Многие из околоземных астероидов и комет относятся к потенциально опасным астрономическим объектам, поскольку способны сильно сближаться с Землёй или пересекать её орбиту. Объект считается опасным, если его диаметр превышает 100-150 метров, и он подходит к нашей планете на минимальное расстояние менее 0,05 астрономической единицы, что в 19 раз больше расстояния от Земли до Луны. Тела таких размеров падают на Землю примерно раз в несколько тысяч лет. Крупные астероиды диаметром от десяти километров сталкиваются с планетой ещё реже — раз в несколько миллионов лет, но такое событие может привести к массовому вымиранию живых существ.
Поиск новых объектов и наблюдение за уже обнаруженными ведётся в рамках самых разных наземных обзоров неба: LINEAR, Catalina Sky Survey, Pan-STARRS, ATLAS. Несмотря на эти меры, астрономы обнаружили далеко не все опасные астероиды, особенно небольших размеров. А они тоже могут нанести ощутимый ущерб, поскольку на это влияют непредсказуемые факторы: скорость, плотность и угол падения небесного тела.
Чтобы предотвратить столкновение с астероидом, учёные разрабатывают способы защиты, которые зависят от запаса времени между обнаружением объекта и его сближением с Землёй и размеров самого тела. Наиболее предпочтительный метод — изменить траекторию движения небесного тела, протаранив его с помощью космического аппарата, что приведёт к изменению скорости астероида и отклонению от прежней траектории. Этот метод неплохо рассмотрен в теории и в следующем году будет испытан на практике в рамках программы NASA DART. Однако он требует длительной подготовки и подходит для использования, если об угрозе столкновения станет известно за несколько лет.
Недавнее исследование показало, что в случае обнаружения астероида менее чем за год до столкновения с нашей планетой, эффективным способом планетарной защиты станет мощный ядерный удар по нему (Брюс Уиллис из «Армагеддона» передаёт пламенный привет!). Он разрушит астероид на множество рассредоточенных фрагментов, большая часть которых не попадёт на Землю.
Взорвать астероид не так трудно, как кажется на первый взгляд, хотя это и связано с определёнными рисками в процессе интеграции взрывного устройства в ракету и её запуска. Сложность заключается в том, чтобы спрогнозировать траекторию движения обломков в результате взрыва. Неверные расчёты могут привести к тому, что вместо одного столкновения с астероидом на Землю упадут его части сразу в нескольких местах.
В исследовании оценивались возможные траектории всех фрагментов после разрушения небесного тела, что особенно важно для тех астероидов, которые представляют собой тела типа «груды камней».
В гипотетических сценариях сближения с Землёй участвовал астероид диаметром 100 метров. В нескольких метрах над его поверхностью активируется ядерное взрывное устройство мощностью в одну мегатонну.
Учёные проанализировали пять возможных ситуаций на основании орбит четырёх реальных астероидов (Apophis, Bennu, 343158 Marsyas, 5496 1973 NA) и одного гипотетического PDC 2019, который использовался в международных учениях по планетарной защите от потенциально опасных объектов. В каждом из сценариев взрывное устройство сработало за два месяца до предполагаемой даты столкновения.
С помощью специально созданной программы Spheral астрономы смоделировали разрушение астероида, изучили свойства и распределение скоростей образовавшихся фрагментов и отследили их гравитационные взаимодействия. Выяснилось, что группы обломков сформировали взаимосвязанный поток, в котором они подвергались гравитационному воздействию друг друга, а также Земли, Луны и Солнца.
Во всех пяти сценариях на Землю попало только 0,1% массы астероида, остальная часть нашу планету миновала. Для более крупного астероида ударную массу удалось снизить до 1%, но для этого его необходимо разрушить не менее чем за шесть месяцев до столкновения.
Исследование показывает, что ядерный подрыв астероида может помочь защитить нашу планету от столкновения. Однако на практике проверить эту модель невозможно (и надеемся, что такая возможность не представится еще долго), и ядерный взрыв остаётся крайней мерой в случае, если небесное тело будет обнаружено слишком поздно.
Автор: Алина Нестерова
Источники: phys.org, www.sciencealert.com, room.eu.com, screenrant.com
