АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2009, том 43, № 4, с. 348-356
УДК 523
ШИРОКОМАСШТАБНАЯ ПРОГРАММА ЗАЩИТЫ ОТ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ
© 2009 г. У. Ф. Хшбнер1, Л. Н. Джонсон2, Д. С. Бойс1, П. Брэдли3, С. Кокрон1, А. Гош1, П. Т. Гигуэре3, Р. Голдстейн1, Дж. А. Гузик3, Дж. Дж. Киди3, Дж. Мухерджи1, У. Патрик1, К. Плешко3, Дж. Д. Уолкер1, К. Волетц3
1 Юго-западный исследовательский институт, Сан-Антонио, США 2 ДНП, Штаб-квартира NASA, Вашингтон, США 3 Лос-Аламосская Национальная исследовательская лаборатория, Лос-Аламос, США
Поступила в редакцию 22.09.2008 г.
В год столетия Тунгусского события, произошедшего в Сибири, уместным является обсуждение мер, направленных на предотвращение подобных событий в будущем. Современное обсуждение проблем обнаружения, наблюдения, каталогизации и описания околоземных объектов фокусируется на объектах, размер которых превышает 140 м. Однако объекты с размером менее 100 м встречаются чаще и могут произвести серьезные разрушения в гражданской инфраструктуре и центрах цивилизации. Космический объект, ответственный за Тунгусскую катастрофу, является тому ярким примером: предположительно, имея размер всего около 50-60 м, он произвел разрушения на площади около 2000 км2. Ведущиеся ныне обзоры с целью раннего обнаружения потенциально опасных объектов (астероидов или ко-метных ядер, сближающихся с Землей менее чем на 0.05 а. е.) являются лишь первым шагом в разработке мер предотвращения столкновения их с Землей. "Раннее", в смысле объектов типа Тунгусского или долгопериодических комет, обнаружение - это всего несколько недель, или даже дней. В подобном случае попытка отклонения или изменения орбиты объекта выходит за рамки существующих ныне технологий, и разрушение объекта и рассеяние его обломков представляются единственным разумным решением. Необходимы самые действенные средства, находящиеся в постоянной готовности, чтобы защититься от объекта с таким коротким периодом между обнаружением и неминуемым столкновением. В работе представлен обзор широкомасштабного плана мер защиты, включающего малые (размера Тунгусского) объекты, фокусирующегося на коротких периодах обнаружения, подразумевающего использование методов разрушения без использования ядерного оружия (высокоскоростных "снарядов", и обычной взрывчатки), или использование ядерных боеприпасов в крайних случаях и запусков боеприпасов с поверхности Земли. В плане содержится призыв к международному сотрудничеству по предотвращению глобальной угрозы.
PACS: 96.25.-f, 96.25.Pq, 91.62.Ty
ВВЕДЕНИЕ
В рамках новой исследовательской программы NASA будет проводиться обнаружение, наблюдение и каталогизация 90% потенциально опасных объектов (астероидов или кометных ядер, сближающихся с Землей менее чем на 0.05 а. е. и могущих столкнуться с Землей) размером более 140 м. Однако точно также, как объекты размером менее 1 км были обнаружены в обзоре, целью которого были тела более километра в поперечнике, объекты размером менее 140 м будут обнаружены в новом обзоре. Наиболее важно то, что объекты менее нескольких сотен метров в размерах встречаются в тысячи раз чаще, чем километровые объекты, являются более тусклыми и трудными для обнаружения и соответственно имеют меньшее время между обнаружением и возможным столкновением. Несмотря на свои размеры, даже самые малые из этих потенциально опасных объектов могут произвести разрушительный эффект. Пример тому - событие,
произошедшее в районе Подкаменной Тунгуски 30 июня 1908 г. Более того, угроза столкновения с ядрами долгопериодических комет, которые относительно редки, но велики в размерах (иные - несколько километров в диаметре), не может быть точно предсказана из-за их длительных орбитальных периодов и быстрых пролетов через внутренние области Солнечной системы. Например, комета 0/1982 Ш (IRAS-Araki-Alcock), открытая 27 апреля 1983 г. и имеющая орбитальный период 963.22 года, прошла мимо Земли на наименьшем расстоянии 0.0312 а. е. всего лишь через две недели после обнаружения 11 мая 1983 г. Две другие дол-гопериодические кометы проходили даже ближе: Б/1770 Ь1 - 0.0151 а. е. и 55Р/1366 и1 Темпеля-Тут-ля - 0.0229 а. е.
Оставляя в стороне социальные последствия, астрономы говорят о том, что астероиды и кометы являются остатками формирования планет и сталкиваются с планетами на всем протяжении суще-
ствования нашей планетной системы. Доказательством тому служат множественные кратеры на поверхности Луны, Марса, Меркурия, а также и на спутниках планет-гигантов. Более 160 ударных кратеров найдено и на самой Земле. Столкновения происходили на протяжении всей истории Солнечной системы и происходят до сих пор. Тунгусский метеорит и столкновение кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером в 1994 г. служат напоминанием и сигналом предупреждения, который стоит воспринимать самым серьезным образом. Исчезновение динозавров было связано с падением астероида или комет-ного ядра на Землю (Bottke и др., 2007). Зайцев (2006) привел список 6 объектов, проходивших между Землей и Луной с 1991 г. Два больших астероида с размером несколько сотен метров, 2004 MN4 = 99942 Апофис и 2004 VD17 достигнут Земли 19 марта 2029 г. и 4 мая 2102 г. соответственно. Кроме Тунгусского события за последние сто лет было еще несколько значительных, хотя и меньшее масштабных событий: 13 августа 1930 г., Куруча, Амазония, Бразилия; 12 февраля 1947 г., Сихотэ-Алинь, Россия; 24 сентября 2002 г., Витим, Бодайбо, Россия и 15 сентября 2007 г. Алта Плана, возле оз. Титика-ка, Перу. Эти предупредительные выстрелы нельзя игнорировать!
Некоторые люди говорят, что существует множество природных катастроф, таких как ураганы, тайфуны, торнадо, землетрясения, цунами и вулканические извержения, которые случаются гораздо чаще, чем столкновения космических объектов с Землей. И поэтому необходимо сконцентрироваться на предотвращении катастрофических последствий от этих явлений. Три факта ниспровергают этот аргумент. Первый и, возможно, важнейший факт состоит в том, что в подобном подходе рассматривается только вероятностный аспект оценки риска. Но оценка риска требует совместного рассмотрения вероятности и масштабов возможных последствий. Поскольку потенциальные последствия столкновения с опасным объектом имеют глобальный масштаб, разговор о его вероятности неуместен (Chapman, Mulligan, 2002). Во-вторых, предотвращение катастрофических последствий от других природных явлений практически полностью основано на системах раннего предупреждения. Подобные системы раннего обнаружения потенциально опасных космических объектов уже существуют и совершенствуются для обнаружения объектов с размерами до 140 м. В-третьих, не существует более масштабных и даже сходных по масштабу мер защиты от других природных угроз. Указанный выше аргумент резко контрастирует с нынешними достижениями в разработке средств защиты от столкновения с космическим телом. Все элементы технологии уже существуют. Необходимо лишь собрать их в единое целое и развернуть систему, отвечающую всем требованиям. В последующем обсуждении предложен широкомасштабный план по предотвра-
щению столкновения Земли с астероидами и комет-ными ядрами.
СТОЛКНОВЕНИЕ С МАЛЫМ АСТЕРОИДОМ ИЛИ КОМЕТНЫМ ЯДРОМ МОЖЕТ РАЗРУШИТЬ ГРАЖДАНСКИЕ ИНФРАСТРУКТУРЫ И ЦЕНТРЫ ЦИВИЛИЗАЦИИ
Распределение космических объектов по размерам, изображенное на рис. 1 и 2 показывает, что малые объекты встречаются наиболее часто (объект размера Тунгусского тела - порядка одного события в течение 200-1000 лет). Как показано на рис., 50-метровых объектов приблизительно в 100 раз больше, нежели километровых. Сколько объектов субкилометрового размера было обнаружено в обзоре, направленном на поиск объектов с размером больше 1 км, столько же объектов с размером менее 140 м будет обнаружено во время поиска объектов больше 140 м в размерах. Вертикальные зеленые линии означают объекты с размером 50 и 140 м. Горизонтальные зеленые линии проведены через точки пересечения вертикальных зеленых линий с голубой пунктирной кривой. Таким образом, объектов 50-метрового размера примерно в 10 раз больше, нежели объектов с размером 140 м. Поскольку малые объекты имеют, как правило, очень слабую светимость, они могут быть обнаружены возле Земли совсем незадолго до возможного столкновения, что значительно сокращает время реагирования на угрозу.
Результаты обзора Spaceguard Survey (http:// neo.jpl.nasa.gov/stats) от 16 июля 2008 г. следующие: всего обнаружено 5537 сближающихся с Землей объектов, из них 65 комет и 5472 астероида. Предположительно, среди них только 746 объектов имеют размер более 1 км, т.е. блеск H < 17.75. Большинство же объектов (более 86%), обнаруженных в обзоре Spaceguard Survey , имеют размер менее 1 км.
Разделом 321 Акта одобрения NASA от 2005 г. (U.S. Public Law No. 109-155) главе NASA предписано: 1) осуществить программу поиска околоземных объектов наземными и космическими методами с техническим описанием, 2) предложить варианты и разработать бюджет осуществления программы в соответствии с предложенными вариантами, 3) провести анализ возможностей NASA по отклонениям объекта от траектории, на которой он может столкнуться с Землей.
В ответ, NASA был подготовлен официальный документ для Конгресса США с названием "Обзор околоземных объектов и анализ возможностей отклонения", датированный мартом 2007 г., в котором были описаны ключевые достижения по проблеме отклонения потенциально опасных объектов (см. http://www.nasa.gov/pdf/171331main_NEO_ report_march07.pdf).
Энергия столкновения, Мт
10
10
108
106
£
v
^ 104
10
10°
10-
102
105
108
10
ы
i 102
J 104
J 106
н
е
я
о н к л о т
с у
д
10
л а
я
р
е т н
S
Диаметр, км
Рис. 1. Частота появления околоземных объектов в зависимости от размера, энергии удара, и звездной величины. Внимание уделено объектам с размерами порядка 140 м и Тунгусского объекта. Распределение размер-частота появления имеет существенный провал относительно постоянного степенного закона на размерах порядка 100 м. Этот провал может быть связан с переходом от составных каменных объектов типа "груды камней" к монолит
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.