в Ла-Силья (Чили) об открытии второго спутника, на этот раз у астероида 3671 Дионис. В настоящее время известны 7 астероидов, имеющих маленькие спутники.

Дионис попал в список кандидатов на исследование, поскольку принадлежит к особой группе астероидов, периодически пересекающих орбиту Земли и имеющих шанс столкнуться с нашей планетой. Прототипом этой группы стал открытый в 1934 г. астероид 1862 Аполлон, поэтому все астероиды с такими орбитами относят теперь к группе Аполлона. Дионис сближается с Землей один раз в 13 лет. Как раз это и произошло 6 июля 1997 г., когда он прошел на расстоянии 17 млн километров от Земли. По тепловому излучению Диониса астрономы определили, что его поверхность очень светлая, хорошо отражающая солнечные лучи, а диаметр около километра.

Несколько раз нашей планете буквально чудом удавалось избежать катастрофы. В 1996 г. астероид диаметром в полкилометра прошел примерно в 200 000 километрах от Земли — по астрономическим меркам это очень близко. И что самое неприятное — астероид удалось заметить лишь за четыре дня до того, как он пронесся мимо нашей планеты! Астрономы готовились к встрече с необыкновенным астероидом и 29 сентября 2004 г. «Необычный» астероид 4179 Toutatis должен был пройти на ближайшем в этом столетии расстоянии от Земли — примерно 1,5 млн километров. Хотя более ранние вычисления показывали, что этот объект пролетит на расстоянии 5,3 млн километров от Земли. Удлиненный по форме астероид длиной 4,6 километра и шириной 2,4 километра приближался к нам со скоростью 35 тыс. км/ч — это довольно быстро по сравнению с другими астероидами подобного размера. Важность данного события еще и в том, что в следующий раз астероид подобного размера пройдет неподалеку от Земли только в 2015 г., поэтому астрономы всего мира проявляют к Toutatis большой интерес.

Обнаруженный в 1989 г. Toutatis известен своей необычностью: неопределенной формой, аномальным вращением и нестабильной осью. Объект внесен в список НАСА «Потенциально опасные астероиды». Его столкновение с Землей вызвало бы взрыв, мощность которого эквивалентна взрыву 1 млн мегатонн тринитротолуола (ТНТ). В 1992 г. в ночь с 8 на 9 декабря астероид 4179 Toutatis прошел от Земли на расстоянии, равном примерно восьми расстояниям до Луны. Многие обсерватории (в том числе и Астрономическая обсерватория Харьковского национального университета) участвовали в международной программе наблюдений за этим практически неизвестным ранее и столь крупным астероидом. В последний раз астероид 4179 Toutatis находился так близко к нашей планете в 1353 г. Он вернется через четыре года, но будет довольно далеко от Земли. Следующий настолько близкий проход этого астероида ожидается только в 2562 г. Движение можно будет наблюдать с помощью телескопов в южном полушарии: на юге Индии, в Шри-Ланке, Австралии, Новой Зеландии, южных африканских странах и в Южной Америке.

Телевидение и пресса сообщали о том, что 23 марта 1989 г. ранее неизвестный астероид 1989 FC (позже он был внесен в каталог как астероид 4581 Asclepius) пересек орбиту Земли в точке, где она находилась всего 6 часов назад, пройдя от Земли на расстоянии всего лишь около 700 тыс. км. Этот астероид размером в несколько сот метров был обнаружен, когда уже удалялся от Земли, и это является особенно тревожным обстоятельством. В результате его столкновения с Землей образовался бы кратер диаметром около 16 км и глубиной 1,5 км, вокруг которого в радиусе 160 км все было бы разрушено ударной волной. А падение астероида в океан вызвало бы грандиозное цунами высотой в сотни метров.

Немного раньше, 10 августа 1972 г., сообщалось, что объект диаметром свыше 25 м прошел через атмосферу Земли над Канадой и наблюдался на небе как огромный огненный шар. Весьма незначительное возмущение орбиты могло бы вызвать его падение на Землю, а значит, и катастрофу местного масштаба.



1 октября 1990 г. произошло падение метеороида диаметром около 20 метров в западной части Тихого океана. Взрыв на высоте 30 километров мощностью примерно 10 кт сопровождался очень яркой вспышкой, которая была зафиксирована двумя геостационарными искусственными спутниками Земли. Согласно рассекреченным американским данным, взрывы в атмосфере Земли такой мощности происходят ежегодно.

И наконец, уникальное событие июля 1994 г.  — столкновение кометы Шумейкера — Леви с Юпитером, предсказанное астрономами с высокой точностью за год до того, как оно произошло, явилось как бы предупреждением для нас, землян. Оно еще раз напомнило о том, что подобные катастрофы в Солнечной системе — это действительно реальность сегодняшнего дня. Кстати, «раны» на теле Юпитера не заживали несколько месяцев.

Астероид Toutatis, прошедший в 1992 г. на расстоянии всего 2,5 млн километров от Земли, оказался образованным как бы двумя глыбами, размеры которых 2 и 3 километра. С тех пор появился термин контактно-двойные астероиды. Пока рано рассуждать о происхождении двойных, а возможно, и более сложных астероидов. Необходимо накопить наблюдательные данные. Но ясно одно: чем сложнее космическая система, тем более ценную информацию несет она о своем происхождении и эволюции. Астрономы нашли уже более тысячи астероидов, пересекающих орбиту Земли. Возможно, в будущем ученым придется немало поработать, чтобы предотвратить столкновение какого-нибудь из них с нашей планетой.

Как известно, кроме астероидов главного пояса, чьи орбиты находятся между орбитами Марса и Юпитера, существуют астероиды, обращающиеся вокруг Солнца по довольно вытянутым и нестабильным орбитам, которые сближаются с орбитой Земли и могут ее пересекать. Крупнейший из них, астероид 1036 Ганимед, имеет диаметр около 40 км, но он относится к астероидам группы Амура, которые только приближаются, но не пересекают орбиту Земли. Среди астероидов, пересекающих орбиту Земли, крупнейшим является 1866 Сизиф диаметром около 8 км.

Относительно недавнее событие, происшедшее на территории России в 1908 г. и известное как Тунгусская катастрофа, связывается с касательным столкновением Земли с осколком астероида или фрагментом ядра кометы размером 50–60 метров, взорвавшегося в атмосфере на высоте 7 км. При взрыве освободилась энергия порядка 10 Мт (500 Хиросим). В радиусе 30 км от эпицентра взрыва произошел радиальный вывал леса. Несмотря на то что это была катастрофа локального масштаба, имели место глобальные для Земли последствия. Это разрушение слоя озона, помутнение в течение месяца атмосферы, образование окислов азота (и особенно вредной для дыхания двуокиси азота N02), общей массой в шесть раз превышающей массу упавшего тела, световые аномалии и пр. Напомним, что, по оценкам специалистов, такое событие может произойти примерно один раз в 300 лет.

Сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ, Москва) А. М. Татарников напоминает об астероиде 2002 г.: «17 июня 2002 г. проектом LINEAR (Lincoln Laboratory Near Earth Asteroid Research) был открыт новый астероид, орбита которого пересекает орбиту Земли. Новый астероид (предварительное обозначение 2002 MN) имеет диаметр всего лишь 100 метров. После вычисления его орбиты оказалось, что за 3 дня до открытия он пролетел на расстоянии всего в 120 тыс. километров от Земли (это примерно в 3 раза меньше расстояния до Луны). Расстояние от Луны до Земли он пролетел менее чем за сутки. Не следует пренебрегать и опасностью столкновения Земли с астероидом 2002 NT7 в 2019 г., как бы ни была невелика его вероятность, рассчитанная астрономами. При одной только мысли, что цивилизация может исчезнуть в считанные мгновения, будь это и через 16–17 лет, уже многие вздрагивают.

Восприятие угрозы столкновения Земли с достаточно крупным космическим телом из абстрактной вероятности превратилось в осознанную серьезную опасность, поддающуюся количественной оценке.

В последние годы усилия специалистов по изучению астероидов все больше направлены на исследование именно таких объектов. Фундаментальная наука исследует происхождение астероидов, пересекающих земную орбиту, механизмы их перевода на орбиты, сближающиеся с земной, время жизни, связь с другими малыми телами Солнечной системы (кометами и метеоритами). Эти вопросы представляются очень важными для решения основной проблемы изучения ближнего космоса — проблемы происхождения и эволюции Солнечной системы.



СТОЛКНОВЕНИЕ ВПОЛНЕ ВОЗМОЖНО

Согласно данным Е. Боуэлла (США), существует свыше 2000 астероидов более 1 км в диаметре, которые пересекают орбиту Земли, и около 300 тысяч, диаметры которых превышают 100 метров. Столкновение с Землей каждого из них — это реальная опасность для человечества.

По данным Д. Ф. Лупишко, к настоящему времени обнаружены все объекты крупнее 6 км среди так называемых среднеальбедных (т. е. светлых) астероидов и крупнее 12 км среди низкоальбедных (темных) астероидов. В то же время сейчас нам известны орбиты лишь около 7 % астероидов диаметром больше 1 км, пересекающих земную орбиту, и намного меньше (примерно 0,2 %) орбит астероидов диаметром больше 100 метров, даже наименьшие из которых способны вызвать региональные катастрофы. Именно в этом и состоит суть проблемы астероидная опасность.

Что касается частоты, то это примерно одно столкновение за миллион лет для астероидов диаметром 1–2 км и одно — за сто лет для астероидов, имеющих диаметр порядка 30 метров. Частота столкновения тел, подобных Тунгусскому метеориту (около 60 метров в диаметре), составляет 1/300, т. е. одно столкновение за 300 лет.

Расчеты и результаты испытаний ядерного оружия показали, что минимальная масса астероида, способного вызвать глобальные катастрофические изменения климата, фауны и флоры на Земле, составляет несколько десятков миллиардов тонн, что соответствует пороговому диаметру такого астероида, равному 1–2 километра. Столкновение Земли с такой массой приведет к взрыву, тротиловый эквивалент которого составляет 1 млн Мт (50 млн Хиросим). Выброс вещества из кратера примерно в 1000 раз превысит объем падающего тела, что может вызвать эффект «ядерной зимы»: пыль и сажа, поднятые в атмосферу, поглотят солнечное излучение. В результате резко снизится температура на поверхности Земли, произойдут глобальные изменения в экологии, что может привести к гибели значительной части населения Земли в течение нескольких месяцев или лет. Глобальная катастрофа особенно страшна тем, что ни одна нация или правительство не будет в состоянии оказать помощь другим странам, поскольку бедствие охватит всю планету. Человеческая цивилизация в том виде, которого она достигла за несколько тысяч лет развития, может прекратить свое существование.

Основная энергия выделяется при ударе о твердую или жидкую поверхность. Диаметр образующегося кратера превышает размер тела в 15–20 раз. При падении, например, 250-метрового тела, которое происходит раз в 10 тысяч лет, зона поражения составит 1 млн га. Выделившаяся при этом энергия будет равна 1000 Мт. Для тел размерами до 100 м полет к Земле заканчивается разрушением и выпадением обломков на площади в десятки квадратных километров. Взрыв в атмосфере сопровождается ударной волной, тепловыми и световыми эффектами, при этом более половины кинетической энергии освобождается на высотах 5—10 км. Радиус зоны поражения зависит и от скорости падения. Так, например, при начальном размере каменистого тела 40 м и относительной скорости 20 км/с радиус зоны разрушений составит 25 километров.

Американские ученые оценили степени риска погибнуть для среднестатистического жителя планеты от различных причин. Выделим лишь часть этих расчетов:

Получился парадоксальный на первый взгляд результат — степень риска погибнуть от космической катастрофы оказалась примерно такой же, как в случае авиационной катастрофы или наводнения. Однако здесь все более или менее правильно, поскольку степень риска — это произведение вероятности события на уровень потерь, а при столкновении с астероидом это могут быть не десятки или сотни жертв, а миллионы.

В настоящее время во многих астрономических институтах и обсерваториях специалисты занимаются проблемой астероидной опасности. Наиболее успешные исследователи имеют шанс увековечить свое имя на карте Вселенной. Оригинальным образом выразил свое восхищение работой коллеги из Харькова американский ученый, ведущий астроном Ловелловской астрономической обсерватории Эдвард Боуэлл. На правах первооткрывателя он назвал обнаруженный им астероид именем Дмитрия Лупишко. «Подарок» диаметром 20 километров вращается со своими собратьями в главном поясе между орбитами Марса и Юпитера. Дмитрий Лупишко руководит группой исследователей астероидов астрономической обсерватории Харьковского национального университета, которая считается наиболее сильной в Европе. Теперь харьковчанин сам же и изучает объект, занесенный в международные каталоги под его именем — 3210 Лупишко.

«До недавнего времени о малых планетах пресса практически не писала, — говорит Дмитрий Федорович Лупишко. — Неспециалистам казалось, что в этих малютках нет ничего интересного. Немногочисленные профи — а их во всей Европе насчитывалось всего несколько десятков — только из академического интереса изучали эти далекие то ли осколки гипотетической планеты Фаэтон, погибшей много лет назад, то ли просто «сырье» для так и не образовавшейся планеты типа Марса или Земли.

Ситуация взорвалась, как известно, в 1994 г. после международной конференции «Проблемы защиты Земли от столкновения с опасными космическими объектами». Тогда изумленное человечество и узнало, что живет под дамокловым мечом падения астероида на Землю.

После этого, как водится, события стали разворачиваться в двух направлениях. С одной стороны, американцы быстренько сняли фильм «Астероид», где с помощью спецэффектов показали, что со всеми нами случится, выпади нам тот самый один шанс из двадцати пяти тысяч. Есть еще одна американская лента — «Столкновение». В ней на Землю падает комета, вызывая волну, которая в мгновение ока смывает Нью-Йорк, а за ним все остальное, вплоть до Аппалачей. В разных изданиях появилось множество пугающих статей, зачастую с неточностями, ошибками, а то и ложными сообщениями о «точной» дате столкновения астероида с Землей. Космическое агентство НАСА даже выступило с заявлением, призывающим астрономов серьезно обдумывать свои сообщения об астероидах, поскольку они могут породить необоснованную панику.

С другой стороны, началась кропотливая работа специалистов разных стран по созданию специальной сети слежения за ставшими вдруг такими важными малютками. Ведь их так много! Среди астероидов, пересекающих на своем пути орбиту Земли, около четырехсот имеют диаметр более двух километров, примерно две тысячи — около километра, а уж «мелочь» в сто метров в поперечнике и сосчитать трудно — по-видимому, их примерно четверть миллиона. В случае же столкновения с Землей даже относительно небольшого астероида диаметром около километра могут произойти глобальные катастрофические изменения климата, фауны и флоры на Земле. Выброс вещества из кратера в тысячу раз превысит объем астероида, что может вызвать эффект «ядерной зимы» — так оценивают ученые последствия нежелательной встречи. Попросту говоря, поднятая взрывом пыль закроет Солнце, температура на поверхности Земли резко снизится. Из-за этого в течение нескольких месяцев или лет погибнут многие растения, животные и значительная часть населения. Бедствие охватит всю планету.

Однако ученые надеются через 10–15 лет рассчитать орбиты 90–95 % потенциально опасных астероидов, т. е. тех, чьи орбиты пересекают орбиту Земли. Одновременно прорабатываются различные сценарии воздействия на «пришельца», если он все-таки вознамерится столкнуться с Землей.

Сейчас уже нет сомнения, что глобальные космические катастрофы не только были в истории Земли, но и служили важным фактором в процессе развития на ней жизни. Почему же наше время должно быть исключением? В Украине, например, остались следы пяти кратеров. Правда, об этом мало кому известно. А вот кратер в каменистой пустыне штата Аризона — памятка от астероида, упавшего 50 тысяч лет назад, — стал туристической меккой. Предприимчивая семья Баринжер купила этот участок и превратила его в музей под открытым небом — небольшой, но стабильный бизнес.

Вот где я прочувствовал что называется кожей реальность проблемы «астероидная опасность. Мне посчастливилось побывать в этом кратере, спуститься в самый центр, на глубину 170 метров. Здесь до сих пор сохранилась часть оборудования, с помощью которого пытались достать огромный железоникелевый астероид, который застрял глубоко в земле. Однако сверхтвердый бур сломался. Остались безрезультатными и другие попытки достать космический осколок».

Как же земляне встретят «пришельцев»? Может быть, так, как это произошло в американском фантастическом фильме «Астероид»? В нем громадная космическая глыба была расстреляна ракетами типа «Земля — космос» и распалась на множество осколков, часть из которых все-таки упала на поверхность нашей планеты и вызвала многочисленные разрушения и пожары. Но наступления «ядерной зимы» герои фильма счастливо избежали.

Конкретных способов решения этой проблемы уже сейчас предложено множество. Можно, как в фильме, уничтожить астероид ядерным взрывом. Но лучше изменить его траекторию, например, подтолкнув в нужном направлении серией взрывов или «отбуксировать» в сторону с помощью двигателей реактивной тяги космического аппарата или рассеять пылевое облако на пути движения либо уменьшить массу, сбросив часть вещества с его поверхности.

Но вернемся к настоящему. Известный российский геофизик Н. Шебалин удары метеоритов или астероидов отнес к категории стихийных бедствий суперкатастрофического масштаба. Он ставит эту опасность из космоса в один ряд с сильнейшими ураганами, цунами, землетрясениями, наводнениями и другими бедствиями, которым сегодняшнее человечество не может противостоять. Он даже оценивает возможную периодичность, с которой происходили на Земле катастрофические события, как один раз примерно в 5—10 тысяч лет.

Однако осознание опасности побудило развитые страны к разработке дорогостоящих международных программ защиты от астероидов. Эта тема сразу отодвинула в сторону программу SETI — поиска внеземных цивилизаций, которая будоражила умы столько лет!



НЕПРЕДСКАЗУЕМЫЕ СКИТАЛЬЦЫ

На рассмотрение мировой общественности уже представлено несколько идей по решению этой проблемы. Вот они:

1. Столкновение небольшого спутника с астероидом с целью сбить его с курса ненадежно, неэффективно и опасно из-за многих неизвестных: массы астероида, формы, химического состава и т. п. В случае неправильного наведения взрыва или развала астероида на куски (даже только на два) в результате попадания вероятность падения на Землю возрастет, вместо того чтобы уменьшиться. Посему такой способ увода астероида с орбиты более чем опасен, несмотря на относительную дешевизну.

2. Взорвать астероид ядерной боеголовкой — вместо одного к Земле полетит бесчисленное множество кусков камня, уже с разными скоростями, рассчитать которые невозможно, не говоря уже об уводе с орбиты каждого из них… В таком случае если сам астероид в Землю и не попадет (пусть даже пройдя совсем близко), против небесной шрапнели Земля будет беззащитной.

3. Следовательно, остается не разрушая, сохранив астероид как единое целое, увести его с орбиты путем управляемого воздействия и даже использовать как естественный космический корабль гигантских размеров или в качестве плацдарма для отработки новых технологий, о чем упоминает болгарский писатель Любен Дилов в своем романе «Путь Икара».

Первые практические шаги для этого уже сделаны. Технологии и промышленность в мировом масштабе достаточно развиты и обладают необходимым потенциалом, человеческими и материальными ресурсами, чтобы успешно реализовать грандиозный проект во имя сохранения жизни на планете Земля. На данном этапе человечество в состоянии не только увести астероид с курса, но и эффективно использовать предоставленную возможность, чтобы решить несколько глобальных проблем, повысив при этом уровень жизни и став галактической цивилизацией.

Для этого требуется:

— добыть и доставить на астероид энергию, необходимую для изменения его орбиты;

— направить ее в двигатель;

— управлять непрерывно процессом до полного увода с угрожающей орбиты.

Соответственно возникает несколько основных вопросов. Прежде всего, где взять необходимое (невиданное) количество энергии и как доставить ее на астероид? Какой двигатель применить? Не послужит ли такая добыча энергии дополнительным источником загрязнения окружающей среды и не приведет ли к негативным последствиям? И наконец, где взять деньги и кто будет платить?

Вот некоторые ответы — не по очереди, но все-таки… Во-первых, платить будут все сообща. Опасность угрожает планете в целом, и в этой ситуации никто не должен оставаться нейтральным наблюдателем. К примеру, можно создать специальный международный фонд ООН.

Во-вторых, уже создан и испытан на деле ионный двигатель небольших размеров (проект «Deep Space 1»), а также солнечный парус. Остается построить и установить на место двигатель нужной мощности с помощью роботов или/и специально подготовленных людей.

В-третьих, энергию можно передавать на расстояние и без переноса вещества, например лазерным лучом или микроволнами. Фотоэлементы обладают максимально высоким кпд на определенной длине волны, и если построить большой мощности лазер на этой длине, потери преобразования и переноса могут оказаться приемлемыми. Причиной сравнительно невысокого кпд является разброс энергий световых квантов естественных источников за узкие пределы диапазона оптимальных длин волн. Кроме того, свет видимого диапазона волн не будет (после фильтрации) опасным для техники и людей на поверхности, нечаянно облученных с Земли, так как нагрева не будет или же он будет не столь высоким.

В-четвертых, в водах Мирового океана накоплено такое количество тепловой энергии, которого достаточно, чтобы затормозить, вывести на орбиту или ускорить не один подобный астероид — при массе, скажем, в 20 млрд тонн и скорости, к примеру, 40 км/с кинетическая энергия составляет около 3,6 х 106Дж. Для увода астероида с орбиты достаточно изменить ее всего на несколько процентов. В одном только верхнем 10-метровом слое воды накоплено более 3,24 х 1022Дж на каждый градус Цельсия выше нуля, а Земля уже перегревается более чем на 0,5 градуса. Выход — океан охладить, энергию извлечь и экспортировать с Земли, параллельно уменьшая глобальное потепление.

Такой сценарий дает постепенное, организованное, согласованное и поэтому более надежное решение проблемы, которое будет сопровождаться развитием новых отраслей экономики и повышением качества жизни на Земле.

4. Ученые нашли также способ отклонять от Земли опасные астероиды с помощью силы гравитации. Можно предположить, как это будет сделано. В случае угрозы столкновения астероида с Землей нет необходимости направлять в космос роботов или космические аппараты, способные бурить в астероиде скважины, класть в них ядерные заряды и взрывать его.

Лучшим решением такой проблемы было бы отбуксировать астероид в другое место, используя силу гравитации. Эдвард Лу, который изучал прикладную физику в Стэндфордском университете, и Стэнли Лав, специалист по астероидам, предлагают в случае приближения к Земле астероида запускать на орбиту космический аппарат достаточной массы, чтобы с его помощью изменять траекторию астероида. Приближение астероида к Земле можно прогнозировать заранее, за несколько лет или даже десятилетий, поэтому есть время принять ответные меры.

Астероиды — это скопления больших глыб камней, которые находятся на близком расстоянии друг от друга. Из-за этого приземление на поверхности астероида было бы весьма сложным трюком. «Столкнуть» астероид на другую орбиту также непросто, ибо он постоянно вращается. Для этого нужно было бы или остановить вращение, или же оказывать механическое воздействие только в определенные моменты его вращения. Предложение взорвать астероид является более реальным, но трудно предсказать, что произойдет с разлетевшимися частями. Некоторые из них могут продолжать двигаться по направлению к Земле.

Ученые НАСА доктор Лу и доктор Лав предложили альтернативу — запустить массивный космический корабль, который приблизится к астероиду и посредством силы гравитации изменит траекторию астероида. В этом случае будет достаточно добиться того, чтобы астероид лишь немного отклонился от своей траектории и в результате прошел мимо Земли. Это возможно даже с помощью силы гравитации самого космического корабля, если она будет воздействовать на астероид в течение довольно долгого времени. «Поэтому можно не высаживаться на астероид и потом пытаться удержаться на нем, привязывая себя к скалам, — сказал доктор Лав. — Вы можете использовать силу гравитации в качестве буксира для астероида. Воздействуйте с помощью этой силы на астероид в течение года, и этого окажется достаточно, чтобы он прошел мимо Земли 20 лет спустя».

Из уже реализованных или разрабатываемых технических проектов некоторые следует выделить особо. Япония вывела недавно на орбиту суперрадиотелескоп. Этот запуск, помимо его прямой задачи, стал экзаменом для твердотопливной ракеты М-5. «Ракета вполне готова к межпланетным экспедициям» — таково было мнение специалистов Страны восходящего солнца. Не хочет отставать и Европейское космическое агентство (ЕКА). В 2011 г. планируется старт автоматической станции «Розетта» к комете Виртанена и тоже за пробой грунта. В меморандуме Американского института аэронавтики и астронавтики, предложенном общественности в октябре 1995 г., говорится:

«Если однажды астероид столкнется с Землей, уничтожив при этом не только человеческий род, но и миллионы других видов живых существ, а мы, имея возможность предотвратить катастрофу, не сделаем этого из-за отсутствия решимости, неправильных приоритетов, неверной оценки риска или несовершенного планирования, то пренебрежение нашим даром разумного предвидения и ответственности за собственную жизнь и все живое на Земле явится величайшим актом самоотречения во всей человеческой истории».

Все больше возрастает понимание того, что падение крупных космических тел на Землю имело очень большое значение для развития жизни на Земле в прошлом и может оказать решающее влияние на нее в будущем. Важнейшая роль в этом процессе принадлежит популяции астероидов, находящихся на нестабильных орбитах с перигелийными расстояниями, не превышающими 1,3 а. е.

В июле 1981 г. НАСА провело первое рабочее совещание «Столкновение астероидов и комет с Землей: физические последствия и человечество», на котором проблема астероидно-кометной опасности получила «официальный статус». С тех пор и по настоящее время в США, России, Италии было проведено почти два десятка международных конференций и совещаний, посвященных данной проблеме. Понимая, что первоочередной задачей ее решения является обнаружение и каталогизация астероидов в окрестностях земной орбиты, астрономы в США, Европе, Австралии и Японии начали прилагать энергичные усилия для постановки и осуществления соответствующих наблюдательных программ.



В последние годы активность международной научной общественности вокруг проблемы астероидно-кометной опасности резко возросла. Вопросы возможных столкновений Земли с астероидами и кометами и их вероятных последствий начали обсуждаться на уровне правительств, национальных и международных организаций и ведомств. Ниже в хронологическом порядке приведен перечень наиболее важных мероприятий, проведенных в разных странах с целью изучения и решения проблемы астероидной опасности, который дает представление об уровне осознания ее реальности на данном этапе.

1990 г. Институт аэронавтики и космонавтики (США) опубликовал меморандум, призывающий к изучению проблемы астероидной опасности. Палата представителей Конгресса США в ответ на меморандум поручила НАСА изучить проблему обнаружения опасных космических объектов и защиты от них.

Август 1991 г. XXI Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (MAC) в Буэнос-Айресе приняла резолюцию в поддержку исследований астероидной опасности и образовала рабочую группу (РГ) MAC из представителей ряда комиссий MAC (председатель Андре Карузи, Италия).

Февраль 1992 г. В Санкт-Петербурге (Россия) на базе Института теоретической астрономии РАН создан Международный институт проблем астероидной опасности (МИПАО) — общественная научная организация. Его задачи — инициировать работы по обнаружению и каталогизации автоматических спутников Земли (АСЗ), изучению их физических свойств, моделированию возможных последствий столкновений и т. п. В 1992–1993 годах МИПАО организовал и осуществил проект «Тоутатис», в котором активно участвовала Астрономическая обсерватория Харьковского национального университета.

1992 г. Международная РГ во главе с Д. Моррисоном (США) представила на рассмотрение Конгресса США доклад НАСА о реальности проблемы астероидной опасности и конкретные меры по ее решению. В докладе предлагался проект «Spaceguard Survey» (Космическая стража), предусматривающий установку в разных местах на земной поверхности шести специализированных 2,5-метровых телескопов (т. е. телескопов с зеркалами диаметром 2,5 метра) с ПЗС-приемниками для обнаружения сближающихся с Землей астероидов. Разработанная в США методика такого мониторинга позволяет обнаружить в течение 20 лет 90–95 % АСЗ размером 1 километр и больше. Стоимость проекта оценивалась в 250 млн долларов США. В ответ на эти предложения Конгресс США поручил НАСА осуществить разработку этой программы начиная с 1995 г.

Август 1994 г. XXII Генеральная ассамблея MAC в Гааге (Нидерланды) под впечатлением от наблюдения на Юпитере мощных взрывов при столкновении его с кометой Шумейкера — Леви всего месяц назад, провела активное обсуждение состояния работ по проблеме астероидной опасности. Расширен состав РГ MAC, принята резолюция MAC, намечено провести очередное совещание РГ в сентябре 1995 г. на острове Вулкано (Италия).

Сентябрь 1994 г. Международная конференция в городе Снежинске Челябинской области (Россия) «Проблемы защиты Земли от столкновения с опасными космическими объектами» с участием Э. Теллера и других известных зарубежных ученых. Образован Российский научно-технический фонд «Космический щит».

1994 г. НАСА получило новую директиву Конгресса США по осуществлению максимально полной каталогизации опасных астероидов и комет размерами более 1 км. Директива нацеливала НАСА на выполнение этой задачи совместно с Минобороны США и космическими агентствами других стран в более короткие сроки. Для разработки нового плана была образована новая РГ под руководством Ю. Шумейкера (США).

Июнь 1995 г. Доклад председателя РГ Ю. Шумейкера Конгрессу США. Упор сделан на использование уже имеющихся или строящихся телескопов меньших размеров, но оснащенных ПЗС-матрицами новейших разработок с большим квантовым выходом (до 75 %) и малым временем считывания. Новая стратегия организации и проведения работ позволяет добиться значительной полноты обзора уже к концу первого десятилетия его осуществления и сократить финансовые затраты до 42 млн долларов США. Для обнаружения АСЗ предлагается использовать два 2-метровых телескопа и один-два 1-метровых телескопа — для слежения за вновь открываемыми объектами.

Ноябрь 1995 г. Обсуждение проблемы астероидной опасности в Комитете по науке и технологии Совета Европы.

Март 1996 г. Парламентская ассамблея Совета Европы единодушно одобрила Резолюцию 1080 «Об обнаружении астероидов и комет, потенциально опасных для человечества». Ассамблея призвала правительства государств — членов Совета Европы и ЕКА способствовать учреждению фонда «Космическая стража» (фонд был учрежден в том же году в Риме).

Систематические исследовательские работы в этом направлении астрономы ведут в течение 25–30 лет, и уже накоплен богатый опыт. Однако при сохранении нынешних темпов обнаружения потребуется несколько столетий, чтобы достичь необходимой полноты обзора. Поэтому нужны современные скоординированные программы по обзору неба, для проведения большого объема работ по слежению за астероидами, уточнению их орбит, изучению их физических характеристик и т. п.

Необходимо отметить, что в ряде стран уже выделены определенные средства и начаты работы в этом направлении. В Аризонском университете (США) под руководством Т. Герельса разработана методика мониторинга астероидов, пересекающих земную орбиту, и с конца 80-х годов ведутся наблюдения на 0,9-метровом телескопе национальной обсерватории Китт-Пик. Система доказала свою эффективность на практике — уже обнаружено около полутора сотен новых космических тел с размерами вплоть до нескольких метров. К настоящему времени завершены работы по переносу аппаратуры на 1,8-метровый телескоп этой же обсерватории, что значительно повысит скорость обнаружения новых астероидов. В Ловелловской обсерватории (Аризона, США) и на Гавайских островах в совместной программе НАСА участвуют ВВС США. Сотрудники этого ведомства получают информацию и ведут наблюдения с использованием 1-метрового телескопа ВВС наземного базирования. На юге Франции в обсерватории Лазурный берег (Ницца) начата Европейская программа мониторинга АСЗ, в которой задействованы Франция, Германия и Швеция. Ставятся аналогичные программы в Японии.

В Крымской астрофизической обсерватории (Украина) совместно с Международным институтом проблем астероидной опасности (Россия) установлен 64-сантиметровый телескоп для наблюдений за АСЗ, слежения за ними и поиска новых быстродвижущихся объектов с вычислением их координат в режиме реального времени. В изучении астероидов Украина, как и прежде, занимает ведущее положение среди стран бывшего СССР.

В отличие от других природных катастроф (землетрясений, извержений вулканов, наводнений и др.) падение крупных космических тел на Землю можно заранее вычислить и, следовательно, предпринять необходимые меры. Человечество на нынешнем этапе развития цивилизации уже может защитить себя от угрозы столкновения с кометами и астероидами. Этот тезис убедительно прозвучал на международной конференции «Проблемы защиты Земли от столкновения с опасными космическими объектами» в Снежинске (Россия) в сентябре 1994 г. Конференция была организована Российским федеральным ядерным центром и Российским государственным ракетным центром при поддержке Фонда фундаментальных исследований РАН. В ее работе приняли участие около 200 ученых из разных стран, среди которых были «отец» американской водородной бомбы престарелый Эдвард Теллер, известные американские ученые — специалисты по исследованию астероидов Т. Герельс, Д. Моррисон и др. Так вот, Э. Теллер на конференции заявил, что «защита от астероидов более проста, чем от землетрясений и вулканов», и настойчиво рекомендовал начать проведение экспериментов по изучению последствий ядерных взрывов с целью разрушения приближающихся к Земле опасных астероидов и комет или изменения их орбит.

Против таких экспериментов в космосе категорически протестовал хорошо известный нам астрофизик Том Герельс (Аризонский университет). Другой наш американский коллега Дэвид Моррисон отмечал, что Конгресс США уже тогда был готов выделить немалые средства для развертывания работ по программе обнаружения и изучения астероидов, сближающихся с Землей. Участники конференции приняли Обращение к мировому сообществу, в котором призвали правительства всех стран, ученых, руководителей научных учреждений, фирм, компаний поддержать их начинание.






Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет