Астероидная опасность – миф или реальность

Что такое астероид?

1)Астероидами называются объекты Солнечной системы различной формы и относительно небольших размеров. Эти небесные тела также движутся по определенным орбитам вокруг Солнца. Ранее синонимом астероиду являлось определение «малая планета», сейчас же они отнесены в группу малых тел Солнечной системы.

Гипотезы происхождения: Долгое время считалось, что пояс астероидов Солнечной системы образовался из несостоявшейся планеты. Гравитационное воздействие раннего Юпитера препятствовало образованию еще одной твердотельной планеты и между ним и Марсом частицы пыли и газа сформировали целый пояс небольших небесных тел.

Но недавние исследования французских и бразильских астрономов позволили усомниться в этой гипотезе их происхождения. Они сравнили химический состав и строение разных объектов главного пояса и заметили, что часть из них близка по своим свойствам к твердотельным планетам, а некоторые – к газовым гигантам. Была выдвинута новая гипотеза происхождения астероидов. Предположительно, они возникли еще на заре формирования Солнечной системы из фрагментов веществ, оставшихся после образования планет.

Физические характеристики астероидов

  Вопреки распространённому мнению, расстояние между объектами в поясе астероидов велико. Несмотря на то, что число открытых на 2011 год астероидов превысило 300 000, а всего в поясе насчитывается несколько миллионов и более (в зависимости от того, где провести нижнюю границу размера) объектов, объём пространства, занимаемый поясом астероидов, огромен, и, как следствие, плотность объектов в поясе весьма мала. Поэтому вероятность не то что столкновения, а просто случайного незапланированного сближения, например, космического аппарата с каким-нибудь астероидом сейчас оценивается менее чем один к миллиарду.
    Астероидами считаются тела с диаметром более 30 м, тела меньшего размера называют метеороидами. Крупных тел в поясе астероидов очень мало, так, астероидов с диаметром более 100 км насчитывается около 200, ещё известно около 1000 астероидов с радиусом более 15 км, а данные исследований в инфракрасном диапазоне спектра позволяют предположить, что, помимо них, в главном поясе существует ещё от 700 тыс. до 1,7 млн астероидов диаметром от 1 км и более. Звёздная величина астероидов колеблется от 11m до 19m и для большинства из них составляет около 16m.

 Общая масса всех астероидов главного пояса приблизительно равна от 3,0·10²¹ до 3,6·10²¹ кг, что составляет всего 4% от массы Луны или 0,06% от массы Земли. Половина этой массы приходится на 4 крупнейших астероида из первой десятки: Цереру, Весту, Палладу и Гигею, причём почти её треть приходится на Цереру.

Кто наблюдает за астероидами?

 Впервые отслеживанием ОЗО занялась Лаборатория поиска околоземных астероидов имени Линкольна (LINEAR) в 1972 году. Роботизированные телескопы проекта, реализуемого совместно ВВС США, НАСА и Лабораторией им. Линкольна Массачусетского технологического института, обнаружили более 200 тысяч объектов, включая тысячи астероидов и несколько комет.

LINEAR была основой проекта «Космический патруль» до 2005 года, когда начал действовать «Каталинский небесный обзор». И LINEAR, и «Каталинский обзор» сканируют ближайшие к эклиптике (видимому пути Солнца по небу) районы, поскольку именно в них вращается по орбите большинство ОЗО.

Искомые объекты очень тусклые, поэтому телескопы используют компьютерное программное обеспечение для автоматического сравнения снимков, получаемых каждую ночь.

Pan-STARRS – новая система телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования, которая будет состоять из четырех телескопов, установленных на вулкане Халеакала (остров Мауи, Гавайи). Первый телескоп начал работу в 2009 году, сейчас ведется работа над вторым. Pan-STARRS обеспечит поиск ОЗО по всей небесной сфере, а не только вокруг эклиптики. Кроме того, телескопы этой системы смогут следить за очень тусклыми объектами. Например, приборы «Каталинского обзора» способны «проникать» в объекты до 20,5-й звездной величины, a Pan-STARRS-1 может наблюдать объекты тусклее на 4 звездные величины (или в 40 раз).

Наблюдения в России?

С 1980-х годов были усилены меры по выявлению и отслеживанию околоземных объектов. Россия, США, Япония сотрудничают  в рамках проекта « Космический патруль», здесь используются различные телескопы и станции слежения для сканирования космоса в поиске летящих объектов к Земле.

Где располагаются орбиты астероидов? Как много астероидов подлетает к солнцу ближе Земли?

Местом скопления большинства астероидов является пояс астероидов — область Солнечной системы, расположенная между орбитами Марса и Юпитера. Они движутся по разным орбитам вокруг Солнца. Ежегодно недалеко от Солнца пролетают множество астероидов. Если они приблизятся к Солнцу, то они расплавятся.

Каковы возможные последствия столкновения астероидов с Землей?

 Около 66 миллионов лет назад на Земле произошла катастрофа. Астероид размером 10-15 км в поперечнике на огромной скорости столкнулся с участком морского дна, который сейчас расположен под водами Мексиканского залива к северу от полуострова Юкатан.

Падение космического объекта вызвало обширные пожары, гигантское цунами и глобальное похолодание. Исчезли многие виды животных и растений, закончилась эпоха динозавров. Условия существования живых организмов на Земле драматически изменились.

Скала размером 15 км, которая вторгается в атмосферу Земли на скорости в несколько десятков километров в секунду может произвести впечатление, но все же по космическим меркам это очень небольшой объект.

При столкновении астероида с поверхностью Земли вся кинетическая энергия, которая пропорциональна квадрату скорости космического объекта, мгновенно переходит в энергию взрыва.

Энергия разрушения увеличится в четыре раза, если заставить астероид лететь в два раза быстрее, взрыв будет мощнее в девять раз, если небесное тело будет двигаться в три раза быстрее, и так далее.

Метеорное тело при входе в атмосферу Земли движется приблизительно в 30 раз быстрее ружейной пули, а значит разрушающая способность космического камушка размером с наперсток будет в 900 раз больше!

Атмосфера Земли надежно защищает нас от вторжения небесных тел незначительного размера. Большинство из них полностью испаряется, когда преодолевает воздушные слои. Особенно быстро тают в толще воздуха метеорные тела небольшой плотности из рыхлого кометного вещества. Лишь крупные метеориты достигают поверхности нашей планеты, что может привести к серьезным последствиям.

Так было 30 июня 1908 года в Сибири, в районе реки Подкаменная Тунгуска, когда падение космического объекта размером 150-300 м вызвало яркую вспышку, мощную ударную волну и сложно объяснимые атмосферные явления. Взрыв повалил деревья в радиусе 30 км от эпицентра и вызвал сотрясение почвы, которое зафиксировали сейсмические станции во многих городах России и Западной Европы.

По счастливой случайности Тунгусский метеорит взорвался над незаселенным районом сибирской тайги и не причинил большого вреда.

Еще одно грандиозное падение небесного тела наблюдали жители Дальнего Востока 12 февраля 1947 года. Огненный шар Сихоте-Алинского метеорита пронесся над Уссурийской тайгой с севера на юг и с оглушительным грохотом распался на множество обломков, оставив на светлом утреннем небе широкую полосу клубящегося «дыма».

Совсем недавно мы стали свидетелями падения Челябинского метеорита, которое произошло 15 февраля 2013 года. Это явление зафиксировали множество камер наблюдения и автомобильных видеорегистраторов.

Астероид, который погубил динозавров 65-66 миллионов лет назад, существенно превосходил в размерах Тунгусский, Сихоте-Алинский и Челябинский метеориты. Сочетание огромной массы с космической скоростью определили колоссальную энергию небесного тела при входе в атмосферу Земли. По некоторым оценкам мощность взрыва составила 100.000 гигатонн в тротиловом эквиваленте, что в 7 миллиардов раз мощнее атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.

После такой катастрофы облик Земли навсегда изменился. Эволюция свернула с накатанной колеи на альтернативную тропу формирования биосферы, что привело к появлению на нашей планете удивительного вида живых существ - человека разумного.

Прогназируемые  столкновения

6) Что будет, если с Землей снова столкнется крупный астероид? Останется ли у людей время на спасение? Современная астрономия позволяет заметить опасное приближение астероида за несколько месяцев до катастрофы. За это время необходимо будет вырыть бункеры или создать иные места для укрытия людей.

Но несколько месяцев - это совсем немного. За такой короткий срок люди могут не успеть создать для себя безопасные места. Современная наука не может изменить курс астероида. Остается лишь надеяться на то, что в будущем у человечества появятся технологии, позволяющие предотвратить катастрофу.

Астероид Апофис в настоящее время находится на стадии приближения к Земле. Его открытие произошло в обсерватории Китт-Пик в штате Аризона. Время этого события – 2004 года. Название космического объекта – 2004 MN4. 19 июня 2015 года объект получил свое нынешнее наименование Апофис, которое было зарегистрировано официально. Благодаря этому, он стал известным во всём мире.

Многие астрономы и астронавты были убеждены в том, что Апофис столкнётся с Землёй, и случится это в 2029 году. Однако данная гипотеза впоследствии была опровергнута сотрудниками НАСА, трудившимися на территории лаборатории. Ещё одна версия заключается в том, что тело упадёт на нашу планету в 2036 год,но она также получила опровержение.

Возможные способы защиты

Избежать сюрпризов позволила бы служба контроля космического пространства, разговоры о создании которой ведутся с 1990-х годов. Но пока у нас есть лишь один из важнейших компонентов системы. Современные телескопы позволяют быть уверенными, что тела поперечником свыше ста пятидесяти метров, находящиеся между орбитами Меркурия и Марса, не останутся незамеченными.

Однако этого мало. Во-первых, разрешение требуется повысить на порядок, чтобы отслеживать и меньшие объекты. Ведь главную опасность представляют именно мелкие снаряды, подобные Челябинскому, взрывающиеся в земной атмосфере примерно раз в десять лет.

Во-вторых, сами по себе наземные и орбитальные обсерватории, автоматически выслеживающие в звёздном небе подвижные источники света и теплового излучения, не слишком полезны. Вычислительные центры не справляются с лавиной данных. Даже в общих чертах орбиты удаётся рассчитать менее чем для одной сотой обнаруженных тел. И пока нет оснований надеяться, что прогресс электроники решит проблему. В астрономии объём необходимых расчётов растёт быстрее производительности счётных машин! Для создания эффективной противоастероидной обороны человечеству в первую очередь понадобится более совершенная математика. За последние два века все науки совершили фантастический рывок вперёд — кроме математики, во многом оставшейся на уровне XIX столетия и уже не отвечающей запросам естественных дисциплин.

Даже задача о гравитационном взаимодействии трёх тел, за исключением частных случаев, имеет лишь приблизительное решение. Астероид же взаимодействует одновременно со многими источниками гравитации. Поэтому для малых тел Солнечной системы возможен только примерный расчёт траекторий.

Космические скалы то и дело «теряются», оказываясь совсем не там, где их ждали. Орбиты астероидов неустойчивы и могут внезапно измениться. Например, движение Таутатиса – вытянутого астероида, вероятно, состоящего из двух слабо связанных тел длиной в два с половиной километра, — астрономы именуют «хаотическим». Одновременно находясь в резонансе и с Землёй, и с Юпитером, астероид ведёт себя непредсказуемо. Даже если угрожающее Земле тело своевременно обнаружено, точность расчётов пока позволяет говорить лишь о той или иной вероятности столкновения. А этого мало. Ведь гипотетическая возможность катастрофы — ещё не повод что-либо предпринимать. К тому же моменту, когда опасения превратятся в уверенность, может оказаться, что стрелять уже поздно. Но вот астероид замечен, его орбита точно рассчитана, и установлено, что вероятность столкновения высока. Возникает вопрос, что теперь делать.

Фантасты предлагают два метода защиты от угрозы из космоса. В киноленте «Метеор» (1979) астероид Орфей поражается залпом баллистических ракет. В фильме «Армагеддон» (1998) на угрожающее Земле 20-километровое тело высаживается десант астронавтов и подрывает его изнутри термоядерным зарядом. В «Столкновении с бездной» (1998) одиннадцатикилометровую комету пытаются уничтожить как гигантской миной, так и тучей ракет. В реальности совершить мягкую посадку на космическое тело не так просто. Доставляющий сапёров корабль должен двигаться относительно Земли с той же скоростью, что и подлежащий уничтожению астероид, а эта скорость может доходить до 72 км/с. Для современных пилотируемых кораблей это пока слишком много.

Не удастся поразить астероид и обычными баллистическими ракетами, сконструированными для уничтожения неподвижных целей на поверхности Земли. Даже специальные противоракеты предназначены для перехвата боеголовок, летящих по космическим меркам очень медленно — со скоростью всего лишь 6,5–8 км/с. Причём для перехвата ракеты достаточно дистанции в километр.

Но астероид не разрушишь излучением и электромагнитным импульсом, а ударная волна не распространяется в пустоте. Расколоть или отклонить в сторону каменную гору удастся только прямым попаданием. И это нетривиальная задача. Существующие взрыватели не рассчитаны на срабатывание при столкновении снаряда с целью на таких гигантских скоростях. Ракеты придётся доработать. Но задача перехвата тел, обнаруженных за несколько месяцев и даже дней до столкновения, вполне разрешима. Помимо службы контроля космического пространства, включающей наземные и орбитальные телескопы, потребуется создать базы кораблей-перехватчиков на основе стратегических ядерных сил великих держав. От таких кораблей потребуется способность достигать второй космической скорости и постоянная готовность к старту. Могут существовать и «мягкие» методы противометеоритной обороны, без красочных взрывов и столкновений. Например, можно использовать эффект Ярковского — постепенное ускорение малых тел за счёт переизлучения полученного от Солнца тепла. Если на пути астероида распылить облако белого красителя, отражающая способность поверхности астероида повысится, и это приведёт к изменению орбиты. Управлять движением малого тела можно, разместив на его поверхности ионный двигатель. Но для этого нужно доставить с Земли на астероид тысячи тонн горючего и смонтировать на месте громоздкое оборудование. Изменить орбиту астероида может «солнечный парус», но и для его установки понадобится высадка космонавтов. Тяга же всё равно будет невелика и скажется очень нескоро.

Самым изящным, эффективным, но требующим удачи и чрезвычайно сложных вычислений приёмом будет «бильярд» — таран крупного тела меньшим, орбиту которого изменить куда проще. Даже стометровый астероид при встречном столкновении превратит десятикилометровую гору в щебень или гарантированно отклонит в сторону ещё более крупный снаряд. Но подходящий «шарик», способный после ядерного пинка оказаться в нужном месте в нужное время, потребуется заранее отыскать.

К сожалению, все «мягкие» методы очень затратны и неспешны, а последствия их непредсказуемы. Отклонить астероид не так сложно, как рассчитать, скажется ли это на вероятности его столкновения с Землёй. Поэтому уничтожение «противника» остаётся наиболее разумным вариантом.

Практическая часть

1.     Выяснить общее мнение по теме исследования

2.     Презентация и сообщение по теме проекта

Литература

1)https://spaceworlds.ru/solnechnaya-sistema/chto-takoe-asteroid.html

2)http://galspace.spb.ru/index371-2.html

3)https://yandex.ru/turbo/s/mir-znaniy.com/slezhenie-za-asteroidami-ugrozhayushhimi-zemle/

4)https://zen.yandex.ru/media/galaxytoday/pochemu-stolknovenie-s-asteroidom-opasno-dlia-nashei-planety-5d84ecf3a06eaf00ad1d65d3?utm_source=serp

5)https://cosmosplanet.ru/asteroidy/asteroid-apofis.html

Скачано с www.znanio.ru