Брюс Уиллис не поможет: грозит ли человечеству уничтожение астероидом, и как защититься от космической угрозы

Первый же астероид размером в 10 километров способен уничтожить цивилизацию — и люди не смогут его остановить без планетарной защиты.

24 ноября 2021 года NASA вместе со SpaceX запустили зонд DART — первый в истории человечества таран для астероида. Его врежут в пролетающий мимо Диморфос, чтобы проверить, можно ли в принципе сбить астероид с курса, если он вдруг будет лететь прямо на Землю. Зонд DART может стать первым шагом к созданию планетарной защиты от падения небесных тел, которые могут вогнать человечество в каменный век.

TJ разобрался, что угрожает Земле, какие способы защиты от космических глыб обсуждают учёные и почему большинство из них вряд ли смогут чем-то помочь.

Каждый день на Землю из космоса падают миллионы каменных и металлических тел, но почти всегда это небольшие камни и песчинки — от нескольких миллиметров до десятков сантиметров в диаметре. Они сгорают в атмосфере на высоте в 50-120 километров, вспыхивая и прочерчивая ночное небо, за что люди прозвали их падающими звёздами. Такие тела неопасны для людей — если они и достигают поверхности, то в виде рассеянной пыли.

Метеорит величиной с кулак вполне может убить человека при прямом попадании, но о таких случаях достоверно неизвестно. Зато в 1954 году был случай ушиба метеоритом: камень массой в четыре килограмма пробил крышу гостиной американки и отлетел рикошетом от комода ей в ногу, оставив большой синяк. А в октябре 2021 года метеорит также проломил крышу дома в Канаде и упал всего в десятке сантиметров от головы спящей женщины.

Мелкие метеориты довольно безобидны, чего нельзя сказать о крупных. Утром 15 февраля 2013 года в атмосферу над Челябинском вошёл астероид диаметром около 18 метров и массой порядка 11 тысяч тонн. На высоте в 23,3 километра он взорвался с мощностью атомной боеголовки — примерно 450-500 килотонн, в 30 раз мощнее взрыва в Хиросиме.

Ударная волна повредила некоторые постройки и разбила окна почти в пяти тысячах зданий Челябинска, Копейска, Коркино и других мест. Пострадало больше полутора тысяч человек — часто люди подходили к окнам посмотреть на вспышку и след метеорита, после чего приходила взрывная волна и выбивала стёкла прямо на них.

Падение камня с неба обошлось Челябинской области в миллиард рублей. Скалистый метеорит с примесями железа и меди разорвало на множество кусков, самый большой из которых нашли на дне озера Чебаркуль. Его масса составила 570 килограммов, а всего учёные собрали больше сотни осколков примерно по килограмму-полтора каждый.

Специалисты NASA считают, что Челябинский метеорит стал самым крупным небесным телом, которое пересекалось с Землёй со времён Тунгусского события. Тогда летним утром 1908 года в глухой тайге над рекой Подкаменная Тунгуска пролетел огромный яркий болид — огненный шар, который светился голубоватым светом «почти так же сильно, как Солнце». На высоте примерно 10 километров он взорвался, как взорвалась бы термоядерная бомба в 12 мегатонн.

Учёные до сих пор не знают, что это было — потому предпочитают говорить о Тунгусском событии, а не о Тунгусском метеорите. Ни одного фрагмента космического металла или камня, ни одной ямы от падения такого фрагмента найти не удалось. В эпицентре взрыва посреди поваленного леса учёные вместо огромного метеоритного кратера увидели вертикально стоящие стволы деревьев — со следами гари и без единой ветки.

Это был явный след мощной ударной волны, которая пришла вертикально вниз от взрыва в воздухе — то есть, что-то разорвалось и полностью сгорело в атмосфере. С метеоритом из металла или камня этого не могло случиться, какие-то осколки всё равно упали бы на землю. Учёные же находили в области Тунгусского взрыва только песчинки внеземного происхождения.

В такую картину событий хорошо вписывается комета: она состоит из грязного льда с песком и пылью, так что при падении на Землю может разорваться и полностью испариться в воздухе, оставив только микроскопические следы. Астрономы определили, что примерно в те дни комета Энке проходила в 38-40 миллионах километров от Земли, и если задолго до этого от неё откололся кусок и стал медленно удаляться, то он мог в итоге пересечься с Землёй.

Если бы Тунгусское событие произошло не над малонаселённой тайгой, а над мегаполисом вроде Москвы — это была бы катастрофа с десятками тысяч жертв. Впрочем, её человечество легко бы пережило, в отличие от падения астероида километровых размеров — оно стало бы катастрофой уже планетарного масштаба.

Примерно 66 миллионов лет назад на территорию современной Мексики упал Чикшулуб — астероид диаметром около 12 километров. При ударе выделилась энергия, равная взрыву 100 тератонн (триллионов тонн) тротила — в два миллиона раз мощнее советской термоядерной «Царь-бомбы».

Падение Чикшулуба привело к ядерной зиме — небо почти 10 лет было затянуто тёмно-серой пеленой выброшенного грунта и триллионов тонн сажи от обширных лесных пожаров. Из-за того, что лучи солнца не доходили до поверхности, средняя температура на суше упала на 28 °C, а в океанах — на 11 °C.

Это поставило земную экосистему в крайне тяжёлые условия, которые не смогли пережить 75% всех видов животных и растений. Чиксулуб стёр динозавров с лица земли — через мел-палеогеновое вымирание прошли только их летающие разновидности с перьями, дав начало современным птицам. Всего за 10-30 тысяч лет биосфера планеты частично «перезагрузилась» и место динозавров заняли млекопитающие — первые киты, лошади и приматы.

Учёным известны больше миллиона астероидов и комет, из них для Земли потенциально опасны около трёх тысяч: они имеют диаметр больше ста метров и их путь может пересечься с орбитой Земли. Статистика прежних падений метеоритов, спутниковые наблюдения и станции инфразвука по всему миру позволяют вывести примерную статистику падения небесных тел.

Метеориты размером в десятки сантиметров падают на Землю раз или два в день — как правило, где-нибудь в океане или дикой местности. Падения и воздушные взрывы метеоритов диаметром в три-пять метров регистрируются не чаще раза в год, а стометровый астероид может упасть примерно раз в 5-10 тысяч лет. Километровые тела угрожают Земле раз в 400-500 тысяч лет, размером в пять километров — каждые 20 миллионов лет, диаметром 10 километров — раз в 130 миллионов лет.

Статистика выше исходит из идеи, что будущие столкновения небесных тел можно предсказать по прошлым. Но как точно оценить вероятность падения 10-километровых астероидов, если учёным достоверно известен только один такой случай — Чикшулуб? Остаётся единственный надёжный способ: отыскать все астероиды и кометы в Солнечной системе, просчитать их орбиты, выделить потенциально опасные для Земли и постоянно наблюдать за ними.

Центр малых планет Международного астрономического союза с 1947 года ведёт каталог астероидов и комет. Этим же с 1980 года занимается Аризонский университет при помощи своих двух телескопов. В 1996 году NASA, ВВС США и Массачусетский технологический институт запустили linear — наиболее крупный проект по поиску астероидов. С 1998 года действует «Каталинский небесный обзор», а в целом проекты по наблюдению за астероидами и кометами регулярно появляются и заканчиваются в разных странах мира.

Широкоугольные оптические телескопы постоянно делают тысячи снимков больших участков ночного неба, компьютеры сравнивают их между собой и выделяют движущиеся точки. В большинстве случаев это уже известные небесные тела, но иногда компьютерные программы находят новые астероиды и кометы, после чего заносят их в международную базу данных.

С помощью этой системы учёные уже четыре раза предсказывали падения астероидов на Землю. Впервые это случилось в 2009 году: на основе данных «Каталинского небесного обзора» астрономы вычислили, что астероид 2008 TC3 диаметром четыре метра и массой 80 тонн должен войти в атмосферу над Суданом.

Так и произошло: каменная глыба взорвалась в воздухе с мощностью в одну-две килотонны и выпала градом осколков в Нубийской пустыне. Некоторые из них удалось найти. Примерно по такому же сценарию астрономы предсказали падения астероидов в 2014, 2018 и 2019 годах. Это были относительно небольшие глыбы диаметром в несколько метров, которые взорвались в воздухе над малонаселёнными местами.

Система позволила и «разжаловать» некоторые астероиды из опасных для Земли в те, что не представляют угрозы. Например, в 2004 году учёные получили данные, что через 25 лет астероид 99942 Апофис диаметром около 330 метров упадёт на планету с вероятностью 2,7%. Через пару лет астрономы уточнили: Апофис в 2029 году пройдёт очень близко от Земли, а в 2036 году — скорее всего, упадёт.

Спустя ещё шесть лет наблюдений и вычислений учёные пришли к выводу, что Апофис не упадёт ни в 2029, ни в 2036 году. Это подтвердили недавние расчёты: у астероида нет никаких шансов столкнуться с Землёй в ближайшие сто лет. Хотя в 2029 году он всё-таки пролетит на расстоянии в 31,6 тысячи километров — в 12 раз ближе Луны. По космическим меркам — это крайне близко, «на волосок» от планеты. В это время Апофис можно будет видеть невооружённым взглядом — его яркость сравнится с блеском Венеры.

Последнее обстоятельство особенно проблемно, потому что на нейтрализацию угрозы со стороны большого астероида могут понадобиться годы времени. В целом, с методами защиты от небесных угроз ситуация ещё хуже, чем с их обнаружением.

Самый очевидный подход — отклонить небесное тело от его первоначальной траектории, чтобы оно в итоге прошло мимо Земли. Для этого может быть достаточно очень слабого воздействия — например, с помощью солнечного паруса. Если прикрепить к астероиду лёгкое отражающее полотнище вроде фольги (растянуть её на поверхности), то давление солнечного света будет медленно сдвигать астероид в сторону.

Солнце вообще может оказаться хорошим союзником в противодействии опасным астероидам. В 1993 году учёные предложили с помощью специального коллектора фокусировать солнечные лучи на маленьком участке астероида, чтобы вызвать усиленное испарение вещества. Получается что-то вроде естественного реактивного двигателя, который способен за несколько месяцев отклонить с первоначальной траектории астероид любого диаметра — нужно только подобрать соответствующие размеры коллектора.

Можно не изощряться с фокусировкой солнечных лучей, а просто установить на астероид ракетные двигатели, чтобы они понемногу толкали его в сторону. Этот способ рассмотрели физики из США в 2001 году и пришли к выводу, что даже существующих двигателей хватит, чтобы увести с опасной траектории небесное тело массой в миллион тонн.

Более тонкий и необычный способ предложили два американских астронавта — так называемый гравитационный буксир. Если подвести к астероиду достаточно тяжёлую космическую станцию и постоянно держать её на нужном расстоянии с помощью ионного двигателя — она своим гравитационным полем будет «стаскивать» астероид с траектории. Но расчёты NASA показали, что это самый дорогой и неэффективный способ, реализация которого растянется на десятилетия. По крайней мере, на данный момент.

Вопреки представлению, растиражированному кинематографом, ядерный заряд в этом случае будут взрывать не на поверхности астероида и тем более не внутри него. Такие варианты — очень плохая идея, потому что могут раздробить астероид на множество больших и маленьких кусков, которые устроят «ковровую бомбардировку» Земли.

По мнению учёных, взрыв нужно устраивать на некотором расстоянии от поверхности. Тогда поток нейтронов и мягкого рентгеновского излучения, которое не проникает сквозь вещество, столкнёт астероид с его траектории. По сути, это модификация варианта с солнечным парусом, только в мощной краткосрочной форме и без паруса.

Можно поступить ещё проще: толкнуть астероид в буквальном смысле — с помощью кинетического тарана. По мнению NASA, это самый проработанный и беспроблемный способ, который можно реализовать в любой момент. Нужно только запустить в космос достаточно тяжёлый аппарат — то есть, всё упирается лишь в стоимость операции.

Сейчас человечество, по сути, беззащитно перед космическими угрозами. Первая же глыба размером в несколько километров может нанести цивилизации тяжелейший урон, астероид диаметром 15-20 километров — поставить точку в её истории. Вряд ли можно всерьёз надеяться на существующие системы и методы противодействия — они до сих пор находятся в зачаточном состоянии. Только к концу десятилетия учёные смогут точно узнать, насколько эффективен самый простой способ отклонения астероидов.

Даже такие теоретически надёжные способы, как ядерный удар и кинетический таран, могут оказаться практически бесполезными. Во-первых, многие астероиды на самом деле — не монолитные куски скалы или металла, а рыхлые груды едва связанных друг с другом камней, из-за чего они так часто разваливаются в воздухе и не долетают до земли целиком. Бить по такой «летающей куче» ядерными взрывами может быть бессмысленно — после взрывов куски снова стянутся в единую груду взаимным притяжением.

Во-вторых, создание ядерного щита против космических угроз может вылиться в очередную гонку вооружений, потому что атомные заряды можно с равным успехом использовать как против астероидов, так и против людей. Более того, сама возможность отклонять небесные тела может превратиться в инструмент политического шантажа или терроризма. Как пишет астрофизик Карл Саган в книге «Голубая точка. Космическое будущее человечества», если люди научатся сталкивать астероиды с опасной траектории — они смогут и переводить астероиды на опасную траекторию с безопасной.

Однако выбора у человечества, похоже, нет — системы обнаружения и защиты нужно развивать, решая попутные политические и экономические проблемы. Речь идёт о выживании цивилизации, обеспечить которое неспособна никакая обнадёживающая статистика — Чикшулуб вполне может повториться в любой момент, но роль динозавров будут играть уже люди.

#лонгриды #космос #nasa #будущее