Сбить метеорит?

Можно ли сбить метеорит? Этот вопрос немало волновал общественность после падения Чебаркульского метеорита 15 февраля 2013 года. Практически во всех публикациях, посвященной метеоритной угрозе, вышедших за последний месяц, так или иначе упоминалось о различных предложениях как сбить метеорит. Председатель ВПК Дмитрий Рогозин также обратился к этой теме, указав, что в настоящий момент не существует возможностей такого рода.

На этом обсуждение вопроса, в общем, закончилось. Только такой исход краткого обсуждения вовсе нельзя признать сколько-нибудь удовлетворительным. Тема явно не исчерпана и возможности, как реальные, так и мыслимые, по сбитию метеорита, не были рассмотрены по существу. Тем более, что астероиды - это само по себе интересное направление развитие космонавтики, даже вне зависимости от метеоритной опасности (которая, прочем, придает сейчас большее значение именно этому направлению), которое в перспективе дает интересные научные данные и многие практические возможности, вроде извлечения с астероидов ценных элементов.

Что такое - сбить метеорит?

Для начала нужно сказать, что это вовсе не то, что может себе представить широкая общественность. Это вовсе не удар ракетой или другим телом по метеориту, который уже влетел в пределы земной атмосферы. Для этого действительно нет технических средств, да и это практически бессмысленно, поскольку взрыв достаточного крупного метеорита в атмосфере сам по себе приведет к большим разрушениям от ударной волны и выпадения многочисленных осколков.

Сбитие метеорита означает, что астероид будет или разрушен, или отклонен с опасной траектории далеко от Земли, в десятках и даже сотнях миллионов километров. После его раздробления на части или изменения траектории, исключающей его падение на Землю, небесное тело можно считать не опасным. Астероиы диаметром до 30 метров особой опасности для Земли не представляют, поскольку при вхождении в плотные слои атмосферы сгорают или взрываются, распадаясь на мелкие осколки. По астрономической классификации потенциально опасными объектами считаются астероиды с поперечником более 150 метров, которые в случае столкновения с Землей в состоянии вызвать масштабные разрушения. Более крупные астероиды уже серьезнее. Взрыв в атмосфере достаточно большого ледяного метеорита вполне может вызвать разрушения на Земле, как это было, к примеру, с Тунгусским или Чебаркульским метеоритами, а крупный тугоплавкий метеорит с каменными или металлическим ядром может достигнуть поверхности Земли и вызвать наземный взрыв с еще более разрушительными последствиями. Из наиболее опасных объектов в настоящее время выделяется астероид Апофис, сближение с Землей которого прогнозируется в 2029 году. Этот астероид имеет поперечник в 270 метров и вес в 260 млн. тонн. По Туринской шкале опасности, Апофис имеет два балла, то есть его столкновение с Землей маловероятно.

Итак, охота на метеорит в любом случае будет протекать в глубинах космоса, далеко от Земли, и даже далеко за пределами орбиты Луны. Главный пояс астероидов располагается в Солнечной системе за пределами орбиты Марса.

Методы воздействия на астероиды

За последние годы было предложено несколько основных методов воздействия на опасные астероиды с целью изменения их траектории. Начнем с наименее вероятных, которые основаны на эффекте И.О. Ярковского, то есть эффекта изменения орбиты тела в космическом пространстве под воздействием давления света. Солнечный свет передает астероиду небольшой импульс, а неравномерный нагрев тела формирует слабый реактивный импульс, который может изменить траекторию движения. На этом эффекте основано предложение аспиранта Массачусетского технологического института Сон Вук Пэка, который предложил окрашивать солнечную сторону астероидов, чтобы импульс свет передавался эффективнее. По его расчетам, для Апофиса достаточно около пяти тонн красящего пигмента, чтобы тело стало менять свою орбиту.

Другое предложение состоит в том, чтобы с помощью небольших лазеров, размещенных на космических аппаратах, нагревать и частично испарять вещество на поверхности астероида, чтобы за счет создающегося реактивного импульса свести его с орбиты.

Однако, эти предложения были признаны технически нереализуемыми в настоящее время и всерьез в качестве средства сбития метеорита не рассматриваются.

Два других предложения более реалистичны, и более того, уже проверены в реальных условиях. Первое - столкновение искусственного тела с астероидом, и второе - "космический буксир", то есть посадка на астероид космического аппарата, который с помощью своих двигателей создаст необходимую реактивную тягу для свода тела с орбиты.

4 июля 2005 года космический аппарат Deep Impact успешно выпустил зонд "Импактор", представляющий собой 325-кг медную болванку, навстречу комете 9Р/Темпель. Столкновение болванки с ядром кометы вызвало взрыв мощностью примерно эквивалентной 5 тоннам тротила, и с поверхности кометы было выброшено около 10 тысяч тонн вещества. Столкновение производилось с целью изучения химического состава кометного ядра. Результаты анализа перевернули представления о кометах.

Насколько можно судить, это столкновение, произошедшее на расстоянии 133 млн. км от Земли, совершенно не повлияло на орбиту кометы. Зонд оказался слишком легким, чтобы столкнуть с орбиты ядро кометы, вес которого по оценкам составляет 79 тератонн. Тем не менее, практическая возможность столкновения искусственного тела с кометой или астероидом была принципиального доказана.

В отношении возможности посадки космического аппарата на астероид также была продемонстрирована в 2001 году посадкой американского аппарата "Шумейкер" на астероид Эрос, и в 2005 году посадкой японского аппарата "Хаябуса" на астероид Итокава с забором образцов вещества. Запустить космический аппарат, который сможет достичь астероида и сесть на него - это вполне реально. Однако, небольшой вес подобных аппаратов (КА "Хаябуса" был весом всего в 510 кг с запасом топлива), маломощные двигатели и небольшой запас топлива не позволяют всерьез на них рассчитывать в качестве "космических буксиров".

Наконец, стоит рассмотреть вариант ядерного взрыва - такое предложение часто встречается. Действительно, это вполне технически реализуемо, что зонд "Импактор" доказал. Этот зонд по своим массо-габаритным характеристикам близок к современным ядерным боеприпасам мощностью в диапазоне 120-400 кт, при необходимости, накопленный опыт конструирования позволяет создать более мощное ядерное взрывное устройство, укладывающееся в такие требования. Однако, ядерный взрыв в космосе будет иметь совсем другое воздействие, чем в земной атмосфере. Почти вся энергия взрыва выделится в виде электромагнитного излучения в рентгеновском диапазоне, основной эффект которого будет состоят в нагреве и частичном испарении поверхности астероида с образованием реактивного импульса. В принципе, ядерный взрыв можно воспринимать как ядерный импульсный двигатель, разработанный для проекта "Орион", только одноразовый. Судя по расчетам для этого проекта, ядерный взрыв вполне может разогнать даже весьма массивное тело (первый проект "Ориона" предусматривал создание корабля весом в 40 млн. тонн) до приличной скорости, достаточной для полетов к другим звездам. Перед нами такой задачи не стоит, а цель более скромная - сдвинуть астероид с орбиты. Конечно, расчеты стоит уточнить, но общий обзор показывает, что достаточно мощный ядерный взрыв вблизи астероида в состоянии справиться с задачей изменения его орбиты. Весь вопрос только в массе астероида или кометы.

Что выбрать?

Из перечисленного выше есть два наиболее реальных подхода: ядерный взрыв и столкновение искусственного тела с астероидом. Из них "выстрел" ядерным боеприпасом технически достижим уже сейчас, на имеющихся технологиях. В принципе, этот подход можно взять за основу создания первых элементов астероидной защиты, поскольку необходимые элементы системы уже давно освоены и не представляют особых сложностей. В качестве мишени можно выбрать астероид Апофис, который уже через несколько лет сблизится с Землей на расстояние, достижимое для космического аппарата. Этот эксперимент, в случае успеха, не только дал бы некоторую уверенность в том, что человечество сможет оградить себя от сравнительно небольших метеоритов, и дал бы много новой научной информации.

Что же касается по-настоящему крупных тел, поперечник которых измеряется километрами и даже десятками километров, то здесь даже самого мощного ядерного взрыва, видимо, будет недостаточно. Потребуется или серия ядерных "выстрелов", или столкновение с ним искусственного тела достаточной массы. Последнее - предпочтительнее, поскольку шанс на удачный "выстрел" может быть только один. Астероиды и кометы движутся с большой скоростью.

В отношении крупных космических тел, стоит включить, по-видимому, создание в рамках лунного проекта специального комплекса, который смог бы в автоматическом режиме создать из лунных материалов болванку подходящих массо-габаритных характеристик, и запустить ее с поверхности Луны, что сделать намного проще, чем с Земли. В рамках лунных проектов, многие из которых предусматривают добычу полезных ископаемых, производство воды, кислорода, ракетного топлива из имеющихся на Луне компонентов, этот проект вполне может быть реализован, тем более, что особо крупные астероиды - довольно редкие гости в окрестностях Земли и есть время приготовиться (ближайшее опасное тело - комета Свифта-Таттла, которая может врезаться в Землю при прохождении 14 августа 2126 года, то есть более чем через сто лет). В дальнейшем созданная на Луне болванка (или, более благозвучно, зонд) выводится с помощью аппаратов-буксиров на траекторию столкновения с выбранным астероидом. Все остальное сделают законы физики, нужно лишь выбрать массу зонда, чтобы достичь необходимого результата: раздробления астероида или изменения его траектории за счет реактивного импульса от столкновения.

Таким образом, вопрос о сбитии метеоритов вовсе не столь безнадежен, как он кажется на первый взгляд. Приведенный выше обзор показывает, что в определенных условиях, сбить метеорит, то есть свести с орбиты опасный астероид, вполне может быть по плечу даже современной технике.

Материал недели
Главные темы
Рейтинги
АПН в соцсетях
  • Вконтакте
  • Facebook
  • Twitter