Апофис. Апокалипсисы 2029 и 2036: Вероятность угрозы и уже предпринимаемые меры

Поскольку тема противоастероидной защиты Земли волнует многих Портальцев, решил подготовить материал по соответствующей тематике. Собственно мысль такая возникла еще в феврале, но, к сожалению, нехватка времени ее реализации не способствовала. С другой стороны я долго не мог определиться с чего начать и как писать – «научное популяризаторство» в этом смысле искажает суть точных научных дисциплин и инженерной мысли, «работающих» на эту тематику. Тех же астрометрии или небесной механики, например. Недавно с радостью поняв, что Перельмана из меня не выйдет, я понял, что нужно поступить проще. А именно – начать с той угрозы, которая относительно близка и реальна – астероид Апофис.

То, что получилось – компиляция: что-то исправил, что-то добавил... Постараюсь в дальнейшем «расширить» и «углубить»… Если мной были допущены неточности – поправляйте. Если есть что добавить – предлагайте.

Пока почти не затронул тему российских предложений. Это тема большая и отдельная...

«...Сегодня нам ничего не известно, мы лишь знаем, что в нашу сторону летят какие-то предметы. Но уже через несколько лет предстоит решать, как уклоняться от возможных ударов.»

Апокалипсис 13 апреля 2029 г. Пока вероятность 0,03%.
По предварительным расчетам, в пятницу 13 апреля 2029 г. в 4:36 по Гринвичу астероид Апофис 99942 массой 50 млн. тонн и диаметром 320 м пересечет орбиту Луны и пойдет на сближение с Землей со скоростью 45,000 км/ч. Огромная, изрытая оспинами глыба будет таить в себе энергию 65,000 хиросимских бомб – этого с лихвой хватит, чтобы стереть с лица Земли небольшую страну или раскачать цунами в пару сотен метров высотой.

Апофис так назван в честь древнеегипетского бога мрака и разрушения, но пока все же есть шанс, что он не проявит себя таковым в реальности. Ученые на 99,7% уверены, что он пролетит мимо Земли на расстоянии 30–33 тысячи км. После наступления сумерек население Европы, Африки и Западной Азии пару часов сможет наблюдать небесный объект, похожий на звездочку средней величины, пересекающий область небосклона, где находится созвездие Рака. Апофис будет первым астероидом за всю историю человечества, который нам удастся явственно разглядеть невооруженным взглядом.

Если столкновения не удастся избежать, то расчетная траектория падения Апофиса шириной 50 км пройдет через Россию, Тихий океан, Центральную Америку и Атлантику. Города Манагуа (Никарагуа), Сан-Хосе (Коста-Рика) и Каракас (Венесуэла) расположены точно на этой полосе, так что им грозит прямое попадание и полное разрушение. Впрочем, наиболее вероятное место падения – это точка в океане в нескольких тысячах километров от западного побережья Америки. Если Апофис упадет в океан, в этом месте образуется воронка глубиной 2,7 км и примерно 8 км в диаметре, от которой во все стороны побегут волны цунами. В результате, скажем, побережье Флориды попадет под удар двадцатиметровых волн, которые в течение часа будут бомбардировать материк.

Но ученые подсчитали: если Апофис окажется точно на расстоянии в 30,404.5 км от нашей планеты, он должен попасть в гравитационную "замочную скважину". Полоска пространства примерно 1 км в ширину, дыра, сравнимая по размерам с диаметром самого астероида, – это ловушка, где сила притяжения Земли способна развернуть полет Апофиса в опасном направлении, так что наша планета окажется буквально в перекрестии прицела на момент следующего визита этого астероида, который состоится ровно через 7 лет – 13 апреля 2036 г.

Результаты радиолокационного и оптического слежения за Апофисом, когда он позапрошлым летом в очередной раз пролетал мимо нашей планеты, дали возможность вычислить вероятность его попадания в "замочную скважину". В численном выражении этот шанс составляет 1/45,000! "Непростая задача – реально оценить опасность при очень малой вероятности события, – говорит Майкл де Кэй из Центра обмена информацией и оценки опасностей при университете Карнеги–Меллон. – Одни считают, что раз опасность маловероятна, то о ней не стоит и думать, а другие, имея в виду серьезность возможной катастрофы, полагают, что недопустима даже самая ничтожная вероятность подобного события".

Бывший астронавт Расти Швейкарт в 2001 г. стал одним из соучредителей «Фонда В612» и сейчас использует его для давления на NASA, требуя от агентства хоть каких-то действий в отношении Апофиса, причем как можно скорее. "Если мы упустим выдавшийся нам шанс, – говорит он, – это будет преступная халатность".

Кстати:

1. Наименование «Фонда 612» совпадает с номером астероида (малой планеты), где жил Маленький Принц. У Маленького Принца есть и своя настоящая планета - 46610 Besixdouze (1993 TQ1) - это небесное тело, принадлежащее к поясу астероидов. Он был открыт Кином Эндате и Казуо Ватанабе 15 октября 1993 г. 46610 это десятичный эквивалент шестнадцатеричного числа В612.

2. Почитателям сериала LOST будет интересно узнать, что в 4 серии 5-го сезона с названием «Маленький Принц» герои обнаружат коробку с надписью «BESIXDOUZE», что, как можно догадаться, является названием корабля, на котором приплыла команда Руссо. 46610 Besixdouze (1993 TQ1) - это название астероида (см п.1), а Besixdouze обозначает по-французски «В шесть двенадцать».

Это не реклама. Просто в поисках дополнительной информации возникли вот такие пересечения...

Впрочем, пока еще рано думать об эвакуации.

После 2029 г. у нас уже не будет возможности избежать столкновения, но задолго до роковой минуты мы можем слегка сбить Апофис с курса – ровно настолько, чтобы он не попал в "замочную скважину". Согласно расчетам, проведенным в NASA, для этого сгодится простая "болванка" весом в одну тонну, так называемый кинетический ударник, который должен угодить в астероид на скорости 8,000 км/ч. Подобную миссию уже исполнял космический зонд NASA "Deep Impact" (кстати, его название связано с еще одним голливудским блокбастером 1998 г.). В 2005 г. этот аппарат по воле его создателей врезался в ядро кометы Tempel 1, и таким образом были получены сведения о строении поверхности этого космического тела. Возможно и другое решение, когда космический аппарат с ионным движителем, играющий роль "гравитационного тягача", зависнет над Апофисом, и его – пусть и ничтожная – сила притяжения чуть-чуть сдвинет астероид с рокового курса.

В 2005 г. Швейкарт призывал руководство NASA к планированию спасательной экспедиции, которая должна установить на Апофисе радиопередатчик. Данные, регулярно получаемые от этого прибора, позволили бы подтвердить прогнозы развития ситуации. При благоприятном прогнозе (если астероид в 2029 г. пролетает мимо "замочной скважины") земные обитатели смогли бы вздохнуть с облегчением. В случае же неутешительного прогноза у нас оставалось бы достаточно времени, чтобы подготовить и отправить в космос экспедицию, способную отвести от Земли грозящую ей опасность. Для выполнения такого проекта, по оценкам Швейкарта, могло бы понадобиться примерно 12 лет, но все спасательные работы желательно завершить к 2026 г. – лишь тогда можно надеяться, что оставшихся трех лет хватит на проявление положительных результатов от едва заметного по космическим масштабам воздействия со стороны нашего спасательного корабля.

Впрочем, NASA пока предпочитает выжидательную тактику. По расчетам Стивена Чесли, работающего в Пасадене (Калифорния) в Лаборатории реактивного движения (JPL) над темой "Околоземный объект" (Near Earth Project), до 2013 г. мы имеем полное право ни о чем не беспокоиться. К тому моменту Апофис попадет в поле зрения 300-метрового радиотелескопа, расположенного в Аресибо (Пуэрто-Рико). По этим данным уже можно будет сделать достоверный прогноз – попадет астероид в 2029 г. в "замочную скважину" или же его пронесет мимо. Если подтвердятся худшие опасения, у нас останется достаточно времени и для экспедиции с установкой приемо-передатчика, и для экстренных мер по сталкиванию астероида с опасной траектории. "Сейчас рано суетиться, – говорит Чесли, – но если к 2014 г. ситуация сама не рассосется, вот тогда и займемся подготовкой серьезных экспедиций".

В 1998 г. конгресс США поручил NASA заняться поиском, учетом и отслеживанием в околоземном пространстве всех астероидов диаметром не менее 1 км. Составленный в результате "Отчет о космической безопасности" содержит описание 75% из 1,100 предположительно существующих объектов. (В процессе этих поисков Апофис, не добирающий до требуемого размера 750 м, попался на глаза исследователям просто по счастливой случайности.) Ни один из включенных в "отчет" гигантов, к счастью, не представляет для Земли опасности. "Но в оставшейся паре сотен, которые мы пока так и не смогли обнаружить, любой может оказаться на подходе к нашей планете", – говорит бывший астронавт Том Джонс, консультант NASA по поиску астероидов и эксперт редакции PM. В свете сложившейся ситуации аэрокосмическое агентство предполагает расширить критерий поиска до диаметра 140 м, то есть захватывать в свою сеть и небесные тела размером вдвое меньше Апофиса, способные тем не менее нанести нашей планете ощутимый ущерб. Таких астероидов выявлено уже более 4,000, а по предварительным оценкам NASA, их должно быть не менее 100,000.

Как показала процедура вычисления 323-дневной орбиты Апофиса, предсказывать пути, по которым движутся астероиды, – дело хлопотное. Наш астероид обнаружили в июне 2004 года астрономы Аризонской национальной обсерватории Китт-Пик. Много полезной информации было получено астрономами-любителями, а через шесть месяцев повторные профессиональные наблюдения и более точное визирование объекта привели к таким результатам, что в JPL забили тревогу. Святая святых JPL, система слежения за астероидами Sentry (сверхмощный компьютер, который, основываясь на астрономических наблюдениях, рассчитывает орбиты околоземных астероидов) давала предсказания, которые день за днем выглядели все более зловещими. Уже 27 декабря 2004 года расчетные шансы на ожидаемое в 2029 году столкновение достигли уровня 2,7% – такие цифры вызвали ажиотаж в узком мирке охотников за астероидами. Апофис занял беспрецедентную 4-ю ступень на "Туринской шкале".

Впрочем, паника быстро улеглась. В компьютер ввели результаты тех наблюдений, которые раньше ускользали от внимания исследователей, и система огласила успокаивающее сообщение: в 2029 году Апофис пролетит мимо Земли, но промахнется на самую малость. Все бы хорошо, но осталась одна неприятная мелочь – та самая "замочная скважина". Крошечные размеры этой гравитационной "ловушки" (всего 600 м в диаметре) – это одновременно и плюс, и минус. С одной стороны, не так уж и трудно будет оттолкнуть Апофис от такой ничтожной цели. Если верить расчетам, то, меняя скорость астероида всего на 16 см в час, то есть на 3,8 м в день, за три года мы сместим его орбиту на несколько километров. Вроде бы чепуха, но вполне достаточно, чтобы обойти сторонкой "замочную скважину". Такие воздействия вполне по силам уже описанному "гравитационному тягачу" или "кинетической болванке". С другой стороны, когда мы имеем дело с такой крошечной мишенью, нельзя точно предсказать, в какую сторону отклонится Апофис от "замочной скважины". На сегодня прогнозы, какой будет орбита к 2029 году, имеют масштаб точности (в космической баллистике его называют "эллипсом ошибок") примерно 3,000 км. По мере накопления новых данных этот эллипс должен постепенно уменьшаться. Для того чтобы хоть с какой-то уверенностью говорить, что Апофис летит мимо, необходимо сократить "эллипс" до размеров порядка 1 км. Не располагая нужной информацией, спасательная экспедиция может увести астероид в сторону, а может и непреднамеренно загнать его в самую скважину.

Но реально ли достичь требуемой точности прогнозирования? Эта задача предполагает не только установку на астероид приемопередатчика, но и математическую модель несравненно более сложную, чем та, которая используется сейчас. В новом алгоритме вычисления орбиты должны присутствовать и такие, казалось бы, несущественные факторы, как солнечное излучение, члены, добавляемые для учета релятивистских эффектов, и гравитационное воздействие со стороны других оказавшихся поблизости астероидов. В нынешней модели все эти поправки пока еще не учтены.

И наконец, при расчете этой орбиты нас ждет еще один сюрприз – эффект Ярковского. Это дополнительная небольшая, но устойчиво действующая сила – ее проявление наблюдается в тех случаях, когда с одного бока астероид излучает больше тепла, чем с другого. По мере того как астероид поворачивается от Солнца, он начинает излучать в окружающее пространство накопленное в поверхностных слоях тепло. Возникает слабенькая, но все-таки заметная реактивная сила, действующая в направлении, противоположном тепловому потоку. К примеру, вдвое более крупный астероид под названием 6489 Голевка под воздействием этой силы за последние 15 лет на 16 км удалился от расчетной орбиты. Никто не знает, как этот эффект скажется в течение ближайших 23 лет на траектории Апофиса. В настоящий момент мы не имеем представления ни о скорости его вращения, ни о направлении оси, вокруг которой он мог бы вращаться. Мы не знаем даже его очертаний – а ведь это информация абсолютно необходимая для того, чтобы рассчитать эффект Ярковского.

Если Апофис и в самом деле метит прямо в гравитационную "замочную скважину", наземные наблюдения не смогут этого подтвердить, по крайней мере, вплоть до 2021 г. Возможно, к тому времени будет уже поздно предпринимать какие-либо действия. Посмотрим, что поставлено на кон (Чесли полагает, что падение такого астероида должно повлечь за собой убытки в $400 млрд. только за счет повреждений экономической инфраструктуры), и сразу станет понятно – какие-то шаги по защите от нависшей катастрофы нужно делать уже сейчас, не дожидаясь подтверждений, что они в конце концов окажутся необходимы. Когда же начнем? Или, если посмотреть с другой стороны, в какой момент можно будет положиться на удачу и сказать, что беда миновала? Когда шансы на благополучный исход составят десять к одному? Тысяча к одному? Миллион к одному?

Когда NASA обнаруживает такой потенциально опасный астероид, как Апофис, оно не уполномочено принимать решения о дальнейших действиях. "Планирование спасательных работ не наш бизнес", – говорит Чесли. Первый и очень робкий шаг космического агентства в этом направлении – некое рабочее заседание, на котором в июне обсуждались возможные меры по защите от астероидов.

Если эти усилия NASA заслужат со стороны Конгресса США внимания, одобрения, а главное, финансирования, то следующим шагом сразу же станет отправка на Апофис разведывательной экспедиции. Швейкарт отмечает, что даже если планируемый "гравитационный тягач", снабженный контрольным приемопередатчиком, "покрыть золотом от носа до хвоста", его запуск вряд ли потянет на сумму больше четверти миллиарда. Кстати, именно в такую же сумму обошелся выпуск космических фантазий "Армагеддон" и "Столкновение с бездной". Если во имя защиты нашей планеты Голливуд не поскупился выложить такие деньги, то неужели их не найдется у Конгресса США?

К счастью, для того чтобы Апофис на подступах к Земле не угодил в гравитационную "замочную скважину", готовую на следующем витке направить его прямо в нашу планету, достаточно будет подвинуть его всего лишь на километр-другой. Если бы нам сразу грозило прямое столкновение, астероид нужно было бы "сдвигать" на 8–10 тысяч километров и на это потребовалось бы в 10,000 раз больше энергии. А так задача, кажется, нам по силам – даже при использовании нынешней техники. Для ее решения предлагается несколько методов.

Космический корабль с головной частью, представляющей собой простую болванку массой в 1 тонну ("кинетический ударник") просто врежется в Апофис на скорости 8,000 км/ч и, если верить расчетам, изменит скорость астероида массой 50 млн. тонн всего лишь на 16 см/час. В течение трех лет эффект от этого, казалось бы, ничтожного изменения в скорости накопится и даст в результате смещение на несколько километров.

Преимущества. Мы уже знаем, как это делать: позапрошлым летом зонд Deep Impact подобным же образом был пущен на столкновение с ядром кометы. Оборотная сторона. В результате столкновения от астероида могут отколоться осколки. Кроме того, если удар не попадет точно в центр масс, мы добьемся не смещения небесного тела, а его вращения.

Плазменный или ионный ракетный двигатель, питающийся энергией от ядерного реактора или от солнечных батарей, можно укрепить прямо на поверхности астероида. Если он проработает хотя бы несколько недель, создавая тягу в один-два ньютона, этого будет уже достаточно для того, чтобы скорость астероида изменилась на необходимые десятки сантиметров в час.

Преимущества. Конструкция ионного двигателя уже прошла испытания во время экспедиции Deep Space 1 в 1998 году, конструкция плазменных двигателей – во время многочисленных запусков коммерческих телекоммуникационных спутников и лунного зонда Smart-1. Оборотная сторона. Космическому аппарату необходима "мягкая посадка" и жесткое закрепление на поверхности с неизвестными свойствами. Поскольку астероид вращается, для того чтобы тяга действовала только в одном направлении, аппарату потребуется сложная система управления.

"Гравитационный тягач" массой в 1 тонну, используя работающий от солнечных батарей ионный (или плазменный) двигатель или маневровые двигатели на гидразине, зависнет на высоте в четверть километра над поверхностью астероида. Сила притяжения космического аппарата постепенно увлечет астероид в сторону с его траектории – по сути дела, тяга двигателей (то есть несколько граммов силы) в течение месяца будет частично передаваться небесному телу.

Преимущества. При необходимости всеми этими движениями можно будет управлять. Для гравитационного тягача (в отличие от жестко закрепленного толкача) не имеют значения проблемы, связанные с вращением астероида. Оборотная сторона. Парение над поверхностью – положение весьма неустойчивое, и для его поддержания потребуются дополнительные энергозатраты. Расчеты ученых говорят: чтобы воздействие гравитации изменило орбиту астероида диаметром 200 м, кораблю массой в 20 тонн следует целый год лететь рядом с ним на расстоянии 50 м.

Реально разрабатываются системы солнечных парусов большой площади из прочной металлизированной пленки для установки их на астероид. Солнечный ветер, состоящий из потока заряженных частичек-протонов, несущихся со скоростью 600—700 км/сек. будет надувать металлизированный парус и тащить конструкцию. Такой солнечный парус летом 2004 г. первыми развернули в космосе японские специалисты.

Появилась и более свежая идея: окрасить светлые астероиды из гигантского космического пульверизатора в черный цвет. Это должно вызвать испарение азота и создать вокруг астероида плотное облако, что увеличит воздействие на него солнечного ветра. И солнечный ветер собьет космическую гору с опасного для нас курса. Вот только как вывести на орбиту такое огромное количество краски?

Подрыв ядерным зарядом, заложенным в тело астероида

Если в недра Апофиса заложить термоядерную бомбу, она превратит его в рой мелких астероидов.

Преимущества. Чувство глубокого удовлетворения от одной мысли, что враг разбит вдребезги. Оборотная сторона. Глубоким бурением в открытом космосе мы еще никогда не занимались. Кроме того, не окажется ли куча маленьких радиоактивных астероидов еще хуже, чем один большой?

Испарение вещества с поверхности небесного тела толкнет его в противоположном направлении.

Преимущества. В такой ситуации вращение астероида не будет играть роли. Оборотная сторона. В настоящее время остается в силе международный запрет на использование ядерного оружия в космосе, и накопление ядерных зарядов для защиты от астероидов может нанести ущерб общему процессу ядерного разоружения.

В марте 2007 г. NASA направило доклад в Конгресс США, заявив: ядерное оружие — идеальный вариант предотвращения катастрофического столкновения астероида с Землей. Р.Швейкарт полагает, что сотрудники агентства солгали, очевидно, поддавшись мощному политическому давлению. Конечно, это не может служить оправданием упорному стремлению вывести ядерное оружие в космос. По мнению Р.Швейкарта, почти все небесные тела (за исключением самых крупных) можно сместить с орбиты и направить в другую сторону с помощью беспилотного космического корабля.

Ученые Европейского космического агентства (ЕКА), чтобы предотвратить катастрофу, разработали систему "Дон Кихот". Два ее космических аппарата "Идальго" и "Санчо" должны будут спасти человечество. "Идальго", как и положено рыцарю, предназначен для нанесения толчка-удара астероиду размером поперечника до 500 м. "Санчо" же будет контролировать параметры орбиты астероида до и после столкновения.

Пока это только теория. Предполагается, что "Санчо" за полгода до начала космического "боя" выйдет в разведку — сблизится с астероидом и будет сопровождать его до прилета "Идальго". Экспертный совет ЕКА уже выбрал два астероида для эксперимента У них нет звучных имен — лишь обозначения (99942) 2002 АТ-4 и (10302) 1989 МL.

Первый кандидат имеет размеры 160х370 м, период обращения вокруг Солнца 2,55 г. и длинную вытянутую орбиту, никогда не пересекающую орбиту Земли — она пересекает только орбиту Марса. Сближение его с Землей произойдет 16 марта 2053 г., когда астероид подлетит на расстояние 6,7 млн км.

Второй претендент гораздо мощнее: это каменная глыба диаметром 600 м с периодом обращения 1,44 года, непересекающейся с земной орбитой. Приблизится он к Земле 2 июля 2022 г. на расстояние 14,9 млн км. Такой запас по расстоянию при сближении с Землей дает почти 100%-ную гарантию безопасности проведения эксперимента.

Подготовлено по материалам, размещенным в Интернет