Астероїди загрожують Землі

1. "Звездоподобние"
2. АСЗ - астероїди, які зближуються із Землею
3. Про зіткненнях
4. драма Апофіса
5. недремне око

Астероїд Іда має подовжену форму, приблизно 55 км в довжину і 22 км в ширину. У цього астероїда є маленький супутник Дактиль (на фото: світла точка праворуч) близько 1,5 км в поперечнику. фото NASA

Астероїд Ерос, на поверхню якого в 2001 році здійснив посадку космічний апарат NEAR. Фото NASA.

Орбіта астероїда Апофіс перетинає орбіту Землі. Згідно з розрахунками, 13 квітня 2029 року Апофіс пройде на відстані 35,7-37,9 тис. Км від Землі.

<

>

Уже два роки на сайті журналу "Наука і життя" www.nkj.ru працює розділ "Інтернет-інтерв'ю". На запитання читачів та відвідувачів сайту відповідають фахівці в галузі науки, техніки, освіти. Деякі інтерв'ю ми публікуємо на сторінках журналу. Пропонуємо увазі читачів статтю, підготовлену на основі Інтернет-інтерв'ю з Андрієм Михайловичем Фінкельштейном, директором Інституту прикладної астрономії РАН. Йдеться про астероїди, спостереженнях за ними і про можливу загрозу, яку несуть малі космічні об'єкти Сонячної системи. За чотирьохмільярдний історію існування наша планета не раз піддавалася ударам великих метеоритів і астероїдів. З падінням космічних тіл пов'язують відбувалися в минулому глобальні зміни клімату і вимирання багатьох тисяч видів живих істот, зокрема динозаврів.

Наскільки великий ризик зіткнення Землі з астероїдом в найближчі десятиліття і до яких наслідків таке зіткнення може привести? Відповіді на ці питання цікавлять не тільки фахівців. У 2007 році Російська академія наук спільно з Роскосмосом, Міністерством оборони РФ і іншими зацікавленими відомствами підготувала проект Федеральної цільової програми "Попередження астероїдної небезпеки". Ця національна програма покликана організувати в країні системний моніторинг потенційно небезпечних космічних об'єктів і передбачає створення національної системи раннього попередження можливої ​​астероїдної загрози і розробку засобів захисту від можливої ​​загибелі цивілізації.

Сонячна система - найбільше творіння природи. У ній зародилося життя, виник розум і розвинулася цивілізація. Сонячна система складається з восьми великих планет - Меркурія, Венери, Землі, Марса, Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна і більше 60 їхніх супутників. Між орбітами Марса і Юпітера обертаються малі планети, яких в даний час відомо більше 200 тисяч. За межами орбіти Нептуна, в так званому поясі Койпера, рухаються транснептунові карликові планети. Серед них найбільш відомий Плутон, який до 2006 року вважався, відповідно до класифікації Міжнародного астрономічного союзу, найвіддаленішої планетою Сонячної системи. Нарешті, в межах Сонячної системи рухаються комети, хвости яких створюють вражаючий ефект "зіркових дощів", ​​коли їх перетинає орбіта Землі і безліч метеорів згорає в земній атмосфері. Вся ця насичена складними рухами система небесних тіл чудово описується небесно-механічними теоріями, які надійно пророкують положення тіл в Сонячній системі в будь-який час і в будь-якому місці.

"Звездоподобние"

На відміну від великих планет Сонячної системи, значна частина яких була відома з глибокої давнини, астероїди, або малі планети, відкриті лише в XIX столітті. Першу малу планету Церера виявив в сузір'ї Тельця сицилійський астроном, директор обсерваторії в Палермо Джузеппе Піацца в ніч з 31 грудня 1800 року на 1 січня 1801 року. Розмір цієї планети становив приблизно 950 км. У період між +1802 і 1807 роками були відкриті ще три малі планети - Паллада, Веста і Юнона, орбіти яких, як і орбіта Церери, лежали між Марсом і Юпітером. Стало ясно, що всі вони представляють новий клас планет. За пропозицією англійського королівського астронома Вільяма Гершеля малі планети стали називати астероїдами, тобто "звездоподобними", оскільки в телескопи не вдавалося розрізнити диски, характерні для великих планет.

У другій половині XIX століття в зв'язку з розвитком фотографічних спостережень число виявлених астероїдів різко зросла. Стало ясно, що потрібна спеціальна служба, яка забезпечує стеження за ними. До початку Другої світової війни ця служба працювала на базі Берлінського обчислювального інституту. Після війни функцію стеження прийняв на себе Центр малих планет США, розташований в даний час в Кембриджі. Обчисленням і публікацією ефемерид (таблиць координат планет на певну дату) займався Інститут теоретичної астрономії СРСР, а з 1998 року - Інститут прикладної астрономії РАН. До теперішнього часу накопичено близько 12 мільйонів спостережень малих планет.

Понад 98% малих планет рухаються зі швидкістю 20 км / c в так званому головному поясі між Марсом і Юпітером, що представляє собою тор, на відстанях від 300 до 500 млн км від Сонця. Найбільшими малими планетами головного пояса крім уже згаданої Церери є Паллада - 570 км, Веста - 530 км, Гигея - 470 км, Давида - 326 км, Інтерамна - 317 км і Європа - 302 км. Маса всіх астероїдів, разом узятих, становить 0,04% маси Землі, або 3% маси Місяця. Зазначу, що на відміну від великих планет орбіти астероїдів відхиляються від площини екліптики. Наприклад, астероїд Паллада має нахил близько 35 град.

АСЗ - астероїди, які зближуються із Землею

У 1898 році була виявлена ​​мала планета Ерос, що обертається навколо Сонця на відстані, меншій, ніж Марс. Вона може підходити до орбіти Землі на відстань близько 0,14 а.о. (А.о. - астрономічна одиниця, рівна 149,6 млн км - середній відстані від Землі до Сонця), ближче, ніж всі відомі на той час малі планети. Такі тіла стали називати астероїдами, що зближуються із Землею (АСЗ). Деякі з них, ті, що наближаються до орбіти Землі, але не входять в глиб орбіти, складають так звану групу Амура, на ім'я їх найбільш типового представника. Інші проникають в глиб орбіти Землі і складають групу Аполлона. Нарешті, астероїди групи Атона обертаються всередині орбіти Землі, рідко виходячи за її межі. До групи Аполлона входять 66% АСЗ, і вони найбільш небезпечні для Землі. Найбільші астероїди в цій групі - Ганімед (41 км), Ерос (20 км), Бетулія, Івар і Сізіф (по 8 км).

З середини XX століття астрономи почали масово виявляти АСЗ, і зараз щомісячно відкривають десятки таких астероїдів, серед яких є і потенційно небезпечні. Наведу кілька прикладів. У 1937 році відкрили астероїд Гермес діаметром 1,5 км, який пролетів на відстані 750 тис. Км від Землі (потім його "втратили" і перевідкрити в жовтні 2003 року). В кінці березня 1989 року один з астероїдів перетнув орбіту Землі за 6 годин до того, як наша планета увійшла в цю область простору. У 1991 році астероїд пролетів на відстані 165 тис. Км від Землі, в 1993-му - на відстані 150 тис. Км, в 1996-му - на відстані 112 тис. Км. У травні 1996 року на відстані 477 тис. Км від Землі пролетів астероїд розміром 300 м, який був відкритий тільки за 4 дні до моменту його найбільшого зближення із Землею. На початку 2002 року астероїд 2001 YB5 діаметром 300 м пролетів на відстані, всього в два рази перевищує відстань від Землі до Місяця. У тому ж році астероїд 2002 EM7 діаметром 50 м, пролетівши на відстані 460 тис. Км від Землі, був виявлений тільки після того, як став від неї віддалятися. Цими прикладами список АСЗ, що викликають професійний інтерес і породжують громадське занепокоєння, далеко не вичерпаний. Цілком природно, що астрономи звертають увагу своїх колег, урядових органів та широкої публіки на те, що Земля може розглядатися як вразлива космічна мішень для астероїдів.

Про зіткненнях

Для розуміння сенсу прогнозів зіткнень і наслідків таких зіткнень необхідно мати на увазі, що зустріч Землі з астероїдом - дуже рідкісне явище. Згідно з оцінками, зіткнення Землі з астероїдами розміром 1 м відбувається щорічно, розміром 10 м - раз в сто років, 50-100 м - один раз в період від кількох сотень до тисяч років і 5-10 км - раз в 20-200 млн років . При цьому реальну небезпеку становлять астероїди, що перевищують кілька сотень метрів в поперечнику, оскільки вони практично не руйнуються при проході крізь атмосферу. Зараз на Землі відомо кілька сотень кратерів (ас-троблем - "зіркових ран") діаметрами від десятків метрів до сотень кілометрів і віком від десятків до 2 млрд років. Найбільшими з відомих є кратер в Канаді діаметром 200 км, що утворився 1,85 млрд років тому, кратер Чиксулуб в Мексиці діаметром 180 км, що утворився 65 млн років тому, і Попигайського улоговина діаметром 100 км на північ від Среднесибирского плоскогір'я в Росії, що утворилася 35,5 млн років тому. Всі ці кратери виникли в результаті падіння астероїдів діаметрами порядку 5-10 км із середньою швидкістю 25 км / с. З відносно молодих кратерів найбільш відомий кратер Беррінджер в штаті Арізона (США) діаметром 2 км і глибиною 170 м, що виник 20-50 тис. Років тому в результаті падіння астероїда діаметром 260 м зі швидкістю 20 км / с.

Середня ймовірність загибелі людини внаслідок зіткнення Землі з астероїдом або кометою порівнянна з імовірністю загибелі в авіакатастрофі і має порядок (4-5). 10-3%. Ця величина розраховується як добуток імовірності події на передбачуване число жертв. А в разі падіння астероїда число жертв може бути в мільйон разів більше, ніж при авіаційній катастрофі.

Енергія, яка виділяється при ударі астероїда діаметром 300 м, має тротиловий еквівалент 3000 мегатонн, або 200 тис. Атомних бомб, подібних до тієї, що скинута на Хіросіму. При зіткненні з астероїдом діаметром 1 км виділяється енергія з тротиловим еквівалентом 106 мегатонн, при цьому викид речовини на три порядки перевищує масу астероїда. З цієї причини зіткнення із Землею великого астероїда призведе до катастрофи глобального масштабу, наслідки якої будуть посилені руйнуваннями штучної технічного середовища.

За оцінками, серед астероїдів, що зближуються із Землею, не менше тисячі мають діаметр більше 1 км (до теперішнього часу близько половини з них вже відкрито). Число астероїдів розміром від сотень метрів до кілометра перевищує десятки тисяч.

Імовірність зіткнення астероїдів і ядер комет з океаном і морями істотно вище, ніж із земною поверхнею, оскільки океани займають понад 70% площі Землі. Для оцінки наслідків зіткнення астероїдів з водною поверхнею створені гідродинамічні моделі і програмні системи, що моделюють основні стадії удару і поширення утворюється хвилі. Експериментальні результати та теоретичні розрахунки показують, що помітні, в тому числі і катастрофічні, ефекти виникають тоді, коли розмір падаючого тіла складає більше 10% глибини океану або моря. Так, для астероїда 1950 DA розміром 1 км, зіткнення з яким може статися 16 березня 2880 року моделювання показало, що в разі його падіння в Атлантичний океан на відстані 580 км від узбережжя США хвиля заввишки 120 м за 2 години досягне пляжів Америки, а через 8 годин хвиля висотою 10-15 м дійде до берегів Європи. Небезпечним наслідком зіткнення астероїда помітних розмірів з водною поверхнею може стати випаровування великої кількості води, яка викидається в стратосферу. При падінні астероїда діаметром більше 3 км обсяг випаровується води виявиться порівнянним із загальною кількістю води, що містяться в атмосфері над тропопаузою. Цей ефект призведе до тривалого підвищення середньої температури поверхні Землі на десятки градусів і руйнування озонового шару.

Близько десяти років тому перед міжнародним астрономічним спільнотою було поставлено завдання визначити до 2008 року параметри орбіт не менше 90% АСЗ розмірами більше 1 км і почати роботи по визначенню орбіт всіх АСЗ діаметрами більше 150 м. Для цього були створені і створюються нові телескопи, оснащені сучасними високочутливими системами реєстрації та апаратно-програмними засобами передачі та обробки інформації.

драма Апофіса

У червні 2004 року в обсерваторії Кіт Пік в штаті Арізона (США) був відкритий астероїд (99942) Апофіс. У грудні того ж року його спостерігали в обсерваторії Сайдинг Спрінг (Австралія), а на початку 2005 року - знову в США. Астероїд Апофіс діаметром 300-400 м відноситься до класу астероїдів Атона. Астероїди цього класу становлять кілька відсотків від загального числа астероїдів, орбіти яких знаходяться всередині орбіти Землі і виходять за її межі в афелії (найбільш віддаленої від Сонця точці орбіти). Серії спостережень дозволили визначити попередню орбіту астероїда, і обчислення показали безпрецедентно високу ймовірність зіткнення цього астероїда з Землею в квітні 2029 року. За так званої Туринської шкалою астероїдної небезпеки рівень загрози відповідав 4; останнє означає, що ймовірність зіткнення і подальшої регіональної катастрофи становить близько 3%. Саме цим сумним прогнозом і пояснюється назва астероїда, грецьке ім'я давньоєгипетського бога Апопа ( "Руйнівник"), що живе в темряві і прагне знищити Сонце.

Драматизм ситуації було вирішено до початку 2005 року, коли були залучені нові спостереження, в тому числі і радіолокаційні, і стало ясно, що зіткнення не буде, хоча 13 квітня 2029 року астероїд пройде на відстані 35,7-37,9 тис. Км від землі, тобто на відстані геостационарного супутника. При цьому він буде видно неозброєним оком як яскрава точка з території Європи, Африки та Західної Азії. Після цього тісного зближення із Землею Апофіс перетвориться в астероїд класу Аполлон, тобто матиме орбіту, проникаючу всередину орбіти Землі. Його друге зближення із Землею відбудеться в 2036 році, при цьому ймовірність зіткнення буде дуже низька. За одним винятком. Якщо при першому зближенні в 2029 році астероїд пройде у вузькій області ( "замковій щілині") розміром 700-1500 м, яке можна порівняти з розміром самого астероїда, то гравітаційне поле Землі призведе до того, що в 2036 році астероїд з імовірністю, близькою до одиниці, зіткнеться із Землею. З цієї причини інтерес астрономів до спостережень за цим астероїдом і все більш точному визначенню його орбіти буде зростати. Спостереження астероїда дозволять задовго до моменту його першого зближення із Землею надійно оцінити ймовірність попадання в "шпарину" і в разі необхідності запобігти потраплянню за десяток років до підльоту до Землі. Зробити це можна за допомогою кінетичного ударника (запущеної з Землі "болванки" вагою 1 т, яка вдарить по астероїду і змінить його швидкість) або "гравітаційного тягача" - космічного апарату, який вплине на орбіту астероїда за рахунок свого гравітаційного поля.

недремне око

У 1996 році на парламентській асамблеї Ради Європи ухвалено резолюцію, яка вказує на реальну небезпеку для людства з боку астероїдів і комет і закликає уряди країн Європи підтримувати дослідження в цій області. Вона ж рекомендувала створити міжнародну асоціацію "Space Guard" ( "Космічна варта"), установчий акт якої підписано в Римі в тому ж році. Основне завдання асоціації - створення служби спостереження, спостереження і визначення орбіт астероїдів і комет, що зближуються із Землею.

В даний час найбільш масштабні дослідження АСЗ проводяться в США. Там організована служба, підтримувана Національним агентством з дослідження космічного простору (NASA) і Міністерством оборони США. Спостереження за астероїдами йде по декількох програмах:

- програма LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research), що здійснюється Лабораторією Лінкольна в Соккоро (Нью-Мексико) в кооперації з ВВС США на базі двох 1-метрових оптичних телескопів;

- програма NEAT (Near Earth Asteroid Tracking), що проводиться Лабораторією реактивного руху на 1-метровому телескопі на Гаваях і на 1,2-метровому телескопі обсерваторії Маунт-Паломар (Каліфорнія);

- проект Spacewatch, в якому задіяні дзеркальні телескопи діаметрами 0,9 і 1,8 м обсерваторії Кітт-Пік (Арізона);

- програма LONEOS (Lowell Observatory Near-Earth Object Search) на 0,6-метровому телескопі Ловеллской обсерваторії;

- програма СSS, здійснювана на 0,7-метровому і 1,5-метровому телескопах в Арізоні. Одночасно з цими програмами ведуться радіолокаційні спостереження за більш ніж 100

астероїдами, що зближуються із Землею, на радарах в обсерваторіях Аресібо (Пуерто-Ріко) і Голд-стоун (Каліфорнія). По суті, США в даний час грають роль загальземного форпосту по виявленню АСЗ і стеженню за ними.

В СРСР регулярні спостереження за астероїдамі, включаючі Які збліжуються Із Землею, веліся в Крімській астрофізічній обсерваторії АН СРСР (КрАО). До речі Кажучи, Довгі роки самє КрАО булу світовім рекордсменом у відкрітті Нових астероїдів. Наша країна з Розпад СРСР Втрата всі Південні астрономічні бази, на якіх веліся спостереження астероїдів (КрАО, Миколаївська Обсерваторія, Євпаторійський центр космічного зв'язку з 70-метрової планетних радаром). Починаючі з 2002 року спостереження АСЗ в России ведуть только на скромному напіваматорському 32-сантиметровому астрографі Пулковської обсерваторії. Діяльність групи пулковських астрономів викликає глибоку повагу, однак очевидно, що Росія потребує суттєвого розвитку астрономічних ресурсів для організації регулярних спостережень за астероїдами. В даний час організації Російської академії наук спільно з організаціями Роскосмоса і інших центральних органів виконавчої агентств розробляють проект Федеральної програми з проблеми астероидно-кометної небезпеки. В її рамках передбачається створення нових інструментів. В рамках Російської космічної програми заплановано створення радара на базі 70-метрового радіотелескопу Центру космічного зв'язку в Уссурійську, який також можна буде використовувати для робіт в цій галузі.

ЦНДІМаш і НВО ім. С. А. Лавочкіна запропонували проекти створення космічних систем моніторингу АСЗ. Всі вони припускають запуск космічних апаратів, оснащених оптичними телескопами із дзеркалами діаметром до 2 м, на різні орбіти - від геостаціонарних до розташованих на відстанях в десятки мільйонів кілометрів від Землі. Однак якщо ці проекти і будуть реалізовані, то тільки в рамках найбільшої міжнародної космічної кооперації.

Але ось небезпечний об'єкт виявлений, що ж робити? В даний час теоретично розглядаються кілька методів боротьби з АСЗ:

- відхилення астероїда шляхом ударного впливу на нього спеціальним космічним апаратом;

- зведення астероїда з початкової орбіти за допомогою космічного тральщика або сонячним вітрилом;

- установка малого астероїда на траєкторії великого астероїда, зближається із Землею;

- руйнування астероїда ядерним вибухом.

Всі ці методи поки ще дуже далекі від реальної інженерної проробки і теоретично є засоби боротьби з об'єктами різних розмірів, що знаходяться на різних відстанях від Землі і з різними прогнозованими датами зіткнення із Землею. Для того щоб вони стали реальними засобами боротьби з АСЗ, необхідне рішення безлічі найскладніших наукових і інженерних задач, а також узгодження ряду тонких юридичних питань, що стосуються, перш за все, можливості та умов використання ядерної зброї в далекому космосі.