Какова наша планетарная защитная способность против объекта, уничтожающего земную жизнь?

Во-первых, небольшое отступление о кометах : кома или «волосы» (это дословный классический греческий перевод) кометы действительно очень, очень длинны, но они также невероятно разрежены (не густы). Что еще более важно, весь материал, находящийся в коме, выбрасывается из кометы солнечным ветром; это не значит, что комета ударит нас вместе со всем материалом хвоста. Ядро или ядро ​​кометы обычно имеет диаметр в несколько десятков километров.

Более того, важен не столько объем или состав объекта, сколько его масса. Масса - это то, с чем будет трудно иметь дело. (Это также большая часть того, что повредит нам при ударе. Скорость также имеет значение.)

Отправляясь по ссылке, предоставленной Гедипанком , общая стратегия состоит не в том, чтобы взорвать потенциальный ударник, а в том, чтобы отклонить его. По сравнению с размером земной орбиты Земля и любой потенциальный ударный элемент исчезающе малы, и не потребуется большого изменения курса, чтобы они не попали друг в друга. Отклонение проще по сравнению с размером целевого объекта и с меньшей вероятностью откалывает осколки, которые все равно попадут в нас.

Один из способов изменить курс — удар или серия ударов космического корабля. Две идеи, которые, по-видимому, преследует НАСА, — это кинетическое воздействие — использование самого космического корабля в качестве пули — и ядерное оружие . (Что касается химических взрывчатых веществ, то я предполагаю, что они не дают большей отдачи от тоннажа по сравнению с простой перевозкой большего количества топлива и увеличением ускорения космического корабля.) Из них ядерное оружие немного более мощное и, кажется, является единственное, что, по мнению НАСА, может отклонить астероид диаметром более 1 км. Однако они сопровождаются всеми политическими соображениями, которые вы ожидаете от таких фраз, как «запустить ядерное оружие в космос» и «взорвать ядерное оружие на приближающихся астероидах». Также Брюс Уиллис может быть вовлечен , и вы никогда этого не забудете.

Другой метод изменения курса — делать это постепенно. Выигрышным предложением здесь, кажется, является « гравитационный тягач », который, по сути, состоит в том , чтобы летать на космическом корабле очень близко к астероиду в течение длительного периода времени (от лет до десятилетий) и использовать его гравитацию для мягкого движения астероида в заданном направлении. Преимущество состоит в том, что, поскольку астероиду не передается тяга напрямую, его состав и центр масс не имеют значения; эта техника будет работать на так называемых " сваях щебня "", который мог бы сломаться от удара или прямой тяги. Кроме того, поскольку величина тяги настолько мала, операторы имеют большой точный контроль над тем, где заканчивается астероид. Наконец, есть преимущество в том, что перехват астероидов и обращение двигателя вокруг это то, что мы сделали , хотя и не за то количество времени, которое требуется. Недостатком является то, что требуется время, как с точки зрения достаточно раннего обнаружения, так и с точки зрения обеспечения того, чтобы с вашим космическим кораблем ничего не случилось за это время (казалось бы, что несколько кораблей быть предусмотрительным, наряду с большим запасом на ошибку.)

Третий вариант — лазерная абляция импактора. Теория, лежащая в основе этого, заключается в следующем. Когда в объект попадает лазер, небольшая часть его поверхности поглощает тепло и обычно превращается в плазму. Эта плазма расширяется практически равномерно во всех направлениях. Плазма, расширяющаяся обратно к объекту, придает объекту силу. Следовательно, лазер можно использовать для (очень) постепенного перемещения объекта в заданном направлении. Преимущество здесь в том, что лазер может оставаться на Земле, а не лететь к астероиду (космические путешествия крайне неэффективны с энергетической точки зрения). Недостатки в том, что это медленно, это никогда не демонстрировалось на такой удаленной цели, и, конечно, когда все сказано и сделано, у вас есть гигантская лазерная установка, за которой нужно следить.

Наблюдательность и предвидение решают все

Все зависит от того, насколько рано вы сможете его обнаружить. Это резко меняет реакцию и шансы на успех. К счастью, орбитальная механика, как правило, хорошо изучена, поэтому, если вы сможете обнаружить объект на ранней стадии, вы сможете предсказать, возможно, даже на века, столкнется ли этот объект с Землей.

Раннее обнаружение не только дает вам больше времени для реагирования, но и имеет то преимущество, что усилия, необходимые для смещения чего-либо с траектории, намного меньше для объектов, которые находятся далеко или требуют много времени, чтобы добраться до нас. Малейший толчок будет иметь минимальный эффект за короткий промежуток времени, но в течение длительного времени будет иметь гораздо больший эффект.

Так:

• Если он велик и находится в нескольких десятилетиях от столкновения с Землей: даже самый маленький толчок изменит его траекторию с годами. Действуя (относительно) быстро, мы можем послать на него зонд с ядерным устройством (что мы уже можем сделать), а затем взорвать его, чтобы подтолкнуть.

• Если до столкновения с Землей остался всего год: в зависимости от перемещаемой массы вам необходимо соразмерно увеличить мощность вашего устройства.

• Если до него осталось всего несколько дней: ваши шансы становятся минимальными, вы можете сделать все, чтобы предотвратить воздействие, и вам, возможно, придется принять меры для выживания.

Во всех сценариях лучшее, что вы можете сделать, это обнаружить его как можно раньше. Это означает в основном больше телескопов, откалиброванных специально для обнаружения объектов, которые могут находиться на пути столкновения, и бдительности. Офис планетарной защиты НАСА и связанная с ним сеть телескопов по всему миру созданы именно для этой цели.

Редактировать - для ясности, структура PDO НАСА такова: Как видите, подавляющее большинство функций PDO просто в наблюдении по вышеуказанным причинам.

Я не могу найти первоисточник, который, я думаю, является либо статьей NatGeo, либо PopSci, но вот источник, который дает некоторые (немного сумасшедшие) методы предотвращения астероидов. Здесь я рассмотрю самые сумасшедшие из них, которые еще не были упомянуты.

Выкуси

Мы можем остановить астероиды, поедая их роботами. Идея довольно проста: роботы, посланные к астероиду, могут перемалывать поверхность и выбрасывать разбитые камни в другом направлении. Выброс массы уменьшит размер астероида, но, что более важно, изменит путь астероида. При достаточном заблаговременном предупреждении астероид может быть направлен к солнцу или выброшен за пределы Солнечной системы.

Нарисуй это

Что вы сделаете с гигантским астероидом, летящим по курсу столкновения с вашей планетой? Сделайте его праздничным! Наливая краску на астероид, солнечный свет будет отражаться от поверхности. Этот крошечный толчок может фактически сдвинуть астероид с его курса к Земле, но этот метод кажется намного медленнее, чем первый. Тем не менее, смотреть в телескоп и видеть астероид с надписью «Ударь меня» на нем звучит довольно круто.

Рам это

В худшем случае столкнуть жертвенный космический шаттл в приближающийся астероид — вполне осуществимая идея, даже если она не такая крутая, как ответ @Muze. Лучшим вариантом, вероятно, является отправка корабля навстречу астероиду и его постоянное отталкивание от курса, чтобы вам не пришлось иметь дело со всеми смертоносными осколками, оставшимися от внезапного удара.

Собирая воедино некоторые части других ответов и уделяя особое внимание требованиям «текущей технологии» OP, у нас на самом деле есть очень ограниченный набор инструментов для работы.

Обнаружение объектов и угроз в дальнем космосе — первоочередная задача: пока мы не знаем, что они приближаются, мы ничего не можем с этим поделать. Существует несколько групп, наблюдающих за объектами, находящимися на орбитах, пересекающих Землю. Лучшим первым шагом было бы поместить их в единую организацию, которая обеспечит непрерывный мониторинг, а также выявит и закроет пробелы в возможностях наблюдения либо за счет развертывания большего количества ресурсов, либо за счет других (телескопов). способные вести наблюдение на разных длинах волн, радары дальнего космоса и так далее). На самом деле это может стать одной из задач предлагаемых Космических сил США .

Как только цель определена, нам нужно найти способ отклонить ее. Поскольку велика вероятность того, что объект будет маленьким, темным и движется очень быстро, его можно обнаружить, имея лишь небольшое окно для реакции. в этом случае использование ядерного оружия для нагрева и удаления части объекта для создания ракетоподобной тяги для изменения орбиты может быть единственно возможной защитой. Если мы думаем наперед, то можно создать ядерные боеголовки, которые могут концентрировать большую часть своей энергии в узком направлении, подобно тому, как традиционная кумулятивная боеголовка может концентрировать взрывную энергию бризантных взрывчатых веществ в узкой струе. Проект был задуман в 1960-х годах под названием CASABA Howitzer.. Готовые боеголовки, использующие эти принципы, будут более эффективно фокусировать энергию ядерного взрыва на цели, поэтому они могут быть меньше и легче для ракеты (или нести несколько боеголовок, если это желательно).

Наконец, нам понадобится большая и мощная ракета, чтобы доставить боеголовки к цели. В настоящее время лучшим вариантом было бы связаться со SpaceX для получения Falcon Heavy . В настоящее время это самая большая и самая мощная ракета из находящихся на вооружении, что дает нам множество вариантов межпланетных орбит для перехвата, а также это единственная ракета, построенная по существу на конвейере, поэтому ее можно быстро заказать и собрать, при условии, что ни у кого нет ракеты. уже где-то в резерве.

Таким образом, порядок событий будет следующим: наблюдение за целью и расчет параметров орбиты. Подготовьте контракт со SpaceX на постройку и подготовку Falcon Heavy. ВВС США или другие ядерные силы готовят одну или несколько боеголовок на ракетном автобусе для сопряжения с Falcon Heavy и готовят бортовые компьютеры.

Как только сборка собрана, она запускается под контролем космических сил, которые обеспечивают направление ракетного автобуса к месту встречи, выбирают оптимальное время и место для запуска боеголовки и выпускают ее из автобуса. После взрыва проводятся наблюдения и, при необходимости, проводятся вторичные взрывы, чтобы убедиться, что объект отклоняется достаточно далеко от курса, чтобы не попасть в Землю. Ракетный автобус продолжит движение по своей орбите, и, если какие-либо боеголовки не будут использованы в миссии, вероятно, взорвется, чтобы предотвратить их восстановление когда-нибудь в будущем.

Итак, в обозримом будущем именно так будет выглядеть миссия по отклонению астероида.

Отредактируйте, чтобы добавить (просто так!): запуск будет звучать так.

Ударьте его астероидом, пока он еще далеко от нас.

Чтобы сделать это, мы должны были бы иметь много уведомлений, вероятно, десятилетий. Но, учитывая размер блуждающей луны, это может быть неплохим предположением.

Мы бы сравнили орбиту блуждающей луны вокруг Солнца с астероидами, которые мы считаем подвижными и у которых есть орбиты, которые мы можем настроить для пересечения с блуждающей луной. Если нам повезет, и это взаимодействие произойдет достаточно далеко от Земли, тогда мы сможем выполнить миссию по корректировке орбиты астероида так, чтобы он столкнулся с Луной и тем самым избежал столкновения Луны с Землей.

(Мой ответ будет предполагать, что мы обнаружили указанный объект, разрушающий Землю, достаточно рано, чтобы иметь возможность реализовать приведенные ниже решения.)

С нашей нынешней технологией у нас есть две возможности: уничтожить или отклонить.

Существует два способа уничтожения приближающегося к Земле пространственного объекта, в зависимости от его состава и массы:

• Кинетическое воздействие: отправляйте зонд на курс столкновения с объектом, вычисляя орбитальный путь и угол столкновения, чтобы максимизировать относительную скорость, чтобы разбить объект на безвредные осколки. Зонд должен иметь достаточную массу, чтобы собрать достаточно кинетической энергии для достижения этого результата.

Японское космическое агентство JAXA только что успешно вывело зонд на орбиту астероида шириной 1 км, довольно быстро движущегося в космосе, отправило три марсохода на его поверхность, чтобы исследовать и сфотографировать его, и через несколько лет зонд доставит образцы с астероида.

• Взрыв: То же, что и выше, за исключением того, что зонд оснащен мощным взрывчатым веществом; текущие планы космических агентств требуют атомной боеголовки; чтобы испарить большую часть объекта, а остальное разбить на мелкие кусочки, безвредные для Земли и сгоревшие в атмосфере.

Есть также два способа отклонить объект, разрушающий Землю, в зависимости от его состава и массы:

• Деструктивный способ: отправьте зонд, чтобы ударить или взорвать объект, фактически отталкивая его в сторону.

Единственным недостатком этого метода является то, что на данный момент вы не можете очень точно предсказать новую траекторию, хотя «вдали от Земли» было бы достаточно для всех, и есть риск, что некоторые обломки все еще будут двигаться к Земле, возможно, некоторые из них. которые достаточно велики, чтобы нанести некоторые повреждения.

• Неразрушающий способ: посадите один или несколько зондов на объект и используйте какие-то средства, чтобы оттолкнуть его.

Самый простой способ — использовать собственные двигатели зонда, чтобы мягко вытолкнуть объект на новую орбиту. При постоянном ускорении в течение определенного периода времени спутник может отодвинуть от Земли даже объект шириной в километр.

Другой способ сделать это — привязать к объекту солнечный парус и позволить солнцу сделать всю работу. Это будет медленнее, чем с двигателями зонда, но в конце концов объект будет выброшен за пределы Солнечной системы и никогда не вернется.

Это те решения, которые у нас есть на данный момент. Размер не будет проблемой, до определенного момента, если деньги не ограничены. Даже объект размером с Луну, если он будет обнаружен достаточно рано, а он будет обнаружен рано, будь то профессиональные астрономы или любители, может быть отброшен, если сотни зондов приземлятся с одной и той же стороны, и все зонды оттолкнут его. Что-то похожее по размеру с Землей может быть слишком большим для нас, чтобы справиться с ним в данный момент.

Я не согласен с некоторыми из ваших терминов в этом вопросе; Земля никогда не разрушалась, нас бы здесь не было, иногда устоявшаяся экосистема получает хороший пинок, вот и все. Все, что действительно способно уничтожить планету, должно обладать кинетической энергией примерно 2,5x10 ³² Дж, что равно общему выходу солнечной энергии примерно за 4 месяца. Нечто с такой большой энергией либо слишком велико, либо движется слишком быстро, чтобы мы могли заметить его приближение до того, как оно ударит. Кинетическая энергия равна 1/2mv ² , где m — масса объекта, а v — его скорость:

• Насколько я помню, максимальная относительная скорость объекта внутри нашей Солнечной системы составляет примерно 11 мс ^-1 , в результате чего мы получаем объект весом 4,1x10 ²⁷ тонн, что чуть более чем в два раза превышает массу Солнца, и если это комета с удельный вес 0,6 (что является средним для наблюдаемых объектов) на самом деле будет намного больше, чем (вплоть до трех раз больше) Солнца.

• Или если вместо этого мы посмотрим на среднюю комету; который весит около 8x10 ¹⁰ тонн, поэтому он должен двигаться со скоростью примерно 2,4 миллиарда мс ^-1 или в 8 раз больше скорости света, чтобы иметь такое количество энергии.

Короче говоря, хотя гораздо меньший и / или более медленный объект может убить все, что больше, чем бактерия на Земле, и его можно остановить. Все, что способно уничтожить планету на нашем пути, у нас нет шансов остановить.

Достаточно ли у нас ядерного материала, чтобы сдвинуть Луну? Я предлагаю, имея достаточно предусмотрительности и времени, мы могли бы не пытаться отправить ядерные устройства на то, что угрожает Земле, а использовать Луну, лишь немного изменив ее орбиту, рассчитывая время блока большого объекта. Ядерные заряды можно либо заранее заложить на Луне, либо вести один за другим, пока Луна и объект не совпадут.

Чтобы повысить эффективность взрыва, поместите каждый последующий ядерный снаряд в один и тот же кратер, создавая более глубокую воронку, фокусируя каждый последующий взрыв в одностороннем порядке.

Неизвестный земной убийца может оказаться в очереди на промах с Луной и немного подтолкнуть Луну с подходящим временем для блокировки.

Меня бы просто беспокоила орбита Луны. Сущность и обломки Луны столкнут на Землю или с орбиты, но все же это будет лучше, чем прямое попадание. В моем вопросе у меня было несколько фотографий, которые я добавил для иллюстрации и разместил их здесь. Грубая луна против Земли будет выглядеть так, как показано ниже. Спасибо.

На этой противоположности Земли все находится под водой.