Na Konferenciji za Obranu Planeta održanoj u travnju 2016, grupa stručnjaka za svemirske letove predstavila je sljedeći izmišljeni problem kako bi se pronašlo rješenje:
Hipotetski asteroid 2015 PDC, „otkriven“ 14. travnja 2015, leti na putanji sudara sa Zemljom. Promjera je između 152 i 396 metara, i mogao bi se sudariti s Zemljom u rujnu 2022. Što nam je činiti?
Iako je situacija potpuno izmišljena, organizatori konferencije su je probali učiniti itekako realističnom, pa su dodali sve nepoznanice s kojima bi se znanstvenici morali suočiti, kao dimenziej asteroida, od čega je napravljen i gdje bi točno mogao pogoditi Zemlju.
Sudionici konferencije su zatim raspravljali o mogućnosti slanja svemirske letjelice koja bi se sudarila s asteroidom i promijenila mu smjer. Sada mi istražujemo drugi način izbjegavanja katastrofe, ako u stvarnosti dođe do takve situacije.
Što učiniti ako je asteroid već na putu zemlje?
Prvo, tim je koristio dostupne podatke kako bi izračunao ako i gdje bi fiktivni asteroid mogao pogoditi Zemlju. Područja najvećeg rizika su u pojasu od Turske do Indije, što uključuje gusto naseljena područja poput Teherana, New Delhija i Dhake.
Postoji određena vjerojatnost da će fiktivni asteroid pasti usred oceana bez izazivanja velike štete (Udar u blizini obale bi, naprotiv, mogao imati katastrofalne posljedice). Za potrebe ovog istraživanja, istraživači su zamisli najgori mogući scenarij: pad fiktivnog asteroida na prije spomenuta gusto naseljena područja. To otvara sljedeće pitanje:
Kako bismo spriječilli pokolj golemog broja ljudi?
Iako su svi, od redatelja Armageddona Michaela Baya do NASA-e, predložili da bismo ga mogli raznijeti u komadiće, taj prijedlog je prilično kontroverzan. Sporazum o Vanjskom Svemiru zabranjuje korištenje nuklearnih oružja u svemiru. Plus, neki znanstvenici misle kako bi šrapneli nastali u eksploziji asteroida mogli izazvati jednaku ili još veću štetu nego asteroid u jednom komadu.
“Moje mišljenje je da bi nuklearno razaranje trebalo koristiti samo u slučaju da sve druge mogućnosti zakažu,“, kaže Claudio Bombardelli, istraživač svemirske dinamike na Tehničkom Sveučilištu u Madridu i vodeći autor problematike.
“Nuklearno razaranje bi trebalo koristiti samo u slučaju da sve druge mogućnosti zakažu.”
Umjesto toga, Bombardellijev tim podupire korištenje „pastira ionske zrake“ – koncept koji je njegova grupa razvijala sad već nekoliko godina – odguravanje nadolazećeg asteroida van fatalne putanje.
Kako funkcionira ionsko odbijanje
Bombardelli i njegove kolege su stvorili plan odašiljanja snopa iona (nabijenih čestica) u hipotetski asteroid. Ioni bi putovali brzinom od 30,5 kilometara po sekundi, dodavajući moment svoje sile u asteroid u trenutku sudara, te lagano ga odbacujući van dotadašnje putanje.
“Radi se o maloj sili,” kaže Bombardelli, “i jedini način da ova sila obavi posao je ako se ionska zraka odašilje veoma dugo. ”
Tim pretpostavlja da hipotetski asteroid teži oko 20 milijuna tona, i konstantnim odašiljanjem sile jednake težini jedne jagode u trajanju od dvije godine moguće je promijeniti kurs asteroida za više stotina kilometara.
Ionsku zraku je moguće stvoriti pomoću svemirske letjelice koja koristi ionske motore, slično svemirskoj sondi Dawn koja je nedavno stigla na patuljasti planet Ceres u asteroidnom pojasu.
U početku bi ionski motori doveli letjelicu do asteroida. Tada, nakon približavanja asteroidu, moglo bi se zaokrenuti letjelicu tako da se ionski ispuh usmjeri prema asteroidu i odguruje ga. Motori bi tako imali dvostruku namjenu, kaže Bombardelli, čime bi smanjivali težinu same letjelice.
Kao i sonda Dawn, ova hipotetska letjelica bi stvarala ione pomoću električne struje iz solarnih ploča, kojom bi cijepala plin ksenon u ione, kojima bi se letjelica napajala i izbacivala ih van kroz stražnji otvor.
Tim je izračunao, da bi letjelica bila sposobna odgurnuti asteroid, trebala oko 11 kW snage da obavi svoj posao, što je jednako Dawnovoj snazi.
“Mi smo sigurni da bi odguravanje uspjelo [u nekim situacijama],” kaže Paul Chodas iz NASA-inog programa Near Earth Object. Chodas je bio zadužen za stvaranje hipotetskog scenarija za konferenciju, ali nije bio uključen u Bombardellijevo istraživanje.
Bilo bi moguće smisliti još jaču ionsku letjelicu, kaže Chodas. NASA-ina Asteroid Redirect Mission će testirati 40 kW ionski motor.
Točna količina sile ionske zrake koja bi mogla utjecati na asteroid je još uvijek neodređena, ali Bombardelli i njegov tim testiraju mogućnosti u plazmičkoj vakuumskoj komori kod Njemačke Svemirske Agencije. Zasad se njihovi rezultati podudaraju s njihovim predviđanjima.
Lansiranje
Istraživači su lansirali svoju zamišljenu letjelicu 28. svibnja, 2017, i spustila se na zamišljeni asteroid 30. rujna 2019.
Letjelica je imala samo tri godine da odbije asteroid i s pretpostavkom da je asteroid promjera od 250 metara i gustoće prosječnog asteroida (2 g/cm3), nije bilo dovoljno vremena da ga se odgurne dovoljno jako da potpuno zaobiđe zemlju. Ali bilo bi moguće odgurnuti ga na manje štetnu putanju. Sljedeće veliko pitanje je bilo:
Kamo usmjeriti asteroid?
U jednom od najgorih scenarija, istraživači su zamislili da asteroid leti prema New Delhiju, gdje živi više od 16 milijuna ljudi. Izračunali su da bi u 22 mjeseca odašiljanja ionske zrake asteroid bilo moguće pogurnuti tako da ga se usmjeri prema ruralnoj provinciji Paktika u Afganistanu, gdje bi se broj žrtava značajno smanjio, i šteta na infrastrukturi bi bila potpuno izbjegnuta.
Ako letjelica ima vremenski samo 15 mjeseci da gura asteroid, to bi moglo biti tek dovoljno da se asteroid usmjeri prema pokrajini Punjab u Pakistanu. To je područje razvijenije nego afganistanska pustinja, ali bi se broj žrtava ponovno smanjio za razliku od New Delhija.
Političke posljedice objih strategija vjerojatno bi bilo teže prevladati nego znanstvene izazove. Je li pravedno da Indija odbije asteroid od putanje prema New Delhiju i navede ga prema napučenim područjima Pakistana ili u afganistansku pustinju? Države bi dakle trebale raditi na zajedničkom dogovoru oko kompenzacije oštećenih zemalja.
Ako bi asteroid jurio prema Dhaki, glavnom gradu Bangladeša, a ne prema Delhiju, znanstvenici su izračunali da bi 13 mjeseci korištenja ionske zrake moglo preusmjeriti asteroid prema Myanmaru, kako bi se broj žrtava i materijalna šteta ponovno smanjili.
Asteroid koji bi se kretao prema Teheranu bi bilo najlakše skrenuti s putanje jer je glavni grad Irana okružen pustinjom. Za samo dva ili tri mjeseca pritiska ionske zrake, asteroid bi mogao biti preusmjeren kako bi se smanjila šteta i žrtve u glavnom gradu, i bez potrebe za previše političkih manevara.
Druge mogućnosti
Odbijanje hipotetskog asteroida od ikakvog sudara s planetom Zemljom iziskivalo bi pet letjelica s ionskim pogonima, prema proračunima znanstvenika, i trebalo bi im 33 mjeseci da to postignu. Potpuno zaustavljanje asteroida širokog 400 metara tražilo bi izgradnju i lansiranje 20 letjelica, što bi bilo veoma skupo.
“Veličina je važna,” kaže Chodas, “a veličina je nešto što nam neće biti potpuno poznato unaprijed.”
Ionska zraka bila bi beskorisna u nekim scenarijima. Ionima bi trebalo više mjeseci ili godina kako bi učinkovito pomaknuli asteroid s putanje, pa se ta metoda može implementirati samo ako čovječanstvo rano sazna za nadolazeći asteroid.
“Veličina je itekako važna.”
Ako nemamo još puno vremena, u tom bi slučaju udar kinetičkom energijom predložen na konferenciji bio bolje rješenje. Tada bismo lansirali svemirski brod i razbili ga o površinu asteroida kako bismo ga pomaknuli s kursa. Kako su takve letjelice relativno jednostavne za izgraditi, mogli bismo ih napraviti brže i lakše nego ionski brod.
Međutim, jedna mana kinetičkog udara je da može pomaknuti asteroid u samo jednom smjeru. Ta metoda radi na principu usporavanja asteroida; znanstvenici bi poslali svemirski brod u putanju asteroida, a kada bi se sudario s letjelicom, asteroid bi usporio. Zbog orbitalne mehanike, usporavanje brzine asteroida smanjuje mu orbitu, što mijenja mjesto sudara sa Zemljom.
U situaciji s konferencije, kinetički udar bi mogao pomaknuti asteroid prema zapadu, a ionska zraka bi mogla pomaknuti asteroid u bilo kojem smjeru. To bi bilo potencijalno korisno ako je najbolje što možemo učiniti preusmjeravanje asteroida prema području gdje će ozlijediti manje ljudi.
NASA-ina misija za preusmjeravanje asteroida će istražiti treću mogućnost pomicanja asteroida: svemirski brod će doći do asteroida, pokupiti neki kamen i koristiti njegovu povećanu masu kao svojevrsnu gravitacijsku vučnu zraku kako bi lagano odgurnula asteroid van iz kursa. Ovo je druga metoda „sporog odguravanja“, ali nije toliko jednostavna kao metoda ionske zrake.
Konačno, za jako velike i jako bliske asteroide koji prijete Zemlji postoji još jedna mogućnost:
“Nuklearni napad je zadnja mogućnost kojoj trebamo pribjeći, kako se meni čini,” kaže Chodas. “Nepredvidljivija je, ali ju je vrijedno razmotriti kao mogućnost. O tome smo ozbiljno raspravljali na konferenciji. Smatramo kako bi mogla biti učinkovita u ovom slučaju.“
Na kraju krajeva, najbolja metoda za preusmjeravanje asteroida će stvarno ovisiti o situaciji.
“Ako sve varira od slučaja do slučaja,” kaže Chodas, “tada sve ovisi o udaljenosti asteroida u trenutku u kojem smo ga otkrili, o njegovoj putanji i dimenzijama.”
