АСТЕРОИДНО-КОМЕТНАЯ ОПАСНОСТЬ
Академик Лев ЗЕЛЕНЫЙ, директор Института
космических исследований РАН, Виктор ЕСИН, генерал-полковник в отставке, бывший начальник Главного штаба Ракетных войск стратегического назначения, профессор факультета мировой политики МГУ им. М.В. Ломоносова, академик Андрей КОКОШИН, декан факультета мировой политики МГУ им. М.В. Ломоносова
Взрыв крупного метеорита (по оценкам специалистов, его масса могла составлять 7-10 тыс. т) в небе над Челябинской областью 15 февраля 2013 г. еще раз наглядно продемонстрировал: астероидно-кометная опасность реально угрожает нашей планете. Тогда было отмечено около тысячи пострадавших и раненых. А если на Землю упадет более крупный естественный космический объект, то последствия будут куда более разрушительными, особенно если это произойдет в черте города. В некоторых случаях подобные события могут нести, как отмечают многие ученые, угрозу существованию всего человечества.
За последние 20—25 лет совокупные научные знания международного сообщества об астероидах и кометах благодаря активным наземным и космическим исследованиям значительно расширились. Это привело многих специалистов к заключению: опасность встретиться с одним из таких тел действительно существует, и по мере роста знаний об астероидах и кометах она выглядит все более реальной.
Между тем очевидно: накопленных знаний и технологий явно недостаточно, чтобы адекватно оценить масштабы угрозы, сравнить ее с другими глобальными опасностями человечеству и реагировать соответственно. Значительно больше данных требуется для своевременного обнаружения сравнительно небольших естественных космических объектов и выдачи соответствующего предупреждения.
Существует большой класс астероидов, малых тел Солнечной системы, которые пересекают орбиту Земли и/или сближаются с ней. Потенциально они при определенных условиях могут столкнуться с нашей планетой и нанести серьезный ущерб. Впрочем, следует подчеркнуть, что речь идет только о возможности столкновения. Как правило, эти тела находятся на стационарных орбитах, и прогноз их движения не дает случаев столкновения с Землей. Но среди астероидов этого класса есть и такие, которые могут сближаться с ней на расстояние порядка нескольких радиусов орбиты Луны и даже ближе. При этом из-за гравитационного взаимодействия с Землей и/или Луной орбита астероида может несколько измениться и соответственно изменится вероятность столкновения, что уже сложно предсказывать.
Важная характеристика, определяющая ущерб при столкновении, — размер тела. Оценки показывают: самый малый астероид, представляющий глобальную опасность, имеет диаметр порядка 50—100 м.
Главный пояс астероидов (белый цвет) и троянские астероиды Юпитера (зеленый цвет).
Энергия, выделяемая при столкновении тела такого размера, сравнима с энергией мощной термоядерной бомбы. Частота падения подобных относительно малых объектов составляет один раз в несколько сотен и десятков тысяч лет (в зависимости от размера). Разрушения, представляющие опасность для всего человечества, несут астероиды размером свыше нескольких сотен метров — около километра. Частота таких событий — раз в несколько сотен тысяч лет. А гибель цивилизации может произойти при столкновении с Землей тела размером порядка 10 км. Но такие события, к счастью, сейчас очень маловероятны — угрожающих нашей планете за миллиарды лет, прошедших после ее образования, таких астероидов на орбитах остается все меньше.
В настоящее время есть несколько зарубежных программ обнаружения астероидов, сближающихся с Землей, с использованием данных наземных и космических обсерваторий (систематически должные наблюдения стали проводить с середины 1990-х годов). На данный момент зарегистрировано около 10 тыс. объектов, относящихся к классу тел, сближающихся с Землей (http://neo.jpl.nasa.gov/stats/). При этом, как показывает статистика обнаружения, число астероидов с размерами более километра около 900 и в последние годы оно увеличивается слабо, приближаясь к насыщению. Близко к насыщению и число вновь открываемых астероидов размером 300 м — 1 км, оно составляет порядка 3000. Основная трудность заключается в обнаружении относительно малых астероидов размером в несколько десятков метров из-за того, что их сложно наблюдать современными оптическими средствами. Например, пролетевший 15 февраля 2013 г. астероид 2012 DA14 (диаметр около 40 м) был открыт всего за год до этого (23 февраля 2012 г.). Сейчас каталогизировано порядка 3 тыс. таких тел. Очевидно, с развитием наблюдательных средств их число значительно увеличится. Общее число декаметровых астероидов оценивается порядка 100 тыс.
Особое внимание с точки зрения угрозы для Земли представляет открытый в 2004 г. астероид Апофис (2004-М№). Его орбита находится внутри земной орбиты, однако в районе перигелия Земли он может сближаться с нашей планетой на критическое расстояние. Расчеты показывают: в 2029 г. Апофис подойдет к Земле на расстояние порядка 37—38 тыс. км (от центра планеты), т.е. в районе орбит геостационарных спутников. После проведенных радарных наблюдений возможность столкновения Апофиса с Землей в 2029 г. исключена, хотя из-за неточности начальных данных существует ничтожная (~10-5—10-6) вероятность столкновения данного объекта с нашей планетой в 2036 г. и еще меньшая — в последующие годы. Последние сведения об астероиде Апофис получены при помощи космической обсерватории «Гершель» (Европейское космическое агентство), его размер — 325+15 м. Оценки энергетики столкновения астероида с Землей составляют порядка 500 мегатонн в тротиловом экви-
Орбита астероида 2012 DA14 (данные Лаборатории реактивного движения NASA) на 16 февраля 2013 г. Синим (до сближения), голубым (после) выделена орбита астероида, белым — орбита Земли. Зеленые квадратики — планеты земной группы. Система — гелиоцентрическая (центр — Солнце).
Астероид Апофис (2004-MN4), открытый в 2004 г.
2004 MN4
Ып Hliln ■
towWdnn-k"' IT' МЧЫ"
This a if don for the Gelasti гг ^^ . 3D Space Simulator can befound'at wmi4Iгstijmothtrlude.nel
¡¡«■atVOWiWi
лит 11 oe я pin
валенте. Для сравнения: энерговыделение при падении Тунгусского метеорита оценивается в несколько десятков мегатонн (10—40). Воздействие на Землю, конечно, зависит от места и угла падения астероида, а также от его состава и структуры. В любом случае взрыв причинил бы огромные разрушения на территории площадью в тысячи квадратных километров, но, видимо, не создал бы долгосрочных глобальных эффектов, подобных «астероидной зиме».
Очевидно, однако, что, кроме наблюдений за движением, необходимы исследования физических свойств (массы, плотности, состава) и структуры потенциально опасных астероидов, которые также могут влиять на изменение орбиты. Эти исследования важны од-
Наука в России №4, 2013
новременно и с прикладной (защита от астероидов), и с фундаментальной точек зрения. Дело в том, что малые тела Солнечной системы, такие как астероиды, кометы, ввиду того, что на них не происходила эндогенная активность, представляют собой первородный «строительный» материал, из которого сформировались планеты и их спутники. Поэтому изучение физико-химических свойств малых тел поможет открыть тайну формирования и эволюции планетной семьи. Например, ответить на вопросы, почему Венера, Земля и Марс, так похожие друг на друга изначально, развиваются столь различно, и какова в будущем судьба Земли — станет ли она похожа на раскаленную Венеру со сверхплотной атмосферой или холодный Марс
Эффект Ярковского:
1 — тепловое излучение астероида;
2 — вращение астероида;
2.1 — поверхность, освещаемая днем;
3 — орбита астероида;
4 — тепловое излучение Солнца.
25В Mathilda
(213} Ida 1 Dattyl
Составное изображение (в масштабе) астероидов, снятых в высоком разрешении.
На 2011 г. это были (от большего к меньшему): (4) Веста, (21) Лютеция, (253) Матильда, (243) Ида и его луна Дактиль, (433) Эрос, (951) Гаспра, (2867) Штейнс, (25143) Итокава.
* 951Caspra
2367 Steins
25143 liokawa
с чрезвычайно слабой атмосферой? Занимаясь этими вопросами, фундаментальная наука в конечном счете также ищет пути безопасного развития Земли.
Сейчас в нашей стране проводятся работы по формированию экспедиции космического аппарата для исследований околоземного астероида. Основной его целью будет прецизионное определение параметров
орбиты последнего. Для чего планируется доставка на его поверхность радиомаяка, позволяющего длительное время (порядка десяти лет) определять параметры орбиты астероида и их возмущения. Другой важной целью станет изучение физико-химических характеристик этого небесного тела. Результаты такой экспедиции помогут прогнозировать сроки возможного
Одно из первых изображений астероида (951) Гаспра, полученных с космического аппарата. Передано зондом «Галилео» (NASA) в 1991 г.
(цвета усилены).
столкновения астероида с Землей и разработать меры его предотвращения.
В зависимости от параметров орбиты, характеристик и свойств малого тела можно попытаться активно воздействовать на него, что заставит его изменить траекторию движения. Среди средств активного воздействия на астероид могут рассматриваться удар массивного тела по нему, либо длительное воздействие слабой силы, скажем, двигателя малой тяги космического аппарата, находящегося на поверхности астероида. В последнее время появилась идея использовать эффект Ярковского. Он заключается в том, что при вращении астероида появляется слабый реактивный импульс за счет теплового излучения от нагревшейся днем и остывшей ночью поверхности астероида. Это придает ему дополнительное ускорение, что постепенно изменяет параметры его орбиты. Величина и направление реактивного импульса зависят от скорости вращения, строения и физических параметров поверхности. Увеличение естественной реактивной силы могло бы произойти, если изменить поверхностные температуры угрожающего Земле астероида так, чтобы через десятилетия его орбита сместилась подальше от нашей планеты. Предложены методы изменения свойств поверхности астероида, однако сейчас они все еще кажутся фантастиче
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.