Ученые нашли верный способ спасти Землю от астероидной угрозы
Земле на ее космическом пути регулярно попадаются астероиды. Человечеству — с его исчезающе краткой в геологических масштабах историей существования — пока везет. Но любая такая встреча может стать фатальной. Дабы не повторить печальную участь динозавров, разрабатываются методы планетарной защиты.
Более того, один из таких способов — удар космическим аппаратом — уже испытали на астероиде Диморф. Успех миссии DART был весьма относительным, да и применим этот подход только к сравнительно небольшим телам.
В Китае предложили куда более радикальное решение — ядерный взрыв. Подробные расчеты приведены в журнале Space: Science & Technology. Они показали, что таким образом можно отклонить астероид размером до километра, главное — вовремя его заметить.
В статье рассматриваются две схемы такой планетарной защиты:
- прямой удар космическим аппаратом, начиненным ядерной взрывчаткой;
- сценарий с предварительным кратерированием — космический аппарат доставляет к астероиду обычный проникающий снаряд, который создает глубокий кратер, туда закладывается ядерный заряд.
Первая схема проще и требует меньше времени, но точка удара практически случайна, энергия астероиду передается слабая, а к ядерному блоку предъявляются крайне жесткие требования по ударной стойкости и точности временной задержки. Вторая предполагает сложную и более длительную подготовку — но гораздо эффективнее.
Эффективность оценили в виртуальном космосе
Для оценки и того, и другого варианта составили виртуальную базу угрожающих астероидов, которым задали относительную скорость (10 км/с) и ее векторы — азимут проекции скорости на плоскость орбиты Земли (0°–360°) и наклон к плоскости эклиптики (40°–90°). Путем обратного интегрирования уравнений движения были получены библиотеки виртуальных орбит для сроков предупреждения 1 год и 20 лет.
Проанализировали, какую энергию нужно придать ракете (в форме избытка скорости относительно второй космической C3) в режиме двухимпульсного и трехимпульсного полета, чтобы устранить угрозу нашей планете.
При C3 = 30 км²/с² и скорости 10 км/с лишь 30% астероидов могут быть отклонены за срок более 50 дней. При увеличении скорости до 20 км/с все астероиды получают время отклонения свыше 30 дней, а примерно 16% — свыше 150 дней. Дальнейший прирост скорости дает незначительный выигрыш, что указывает на 20 км/с как на более рациональный проектный параметр для первой схемы.
Для второй схемы предусмотрена модель трехимпульсного перелета, позволяющая оценить влияние импульса, сообщаемого космической платформой, на охват угроз. По расчетам, ракеты с химическими (удельный импульс 300–460 с) или электрическими двигателями (4 000–10 000 с) способны устранить большую часть потенциальных угроз.
В максимальном варианте предполагается подрыв заряда мощностью три мегатонны на глубине до 30 метров. В этом случае астероид размером до километра получит дополнительную скорость до 30 см/с. Если такой импульс придать ему хотя бы за 139–332 дня, он «промахнется» мимо Земли не менее чем на 19 000 км.
Реагировать придется своевременно
На основе виртуальной базы данных дополнительно проанализирован минимальный срок предупреждения, необходимый для успешного отклонения при различных величинах прироста скорости.
- Если прирост составляет 0,5 см/с, требуется минимум 4,45 года;
- при 3 см/с — 560 дней;
- при 18 см/с — 139 дней;
- а при 1 м/с — всего 60 дней.
Таким образом, при комплексном сравнении первая схема подходит для экстренной обороны при предельно малом времени предупреждения, а вторая может служить предпочтительным решением для защиты от крупных околоземных астероидов.
