Возможно, однажды настанет день, когда собирающий пыль на складе космический корабль начнет подготовку к старту, хотя его создатели очень надеялись, что ему никогда не придется взлетать. Это будет не стандартная капсула, напичканная инновационными технологиями и созданная для покорения далеких просторов космоса. Его задача будет куда более тривиальной, но не менее важной – сбить с курса огромный астероид, летящий к Земле.
На данный момент такие астероиды не были обнаружены, хотя ученые следят за более чем 27 000 космических камней, летающих рядом с нашей планеты. Однако эксперты в области планетарной защиты полагают, что с большой вероятностью именно такая упавшая с неба глыба стала причиной вымирания динозавров. А это значит, что такое может повториться, и тогда людей постигнет та же участь. Что же делать в таком случае? Возможно, подтолкнуть летящий астероид так, чтобы он прошел мимо и не задел планету.
Первый в мире космический корабль, созданный для планетарной защиты, находится на подлете к своей цели. Уже через несколько дней мы узнаем, есть ли шанс сбить с курса летящий астероид, чтобы отвести его от Земли. Почти год корабль НАСА под названием Double Asteroid Redirection Test (DART) провел в космосе, двигаясь на орбиту астероида Дидим, чтобы столкнуться с его спутником Диморфом и попытаться немного отклонить его от изначально курса. Если миссия окажется успешной, специалисты по планетарной защите смогут получить первую реальную информацию о возможности влияния на траекторию полета космических камней.
В 2021 году их стало уже 27 000. Ни один из них не угрожает Земле.
«Эта проблема не нова – люди и раньше знали, что космос полон опасностей и хотели защитить Землю от потенциальных угроз в будущем», – рассказывает Нэнси Шабо, планетолог из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Мэриленде и координатор миссии DART.
Существуют разные способы защиты планеты от астероидов, но DART будет использовать технику передачи кинетической энергии для отклонения камня. Говоря простыми словами, если вы хотите изменить орбиту астероида, нужно врезаться в него чем-то достаточно тяжелым на высокой скорости.
Цель обнаружена
Все 550 кг DART врежутся в камень Диморф, который вращается вокруг Дидима – камня побольше. «Цель DART выбрана действительно удачно», — говорит Шабо. Она выражает точку зрения людей, и будь вы Диморфом, вы бы наверняка с ней не согласились.
Согласно оценке ученых, обе космические глыбы являются представителями наиболее распространенных околоземных астероидов типа S (каменные). С диаметром 780 метров Дидим имеет такую же ширину, как у среднестатистического небоскреба, а Диморф по этой характеристике больше напоминает египетские пирамиды, обладая около 160 м в поперечнике.
Этот размер отлично подходит специалистам по планетарной защите, которые разделяют все астероиды на три группы. В первую входят самые большие, шириной более тысячи метров, которые могут нанести колоссальный урон Земле, уничтожив все живое. Но благодаря этому их легче все обнаружить и ученые уверены, что нашли уже большую часть из них, и ни один не опасен для нас. Самые маленькие камни не смогут нанести большого вреда, и некоторые из них даже сгорают, входя в атмосферу Земли.
Идеальная группа для экспериментов – средняя. В нее входят камни высотой более 140 метров и диаметром менее тысячи. И вот эти показатели больше всего беспокоят ученых. Такие камни обнаружить сложнее, чем самые огромные, но они все еще способны превратить целый регион планеты в выжженную пустошь. Диморф как раз из таких.
Еще одна причина выбора цели DART заключается в том, что специалисты изначально хотели нацелиться на астероид, вращающийся вокруг более крупного камня, а не Солнца. Это удобнее и даже безопаснее. Во-первых, эксперты уверены, что небольшое изменение орбиты данного камня не приведет к запуску чего-то вроде эффекта домино, в ходе которого какой-нибудь объект случайно начнет движение к Земле. Было бы глупо самостоятельно вызывать проблему, от которой вы всеми силами пытаетесь отгородиться.
Во-вторых, если период обращения астероида вокруг Солнца составляет несколько лет, то Диморф делает один оборот вокруг Дидима примерно за 12 часов. Команда DART считает, что столкновение сможет снизить скорость обращения всего на несколько минут, и вычислить эту разницу на 12-часовой орбите будет проще и быстрее.
Миссия DART позволит получить информацию о том, насколько большим и тяжелым должен быть космический корабль, и насколько быстро он должен двигаться, чтобы отразить астероид от Земли. Именно этим занимается Брент Барби – аэрокосмический инженер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде. Он занимается разработкой гипотетических миссий по столкновению с астероидами для практических сценариев, осуществляемых специалистами планетарной защиты каждые два года на их главной полевой конференции.
«Результаты миссии DART станут основой для будущих гипотетических миссий по планетарной защите», – поясняет Барби. – «Они зададут курс для нашей работы на многие годы вперед, поэтому данная миссия действительно важна.»
Все зависит от времени
Эксперты в области планетарной защиты справедливо замечают, что нельзя противостоять угрозе, о которой вы не знаете. Поэтому, чем раньше человечество обнаружит потенциальную опасность из космоса, тем больше у нас будет времени на подготовку к обороне.
Время особенно важно для метода передачи кинетической энергии, который использует DART. Если с реальной угрозой пришлось бы бороться с помощью точно такого же корабля, то отправлять его нужно было бы лет за десять до столкновения. Все из-за того, что ожидаемое отклонение от орбиты в миссии DART будет настолько мало, что астероиду понадобилось бы несколько раз пролететь вокруг Солнца, чтобы в итоге не пересечься с Землей. «Если вы знаете об угрозе за пару десятилетий, кинетического толчка может быть вполне достаточно, чтобы решить проблему», – говорит Барби.
Шабо также отмечает, что чем больше будет времени на подготовку, тем больше окажется возможностей для устранения проблемы. Например, можно будет отправить космический корабль на разведку.
«Когда вы узнаете об угрозе, первое, что вы захотите сделать, – это узнать, как она выглядит и что из себя представляет», – говорит Нэнси. – «Первый корабль, отправленный к астероиду может быть нацелен совсем не на его отклонение.»
Ученые могут выяснить довольно много информации о камне, если отправят к нему зонд для разведки. Корабль сможет узнать орбиту, размеры, даже состав и форму. Все это помогает разработать оптимальное решение для планетарной защиты.
«Это позволило бы получить полезную информацию, которой нам не хватает для миссии DART», – заключает Шабо. – «Будь у нас все эти данные, проводить ее было бы проще.»
Человеческий фактор
При реальной разработке программы планетарной защиты важность времени на подготовку будет заключаться не в астероиде, а в людях. Если времени на предотвращение катастрофы будет достаточно, страны смогут провести нормальные переговоры друг с другом. Независимо от того, какое государство может пострадать от прямого столкновения или побочных эффектов, все человечество должно работать сообща, чтобы спасти планету от угрозы из космоса.
«Если для борьбы с пандемией или изменением климата хотя бы существуют некоторые международные организации, то защитой от таких маловероятных катастроф никто не занимается», – рассказывает Алисса Хаддаджи, преподаватель космического права, политики и этики в Гарвардском колледже в Массачусетсе. – «Вся ответственность в этом случае будет возложена на Совет Безопасности ООН. Именно поэтому специалисты по планетарной защите стараются общаться и налаживать контакты с разными сообществами и странами.»
С юридической точки зрения планетарная защита может быть особенно сложной. Один из возможных методов решения проблемы с астероидами – ядерная бомба. А использование ядерного оружия в космосе запрещено международным правом. Этим и занимается Хаддаджи. Она создает возможности для обхода подобных правил и международных страхов перед ядерным оружием.
«Я шучу с коллегами о том, что мои исследования в области планетарной защиты с вероятностью 99,99999% окажутся бесполезными и с вероятностью 0,00001% могут спасти Землю от уничтожения», – поделилась Алисса.
Она также отмечает, что по мере своего развития область планетарной защиты становится намного шире и теперь связана не только с наукой и техникой, но и международным правом. Сама Хаддаджи возглавляет группу юристов, консультирующих специалистов по планетарной защите в юридических аспектах их работы.
Алисса утверждает, что даже несмотря на то, что угроза является гипотетической, говорить о ней и налаживать контакты в разных областях все равно нужно. Благодаря этому в случае возникновения реальной опасности люди будут готовы и не станут паниковать. Однако эксперты по планетарной защите также опасаются пугать людей заранее.
«Нельзя заниматься этим, чтобы пугать население и тем более использовать страх людей для сбора средств на нужды планетарной защиты. Это то, на что никто из нас никогда не пойдет», – заключает Хаддаджи.
Время запуска
Допустим, что все переговоры прошли успешно, и была собрана специальная группа людей для решения проблемы. Значит настало время разработки миссии по спасению мира.
Столкновение космического корабля с астероидом – лишь один из множества способов, рассматриваемых для обороны планеты. Другие варианты включают в себя лазеры, использование гравитации и даже ядерный взрыв. Какому варианту отдадут предпочтение будет зависеть от того, когда астероид будет обнаружен, какого он размера, с какой скоростью движется и т.д.
Возможно, расчеты приведут к тому, что понадобится более одного запуска, чтобы решить проблему. А это значит, что сложность проекта вырастет, так как для каждого старта понадобится ракета-носитель и космический корабль.
Один из вариантов заключается в постройке того самого космического корабля и хранении его где-нибудь, пока он не понадобится. «Будем ли мы по-прежнему использовать подход «сборка по требованию» или предпочтем модульную сборку?», — вопрошает Барби. – «Или же мы построим целый космический корабль и оставим его на складе? На эти вопросы мы пока не ответили.»
То же самое касается и поиска ракеты-носителя. «Было бы полезно изучить процесс подготовки ракеты к запуску, потому что обычно это не делается в спешке», – рассуждает Барби. – «Скажем, мы обнаружим угрозу довольно поздно. В нынешних условиях было бы очень сложно второпях подготовить ракету к старту.»
Все станет еще сложнее, если понадобится несколько запусков. Даже без этого всегда есть риск того, что что-то пойдет не так, а при необходимости серии миссий вероятность возникновения проблем увеличивается. И об этом специалисты планетарной защиты тоже должны помнить.
Печальных для Земли ситуаций может быть много. Например, если мы все-таки сможем отклонить астероид от курса, но не настолько, чтобы он прошел мимо нашей планеты. «Тогда он все еще будет лететь к Земле, но точка падения уже будет находиться в другом месте», – рассказывает Барби. – «Выходит, что мы искусственно создали новую катастрофу, отличную от изначальной.»
Также нельзя исключать вероятности того, что мы можем неправильно оценить размеры астероида, или во время миссии он отреагирует не так, как мы ожидали. «Вполне вероятно, что при столкновении корабля с астероидом от последнего просто отколется кусок, а сам он продолжит следовать первоначальному курсу», – говорит Барби. Более того, этот отколотый кусок сам может создать новую проблему, также летя на Землю, но уже в другую точку.
Пожалуй, если и создавать космический корабль, который будет ждать своей «участи» на складе, то их там должно быть несколько. Шабо поясняет: «Возможно, после отправки первого корабля понадобится запустить еще один через какое-то время, чтобы посмотреть, как его предшественник справился с работой и понять, нужно ли подтолкнуть астероид еще».
У миссии НАСА DART уже есть такой преемник, который должен посетить место происшествия. Европейское космическое агентство планирует запустить космический корабль Hera в 2024 году, чтобы подробно изучить последствия, оставленные DART. Это позволит ученым лучше понять, какие факторы необходимо учитывать при проведении реальной миссии по защите планеты от астероида.
«DART – это не совсем то, что мы бы точно делали при возникновении реальной угрозы», – говорит Шабо. – «Это лишь начало, первый шаг исследований в этой области.»
