Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Broń atomowa może uchronić Ziemię przed nadlatującymi asteroidami

Recommended Posts

Popularnym motywem filmów katastroficznych jest zagrożenie Ziemi ze strony asteroidy. Wizją taką zajmują się nie tylko filmowcy, ale też naukowcy i agencje kosmiczne, prowadzące programy ochrony planety przed zagrożeniami. O tym, na ile realny to problem, przekonaliśmy się dobitnie, gdy przed 8 laty nad Czelabińskiem rozpadł się meteoryt. Naukowcy wciąż zastanawiają się, co zrobić, gdyby asteroida leciała w kierunku Ziemi. Autorzy najnowszych badań twierdzą, że rozbicie go nie byłoby takim złym pomysłem, jak się dotychczas wydawało.

Nieproszonych gości z kosmosu możemy z grubsza podzielić na dwie kategorie. Wielkie obiekty, których upadek mógłby zagrozić istnieniu cywilizacji czy nawet naszego gatunku, oraz obiekty mniejsze, zdolne np. do zniszczenia miasta. Te wielkie znamy niemal wszystkie, są one obserwowane, ich trajektorie zostały zbadane i eksperci zapewniają, że w ciągu najbliższych 100 lat żaden z nich nam nie zagraża. A nawet gdyby zagrażał, to współczesna technologia pozwoli na zauważenie takiego obiektu na kilkadziesiąt lat przed uderzeniem w Ziemię, pozostanie zatem sporo czasu na opracowanie i wdrożenie systemu obrony.

Najczęściej rozważanym scenariuszem jest zmiana trajektorii takiego obiektu, czy to poprzez pomalowanie go farbą zmieniającą sposób, w jaki będzie rozgrzewał się od Słońca, czy dołączenie do niego urządzenia, stopniowo spychającego go z kursu czy to rozbicie o jego powierzchnię pojazdu lub materiału wybuchowego. Rozbijanie samej asteroidy jest natomiast bardzo ryzykowne, gdyż na Ziemię mógłby spaść cały deszcz odłamków, a więc powierzchnia zniszczeń będzie znacznie większa. Ponadto trajektorii takich fragmentów nie da się przewidzieć.

Znacznie gorzej wygląda sytuacja w przypadku mniejszych obiektów. Większości z nich nie znamy, a jeśli będziemy mieli szczęście i zauważymy taki obiekt przed wejściem w atmosferę Ziemi, to będzie to na dni lub tygodnie przed upadkiem.
Patrick K. King z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa i Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) oraz jego koledzy z LLNL – Megan Syal, David Dearborn, Robert Managan, J. Owen i Cody Raskin – poinformowali na łamach Acta Astronautica o wynikach symulacji zniszczenia niewielkiego obiektu kosmicznego za pomocą broni atomowej.

King i jego zespół uważają, że użycie broni atomowej byłoby dobrą strategią obrony przed niewielkim późno wykrytym obiektem zagrażającym Ziemi. Na zmianę trajektorii takich późno wykrytych obiektów nie będzie bowiem czasu. W swoich obliczeniach naukowcy skupili się na zbadaniu, w jaki sposób asteroidy o różnych orbitach i różnych prędkościach zachowają się po rozbiciu. Przyjęto przy tym, że zagraża nam asteroida o kształcie podobnym do Bennu i średnicy 100 metrów, czyli ok. 1/5 średnicy Bennu.

Analizy przeprowadzono dla pięciu różnych orbit asteroidy, która na dwa miesiące przed przewidywanym uderzeniem w Ziemię zostałaby trafiona 1-megatonową głowicą atomową. Z obliczeń wynika, że w takim przypadku udałoby się co najmniej 1000-krotnie zmniejszyć masę materiału, który spadnie na planetę. Innymi słowy, 99,9% masy minie planetę. Inaczej wyglądałaby sytuacja, w przypadku większej asteroidy. W jej wypadku eksplozja nie spowodowałaby tak dużego rozproszenia materiału, ale i tak aż 99% jej masy ominęłaby Ziemię. Jednak pod warunkiem, że asteroidę zniszczono by na 6 miesięcy przed uderzeniem w planetę.

Jeśli chcemy ocenić skutki takiego postępowania, to musimy modelować orbity wszystkich fragmentów powstałych w wyniku rozbicia asteroidy. To daleko trudniejsze niż modelowanie orbity pojedynczego obiektu, stopniowo spychanego z kursu, mówi King. Musimy jednak poradzić sobie z tymi obliczeniami, jeśli chcemy oszacować szanse powodzenia strategii polegającej na rozbiciu asteroidy.

Naukowcy podkreślają, że najważniejszym efektem ich pracy jest wykazanie, iż użycie broni atomowej do rozbicia asteroidy to bardzo efektywna metoda obrony na ostatnią chwilę. Skupiliśmy się na obronie ostatniej szansy, czyli na sytuacji, gdy rozbijamy asteroidę na krótko przed jej uderzeniem. W sytuacjach zaś, gdy mamy dużo czasu – dziesiątki lat – znacznie lepiej użyć takiego ładunku do zepchnięcia asteroidy z kursu, stwierdza King.

Jeśli zauważymy niebezpieczny obiekt zmierzający w kierunku Ziemi i będzie zbyt późno, by zmienić jego kurs, najlepszym obecnie rozwiązaniem jest rozbić go tak, by większość fragmentów ominęła Ziemię. Tutaj jednak problem się komplikuje. Jeśli rozbijemy asteroidę na kawałki, powstanie chmura odłamków, z których każdy będzie miał własną orbitę wokół Słońca, a ponadto wchodzą tutaj w grę też oddziaływania grawitacyjne zarówno pomiędzy nimi jak i pomiędzy nimi a planetami. Taka chmura będzie miała tendencję do rozciągania się na zakrzywiony strumień rozciągający się wzdłuż oryginalnej trajektorii asteroidy. Od tego, jak szybko się ona rozproszy zależy, jak wiele fragmentów spadnie na Ziemię, dodaje J. Owen.

Jak już informowaliśmy, na rok 2024 NASA planuje test kosmicznego impaktora. Skądinąd jednak wiadomo, że rozbijanie asteroid to niełatwe zadanie i obrona przed nimi może być trudniejsza niż się wydaje.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli to obiekt zwarty to tak, ale zważywszy na to, że asteroidy to często zlepieńce, rozbijanie może zadziałać tak jak strzał z pistoletu w kupę piasku.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA uruchomiła system monitoringu asteroid nowej generacji. Dzięki niemu Agencja lepiej będzie mogła ocenić zagrożenie, jakie dla naszej planety stwarzają poszczególne asteroidy.  Obecnie znamy 27 744 asteroid bliskich Ziemi. Jest wśród nich 889 obiektów o średnicy przekraczającej 1 km i 9945 asteroid o średnicy ponad 140 metrów. Jednak w najbliższym czasie ich liczba znacznie się zwiększy. Stąd potrzeba doskonalszego algorytmu oceny zagrożenia.
      W ciągu najbliższych lat prace rozpoczną nowocześniejsze, bardziej zaawansowane teleskopy. Można się więc spodziewać szybkiego wzrostu liczy nowo odkrytych asteroid, których orbity trzeba będzie obliczyć i nadzorować.
      W kulturze popularnej asteroidy są często przedstawiane jako obiekty chaotyczne, gwałtownie zmieniające kurs i zagrażające Ziemi. W rzeczywistości jednak są niezwykle przewidywalne i krążą wokół Słońca po znanych orbitach.
      Czasem jednak z obliczeń wynika, że orbita asteroidy znajdzie się blisko Ziemi. Wówczas, ze względu na niewielkie niepewności co do dokładnej pozycji asteroidy, nie można całkowicie wykluczyć uderzenia. Astronomowie używają się złożonych systemów monitorowani i obliczania orbit, które automatycznie obliczają ryzyko zderzenia asteroidy z Ziemią.
      Należące do NASA Center for Near Earth Object Studies (CNEOS) oblicza orbity dla każdej znanej asteroidy i przekazuje dane do Planetary Defense Coordinatio Office (PDCO). Od 2002 roku CNEOS wykorzystuje w tym celu oprogramowanie Sentry.
      Pierwsza wersja Sentry to bardzo dobre oprogramowanie, które działa od niemal 20 lat. Wykorzystuje bardzo sprytne algorytmy. W czasie krótszym niż godzina potrafi z dużym prawdopodobieństwem ocenić ryzyko zderzenia z konkretną asteroidą w ciągu najbliższych 100 lat, mówi Javier Roa Vicens, który stał na czele grupy pracującej nad Sentry-II, a niedawno przeniósł się do SpaceX.
      Sentry-II korzysta z nowych bardziej dokładnych i wiarygodnych algorytmów, które potrafią obliczyć ryzyko uderzenia z dokładnością wynoszącą ok. 5 na 10 000 000. Ponadto bierze pod uwagę pewne elementy, których nie uwzględniało Sentry.
      Gdy asteroida wędruje w Układzie Słonecznym, o jej orbicie decyduje przede wszystkim oddziaływanie grawitacyjne Słońca. Wpływ na jej orbitę ma też grawitacja planet. Sentry z dużą dokładnością potrafi obliczyć wpływ sił grawitacyjnych, pokazując, w którym miejscu przestrzeni kosmicznej asteroida znajdzie się za kilkadziesąt lat. Jednak Sentry nie uwzględnia sił innych niż grawitacja. A najważniejszymi z nich są siły oddziałujące na asteroidę w wyniku ogrzewania jej przez Słońce.
      Asteroidy obracają się wokół własnej osi. Zatem są ogrzewane przez Słońce z jednej strony, następnie ogrzana strona odwraca się od Słońca i stygnie. Uwalniana jest wówczas energia w postaci promieniowania podczerwonego, która działa jak niewielki, ale stały napęd. To tzw. efekt Jarkowskiego. Ma on niewielki wpływ na ruch asteroidy w krótki terminie, jednak na przestrzeni dekad i wieków może znacząco zmienić orbitę asteroidy. Fakt, że Sentry nie potrafił automatycznie uwzględniać efektu Jarkowskiego był poważnym ograniczeniem. Za każdym razem, gdy mieliśmy do czynienia z jakimś szczególnym przypadkiem – jak asteroidy Apophis, Bennu czy 1950 DA – musieliśmy ręcznie dokonywać skomplikowanych długotrwałych obliczeń. Dzięki Sentry-II nie będziemy musieli tego robić, mówi Davide Farnocchia, który pracował przy Sentry-II.
      Ponadto oryginalny algorytm Sentry miał czasem problemy z określeniem prawdopodobieństwa kolizji, gdy orbita asteroidy miała znaleźć się niezwykle blisko Ziemi. Na takie asteroidy w znaczący sposób wpływa grawitacja planety i w takich przypadkach gwałtownie rosła niepewność co do przyszłej orbity asteroidy po bliskim spotkaniu z Ziemią. Sentry mógł mieć wówczas problemy i konieczne było przeprowadzanie ręcznych obliczeń i wprowadzanie poprawek. W Sentry-II nie będzie tego problemu. Co prawda takie szczególne przypadki stanowią obecnie niewielki odsetek wszystkich obliczeń, ale spodziewamy się, że po wystrzeleniu przez NASA misji NEO Surveyor i uruchomieniu Vera C. Rubin Observatory, ich liczba wzrośnie, musimy więc być przygotowani, mówi Roa Vicens.
      NASA zdradza również, że istnieje zasadnicza różnica w sposobie pracy Sentry i Sentry-II. Dotychacz gdy teleskopy zauważyły nieznany dotychczas obiekt bliski Ziemi astronomowie określali jego pozycję na niebie i wysyłali dane to Minor Planet Center. Dane te były wykorzystywane przez CNEOS do określenia najbardziej prawdopodobnej orbity asteroidy wokół Słońca. Jednak, jako że istnieje pewien margines niepewności odnośnie obserwowanej pozycji asteroidy wiadomo, że orbita najbardziej prawdopodobna nie musi być tą prawdziwą. Rzeczywista orbita asteroidy mieści się w znanych granicach niepewności pomiarowej.
      Sentry, by obliczyć prawdopodobieństwo zderzenia z Ziemią, wybierał zestaw równomiernie rozłożonych punktów w obszarze niepewności pomiarowej, uwzględniając przy tym jednak tę część obszaru, w której z największym prawdopodobieństwem znajdowały się orbity zagrażające Ziemi. Każdy z punktów reprezentował nieco inną możliwą rzeczywistą pozycję asteroidy. Następnie dla każdego z nich algorytm określał orbitę asteroidy w przyszłości i sprawdzał, czy któraś z nich przebiega blisko Ziemi. Jeśli tak, to skupiał się na tej orbicie, wyliczając dla niej prawdopodobieństwo uderzenia.
      Sentry-II działa inaczej. Wybiera tysiące punktów rozłożonych na całym obszarze niepewności pomiarowej. Następnie sprawdza, które z możliwych punktów w całym regionie są powiązane z orbitami zagrażającymi Ziemi. Innymi słowy, Sentry-II nie jest ograniczony założeniami dotyczącymi tego, gdzie na obszarze marginesu błędu pomiarowego mogą znajdować się orbity najbardziej zagrażające Ziemi. Bierze pod uwagę cały obszar, dzięki czemu może wyłapać też bardzo mało prawdopodobne scenariusze zderzeń, które mogły umykać uwadze Sentry.
      Farnocchia porównuje to do szukania igły w stogu siana. Igły to możliwe zderzenia, a stóg siana to cały obszar błędu pomiarowego. Im większa niepewność odnośnie pozycji asteroidy, tym większy stóg siana, w którym trzeba szukać. Sentry sprawdzał stóg siana wielokrotnie, szukając igieł wzdłuż pojedynczej linii przebiegającej przez cały stóg. Sentry-II nie korzysta z żadnej linii. Szuka w całym stogu.
      Sentry-II to olbrzymi postęp w dziedzinie zidentyfikowania nawet najmniej prawdopodobnych scenariuszy zderzenia wśród olbrzymiej liczby wszystkich scenariuszy. Gdy konsekwencje przyszłego uderzenia asteroidy mogą być naprawdę katastrofalne, opłaca się poszukać nawet tych mało prawdopodobnych scenariuszy, mówi Steve Chesley, który stał na czele grupy opracowującej Sentry i pomagał przy pracy nad Sentry-II.
      Szczegółowy opis Sentry-II znajdziemy na łamach The Astronomical Journal.
      Poniższy film pokazuje zaś w jaki sposób określono orbitę asteroidy Bennu z uwzględnieniem sił grawitacyjnych i niegrawitacyjnych.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół naukowców z Wielkiej Brytanii, Australii i USA opisuje na łamach Nature Astronomy wyniki swoich badań nad asteroidami, z których wynika, że ważnym źródłem wody dla formującej się Ziemi był kosmiczny pył. A w procesie powstawania w nim wody główną rolę odegrało Słońce.
      Naukowcy od dawna szukają źródeł wody na Ziemi. Jedna z teorii mówi, że pod koniec procesu formowania się naszej planety woda została przyniesiona przez planetoidy klasy C. Już wcześniej naukowcy analizowali izotopowy „odcisk palca” planetoid typu C, które spadły na Ziemię w postaci bogatych w wodę chondrytów węglistych. Jeśli stosunek wodoru do deuteru byłby w nich taki sam, co w wodzie na Ziemi, byłby to silny dowód, iż to właśnie one były źródłem wody. Jednak uzyskane dotychczas wyniki nie są jednoznaczne. Woda zawarta w chondrytach w wielu przypadkach odpowiadała wodzie na Ziemi, jednak w wielu też nie odpowiadała. Częściej jednak ziemska woda ma nieco inny skład izotopowy niż woda w chondrytach. To zaś oznacza, że oprócz nich musi istnieć w Układzie Słonecznym co najmniej jeszcze jedno źródło ziemskiej wody.
      Naukowcy pracujący pod kierunkiem specjalistów z University of Glasgow przyjrzeli się teraz planetoidom klasy S, które znajdują się bliżej Słońca niż planetoidy C. Przeanalizowali próbki pobrane z asteroidy Itokawa i przywiezione na Ziemię w 2010 roku przez japońską sondę Hayabusa. Dzięki najnowocześniejszym narzędziom byli w stanie przyjrzeć się strukturze atomowej poszczególnych ziaren próbki i zbadać pojedyncze molekuły wody. Wykazali, że pod powierzchnią Itokawy, w wyniku procesu wietrzenia, powstały znaczne ilości wody. Odkrycie to wskazuje, że w rodzącym się Układzie Słonecznym pod powierzchnią ziaren pyłu tworzyła się woda. Wraz z pyłem opadała ona na Ziemię, tworząc z czasem oceany.
      Wiatr słoneczny to głównie strumień jonów wodoru i helu, które bez przerwy przepływają przez przestrzeń kosmiczną. Kiedy jony wodoru trafiały na powierzchnię pozbawioną powietrza, jak asteroida czy ziarna pyłu, penetrowały ją na głębokość kilkudziesięciu nanometrów i tam mogły wpływać na skład chemiczny skład i pyłu. Z czasem w wyniku tych procesów jony wodoru mogły łączyć się z atomami tlenu obecnymi w pyle i skałach i utworzyć wodę.
      Co bardzo ważne, taka woda pochodząca z wiatru słonecznego, składa się z lekkich izotopów. To zaś mocno wskazuje, że poddany oddziaływaniu wiatru słonecznego pył, który opadł na tworzącą się Ziemię, jest brakującym nieznanym dotychczas źródłem wody, stwierdzają autorzy badań.
      Profesor Phil Bland z Curtin University powiedział, że dzięki obrazowaniu ATP (Atom Probe Tomography) możliwe było uzyskanie niezwykle szczegółowego obrazu na głębokość pierwszych 50 nanometrów pod powierzchnią ziaren pyłu Itokawy, który okrąża Słońce w 18-miesięcznych cyklach. Dzięki temu zobaczyliśmy, że ten fragment zwietrzałego materiału zawiera tyle wody, że po przeskalowaniu było by to około 20 litrów na każdy metr sześcienny skały.
      Z kolei profesor John Bradley z University of Hawai‘i at Mānoa przypomniał, że jeszcze dekadę temu samo wspomnienie, że źródłem wody w Układzie Słonecznym może być wietrzenie skał spowodowane wiatrem słonecznym, spotkałoby się z niedowierzaniem. Teraz wykazaliśmy, że woda może powstawać na bieżąco na powierzchni asteroidy, co jest kolejnym dowodem na to, że interakcja wiatru słonecznego z pyłem zawierającym tlen prowadzi do powstania wody.
      Pył tworzący mgławicę planetarną Słońca był poddawany ciągłemu oddziaływaniu wiatru słonecznego. A z pyłu tego powstawały planety. Woda tworzona w ten sposób jest zatem bezpośrednio związana z wodą obecną w układzie planetarnym, dodają autorzy badań.
      Co więcej, odkrycie to wskazuje na obfite źródło wody dla przyszłych misji załogowych. Oznacza to bowiem, ze woda może znajdować się w na pozornie suchych planetach. Jednym z głównych problemów przyszłej załogowej eksploracji kosmosu jest problem znalezienia wystarczających ilości wody. Sądzimy, że ten sam proces wietrzenia, w wyniku którego woda powstała na asteroidzie Itokawa miał miejsce w wielu miejscach, takich jak Księżyc czy asteroida Westa. To zaś oznacza, że w przyszłości astronauci będą mogli pozyskać wodę wprost z powierzchni planet, dodaje profesor Hope Ishii.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj o godzinie 7:21 czasu polskiego z Vandenberg Space Force Base w Kalifornii wystartowała DART (Double Asteroid Redirection Test), pierwsza w historii misja, której celem jest sprawdzenie technologii obrony Ziemi przed asteroidami. W jej ramach pojazd kosmiczny zderzy się z asteroidą. Celem testu jest lekka zmiana orbity asteroidy i zbadanie tej zmiany za pomocą naziemnych teleskopów.
      Inżynierowie z NASA chcą sprawdzić, czy ich pojazd jest w stanie samodzielnie podlecieć do wybranej asteroidy i uderzyć w nią tak, by zmienić jej trasę w pożądany sposób. Dzięki testowi specjaliści zdobędą dane, które przydadzą się do obrony Ziemi, gdybyśmy kiedyś wykryli rzeczywiste zagrożenie.
      Na pokładzie DART znalazł się też niewielki satelita LICIACube Włoskiej Agencji Kosmicznej. Zostanie on uwolniony zanim DART uderzy w asteroidę. LICIACube sfotogafuje zderzenie oraz chmurę materiału, która w jego wyniku powstanie.
      Celem DART jest niezagrażająca Ziemi niewielka asteroida Dimorphos o średnicy ok. 160 metrów, krążąca wokół większej asteroidy Didymos (ok. 780 m średnicy). W cztery lata po uderzeniu DART asteroidy odwiedzi misja Hera Europejskiej Agencji Kosmicznej, która zbada krater powstały w wyniku uderzenia oraz określi masę Dimorphosa.
      DART będzie pierwszym testem tzw. impaktora kinetycznego. To technika polegająca na celowym rozbiciu pojazdu o asteroidę, by zmienić jej trajektorię. Sądzimy, że obecnie jest to najbardziej zaawansowana technologicznie metoda obrony Ziemi. Dzięki niej poprawimy modele komputerowe dotyczące wpływu impaktora kinetycznego na asteroidę. Przyda się nam to w przyszłości, gdy Ziemi naprawdę będzie coś zagrażało, mówi Lindley Johnson, pierwszy w historii Planetary Defense Officer.
      Dimorphos i Didymos zbliżą się do Ziemi w przyszłym roku. Pomiędzy 26 września a 1 października DART ma przechwycić asteroidy i rozbić się o Didymosa pędząc w chwili zderzenia z prędkością 21 500 km/h.
      W chwili uderzenia układ Didymos-Dimorphos będzie znajdował się w odległości 11 milionów kilometrów od Ziemi. To dość blisko, dzięki czemu można będzie zaobserwować zmianę orbity Dimorphosa wokół Didymosa. Test nie niesie żadnego zagrożenia dla naszej planety. Siła uderzenia będzie zbyt mała, by rozbić Dimorphosa, a uderzenie tylko przybliży mniejszą asteroidę do większej. Ponadto zgodnie z najnowszymi obliczeniami, orbita Didymosa nie przetnie się z orbitą Ziemi w żadnym punkcie w najbliższej przyszłości.
      Dotychczas nie znaleźliśmy żadnej dużej asteroidy, która stanowiłaby zagrożenie dla Ziemi. Jednak nie przestajemy szukać. Naszym celem jest znalezienie takiego obiektu na całe lata albo i dekady, zanim uderzy w naszą planetę. Wówczas będziemy mogli zmienić jego kurs za pomocą technologii podobnej do DART, mówi Lindley Johnson, oficer ds. obrony planetarnej w NASA.
      DART to tylko jeden z elementów prac prowadzonych przez NASA w ramach programu obrony Ziemi. Przygotowujemy też Near-Earth Object Surveyor Mission. To teleskop kosmiczny pracujący w paśmie podczerwieni, który ma wystartować jeszcze w obecnej dekadzie. Znakomicie zwiększy on możliwości wyszukiwania i charakteryzowania potencjalnie niebezpiecznych obiektów znajdujących się w odległości do około 50 milionów kilometrów od orbity Ziemi.
      Technologia kinetycznego impaktora to jedno z proponowanych rozwiązań obrony Ziemi przed planetami. Więcej o programie ochrony Ziemi pisaliśmy w artykułach Znamy już ponad 10 000 NEO oraz Szef NASA zaleca modlitwę. Ostatnio zaś przeprowadzono wyliczenia, z których dowiadujemy się, że broń atomowa może uchronić Ziemię przed asteroidami. Jednak z innych badań wynika, że obronienie Ziemi będzie trudniejsze, niż dotychczas sądziliśmy.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...