Сущность проблемы столкновения иноземных космических объектов с Землей

За последние несколько лет в научном мире появился ряд вопросов, посвященных опасности столкновения Земли с астероидами, метеоритами и кометами. Эта тема вызывает животрепещущий интерес в связи с продолжающимся расширений наших знаний в этой удивительной междисциплинарной области. И выбор материала при написании этого проекта отражает эту деятельность.

Если исходить только из научной точки зрения, то изучение опасности столкновения включает данные астрономии, физики, химии, геологии, климатологии, океанологии, экологии, биологии, антропологии, археологии, палеонтологии и дендрохронологии, помимо других дисциплин. Наука говорит нам, какое небесное тело направляет нашу сторону, какие объекты падали на нашу планету в прошлом, какое было воздействие этих ударов на Землю, её атмосферу и океаны, и формы жизни.

Опасность столкновения с Землёй имеет большое значение и с точки зрения социологии, экономики, политики и обороны. Реакция человечества на возможность крупномасштабного столкновения является вполне оправданной. Рано или поздно произойдёт такое столкновение, которое коренным образом изменит образ жизни значительной части населения Земли. Шестьдесят миллионов лет назад, когда на нашей планете были хозяевами динозавры, произошло столкновение с десятикилометровым телом, от последствий которого пострадала вся их популяция. В 1908 году пятидесятиметровый метеорит, взорвавшийся над районом реки Тунгуски в Сибири, был не очень масштабным, но тем не менее серьёзным напоминанием о том, что грозящая Земле опасность столкновений с космическими телами – не просто эпизод из далекого прошлого. И мы тоже можем пойти по пути динозавров. С другой стороны, наука может заблаговременно предупредить нас о грозящей опасности. Насколько заблаговременным может быть такое предупреждение? Если речь пойдёт о нескольких днях, то, вероятно, было бы лучше, если бы мы вообще ни о чём не подозревали, ибо тогда все наши приготовления были бы напрасными. Но если весть о потенциально опасном событии опередит его на десятилетия, то человечество окажется перед уникальной возможностью защитить и сохранить себя.

Широкий спектр достижений в космонавтике позволяет предположить, что корабли, построенные на ионных двигателях проведут идентификацию потенциально опасных объектов и смогут отклонить их в случае угрозы столкновения с Землей.

На наш взгляд , проблема защиты Земли от объектов особо опасных для нее, является актуальной для любого современного человека. Именно ей и посвящается наша исследовательская работа.

В ходе своего исследования мы поставили ряд задач:

-обосновать актуальность данной проблемы для современного человека;

-раскрыть значение накопленных фактов для описания последствий столкновения иноземных космических объектов с Землей;

-совершенствовать свои исследовательские умения: работа с литературой, мысленное моделирование, анализ и обобщение материала.

I. СУЩНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ СТОЛКНОВЕНИЯ

ИНОЗЕМНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ЗЕМЛЕЙ

1. Характеристика потенциально опасных объектов

Каждый год на Землю из космоса падает сорок тонн камней. Это эмпирический факт, доказанный собранными коллекциями образцов. Однако при работе с коллекциями (выборками) образцов выясняется, что основанные на них выводы могут содержать ошибки. Некоторые метеориты и астероиды (каменные) состоят из вещества, которое делает их визуально почти неотличимыми от земных пород. Кажется вероятным, что каждый год на Землю могут сваливаться миллионы тонн обломков — нам просто нужно знать, где их искать.

Орудия угрозы Земле столь же разнообразны по своей природе, сколь и многочисленны. Их можно подразделить на три группы: астероиды, метеориты, кометы.

Большинство известных науке астероидов движется вокруг Солнца по поддающимся определению орбитам, которые в совокупности образуют огромную кольцеобразную область- обычно называемую поясом астероидов- между орбитами Марса и Юпитера. Если принять в качестве единицы измерения расстояний в пределах Солнечной системы так называемую астрономическую единицу (АЕ), равную среднему расстоянию Земли от Солнца, то пояс астероидов будет простираться от 1,7 до 4 АЕ от Солнца. Иными словами, пояс астероидов столь широк, что его средняя толщина в 2-3 раза превышает расстояние от Земли до Солнца.

Астероиды с геологической точки зрения, представляют собой мертвые тела- на них никакой вулканической деятельности . Холодные и безжизненные горы камня, несущиеся в космосе. Но как они ни малы в планетарном масштабе, некоторые из них, по человеческим меркам, огромны: например, Церера, самый большой из наблюдавшихся астероидов, имеет в диаметре около 930 километров.

Состав астероидов был изучен на образцах метеоритов, которые падали на Землю, и с помощью методов спектроскопии- измерения свойств света, отраженного от минеральных компонент на поверхности объектов- астероидов, находящихся в космическом пространстве.

Астероиды состоят из очень разных веществ, преобладающее большинство которых укладывается в три широкие категории: силикаты (каменные), железистые силикаты (железо-каменные) и железо-никелевые сплавы. Два минерала- теэнит и камацит- очень редко встречаются на Земле, но часто- на астероидах.

Метеориты - это наиболее частые наши гости из космоса. более крупные метеориты сгорают в атмосфере не полностью и их нередко находят на поверхности Земли . Каменные метеориты, в общем, очень трудно обнаружить на Земле, поскольку они столь похожи на камни земного происхождения, что обладают, можно сказать, совершенной маскировкой. Следует также отметить, что лишь немногие каменные метеориты оказываются достаточными, чтобы остаться целыми при падении, поэтому чаще всего обнаруживают железо-каменные и железные метеориты. Метеориты мало отличаясь по составу от астероидов, они образуются, как считают ученые, в результате столкновения астероидов друг с другом. Это обломки, выброшенные таким столкновением на пересекающий путь Земли орбиты.

Особую и страшную угрозу для человечества представляют собой кометы-бродяги. Неизменно огромные по своим размерам, эти скопления аммиака, пыли, камней и метана подразделяются на две категории: короткопериодические и долгопериодические. Короткопериодические кометы имеют орбиту, которая позволяет им возвращаться в окрестности Земли чаще, чем раз в 200 лет. Эти кометы в большинстве своём хорошо опознаются, их орбиты известны. Но более опасны долгопериодические кометы. Часто называемые бродягами, эти кометы имеют орбиты, которые уносят их прочь от Земли иногда на тысячи лет. Их угол сближения с плоскостью орбиты Земли может быть любой, что делает их обнаружение весьма трудной задачей. Они могут внезапно «появится» очень близко от Земли, даря им всего лишь несколько часов для оповещения населения или вообще не оставляя на это времени. Они путешествуют со средней скоростью 38 км/с и при соответствующем приближении к Солнцу обычно становятся видимыми благодаря образующимся при этом двум огромным хвостам- ионному и пылевому, которые образуются, когда солнечный ветер нагревает замерзшее ядро кометы, заставляя его испускать превращенное в газ вещество большими струями. Эти кометные хвосты могут простираться на расстоянии до 1АЕ.

2. Катастрофа в результате столкновения: моделирование

По оценкам ученых, в космосе имеется более 2000 астероидов, размером более километра, которые время от времени приближаются к Земле; считается, что в Солнечной системе еще многие тысячи астероидов ждут своего открытия. К этому можно добавить еще тысячи комет и метеоритов.

Всего лишь один удар о Землю может опустошить поверхность всей Земли в результате выброса энергии, в пять раз более мощного, чем весь ядерный потенциал мира. 19 мая 1996 года именно такой объект приблизился к Земле на расстояние всего 280 000 километров — шесть часов полета до столкновения. Человечество могло быть стерто с лица Земли. Этот астероид (по имени JA1) влетел в нашу систему — крупнейший, не считая Луны, объект, приблизившийся к Земле с начала их регистрации в 1833 году, — и находился от нас всего в четырех днях пути, когда двое астрономов (Тим Спар и Карл Хэрдженротер) в Тасконе, штат Аризона, обнаружили его и известили об этом. Национальное управление по аэронавтике и исследованию мимического пространства (НАСА). Никто не был готов к тому. Уже ничего нельзя было сделать, чтобы предотвратить приближение астероида. Но никому ничего не было сказано — не было сделано никакого публичного предупреждения. Державы мира следили за приближением астероида, бессильные предотвратить конец человеческой цивилизации. В последний момент, когда он находился от Земли на расстоянии всего лишь 400 000 миль, или семи часов полета до столкновения, его траектория унесла его прочь из нашего мира. Если бы этого не случилось, человеческая история подошла бы к катастрофе.

Подобно многим ученым, доктор Моника М. Грейди рассматривает глобальную катастрофу как «такое событие, при котором сразу погибает более одной четверти населения мира», — что означает смерть полутора миллиардов человек (по современным оценкам, численность населения Земли составляет около 6 миллиардов). Этот уровень разрушения, вызванного каким-либо небесным телом, таким как комета или астероид, будет обусловлен не только самим ударом, но и возникшим в результате его возмущением всей земной атмосферы, изменениями климата и деформацией самой поверхности Земли.

За столкновением может последовать «послеударная зима», после того как огромные количества пыли будут выброшены в атмосферу, где они могут оставаться на большой высоте в течение многих месяцев. Эта пыль может содержать в высоких концентрациях, например, окись серы, а также окислы азота, если породы в месте столкновения содержат большое количество сульфатов. Такая пыль может образовать весьма ядовитые газы или вернуться на Землю в виде очень едких кислотных дождей. Окислы азота, как известно, уничтожают атмосферный озон, поэтому наличие в атмосфере больших количеств этого вещества резко снизит степень защищенности Земли от вредного для всего живого ультрафиолетового излучения Солнца, послужив причиной ожогов, рака и неурожаев. В атмосферу при ударе могут быть выброшены и другие вредоносные вещества, где они превратятся в аэрозоли и в тяжелые металлы, такие, как кадмий, свинец и ртуть.

Пока пыль в больших количествах будет оставаться взвешенной в атмосфере, солнечный свет будет в большей степени отражаться от земной поверхности обратно в космос. Резко упадет температура Земли, что повлечет за собой затяжную зиму. Растениям будет не хватать солнечного света, а это нарушит процесс фотосинтеза. Вскоре они начнут погибать и будут больше, не в состоянии выполнять свою роль поглотителя углекислого газа и производителя кислорода, а также поставщика пищи для травоядных животных. Животные-хищники зависят от поголовья травоядных и, соответственно, также понесут потери. Вспыхнут пожары, вызванные падением расплавленных осколков небесного тела. Пожары быстро распространятся на обширных территориях (обломки могут быть отброшены на тысячи миль от места падения), выбрасывая еще больше пыли в атмосферу. Хотя мы инстинктивно ассоциируем пожары с теплом, сажа, образующаяся при пожарах, еще больше «загрузит» атмосферу непрозрачными частицами, что уменьшит проникновение солнечных лучей к поверхности Земли — произойдет резкое охлаждение за счет колоти. Всеядное человечество, зависящее в той или иной степени от обеих форм пищи, во время вызванной столкновением зимы также понесет ужасные потери.

Катастрофические последствия такого удара были бы только усугублены другими механизмами разрушения — огромным цунами и ударными волнами, которые вместе со взрывной силой прокатятся по земле, выгибая ее, словно поверхность моря, вслед за чем последуют многочисленные толчки и землетрясения. По оценке Грейди, такую катастрофу может вызвать энергетический выброс объемом от 105 до 106 тонн.

3. Столкновение Земли с внеземными объектами- причина гибели динозавров

По оценкам ученых, основанным на изучении ископаемых останков организмов, две трети всех животных вымерло в результате столкновений Земли с внеземными объектами. Сегодня на Земле обнаружено более ста древних кратеров с диаметром свыше 50 миль. Они представляют только малую долю крупных ударных кратеров, которые еще ждут своего обнаружения. Большая часть их будет найдена на дне наших океанов, занимающем 72 процента поверхности Земли. Эти древние шрамы постепенно обнаруживаются благодаря новым спутниковым технологиям и более традиционным геологическим съемкам.

Одна из ведущих гипотез, постепенно обсуждаемых в научных кругах, -гипотеза о причинах гибели динозавров, - основывается на предположении о потрясшем Землю ударе десяти- двадцатикилометрового астероида или кометы.

Эта гипотеза о столкновении, объясняющая одно из самых крупных в истории нашей планеты массовых вымираний, крупных в истории нашей планеты, которое произошло 65 миллионов лет назад, когда вымерло 75 процентов всех видов, как растений, так и животных. Основатель Археологического отделения Геологического Общества США Шумейкер в одном из документальных телевизионных фильмов заявил «Я интуитивно убежден, что мы найдем доказательства того, что падение на Землю крупных объектов, вероятнее всего комет, оказывало глубокое влияние на эволюцию».

Астероид внес свой вклад в уничтожение конкурентов динозавров и расчистил пространство для возникновения царства гигантских рептилий. Случилось это двести миллионов лет назад на границе триасового и юрского периодов. сквозь толщу атмосферы прорвалось космическое тело диаметром в несколько километров и столкнулось с Землей, разумеется, в районе североамериканского континента. Чтобы получить силу взрыва, равноценную тому, что произошло на границе мелового и третичного периодов, нам потребовалось бы одновременно взорвать 8 333 000 бомб, каждая из которых обладала бы взрывной мощностью, эквивалентной 12 000 тонн тринитротоуэн.

Динозавр, находящийся в этот момент в центре Северной Америки, увидел бы над головой грандиозную вспышку, ярче солнца, и никакой звук не возвестил бы заранее о приближении гибели — ни звуковое предупреждение о приближающейся мощной ударной волне, ни дождь раскаленных обломков, распространяющихся в несколько раз быстрее звука. Наконец раздался бы смертельный громовой удар, не столько слышимый, сколько ощущаемый, когда вся Земля загудела бы как колокол, в ответ на удар десяти—пятнадцатикилометрового астероида-убийцы. Землетрясения прокатились бы по всему миру, и эта сейсмическая активность вызвала бы повсюду извержения вулканов.

Может быть, наш динозавр и его семейство попытались бы укрыться от разыгравшейся стихии, но это было бы бесполезно. Через пятнадцать минут после удара пришел бы конец: стелющаяся волна пара, движущаяся со скоростью пули, пронеслась бы по всей Северной Америке, — обрушившись дождем на несчастное семейство, расстреливая их мириадами каменных осколков.

Это столкновение произошло в двух тысячах километров южнее, в области, известной сейчас как полуостров Юкатан. Взрыв оставил в материнских породах яму стокилометровой глубины и около 180 километров в диаметре. Живая стена пламени, шар огня, поглотила Северную Америку и обежала все Северное полушарие, охватив планету кольцом огня и подняв в воздух сплошное облако пыли. Тела динозавров были испепелены бушующим жаром — с температурой, вероятно, не ниже 2 000 градусов Цельсия, — словно сам воздух превратился в сплошное пламя. Все, что могло гореть, было превращено в пепел.

Хотя энергия удара была огромна, большая часть ее все же ушла в атмосферу благодаря тому, что падение произошло под углом к земной поверхности, тем самым еще более усугубляя катастрофу. Поскольку материнские породы полуострова Юкатан были богаты сульфатом кальция (в форме минерала ангидрита), в результате удара и развившегося от него жара выделился смертельно ядовитый сернистый газ. Хуже того, этот газ соединился с водой, присутствовавшей в стратосфере, образовав желтый туман, который вместе с огромным количеством пыли, выброшенной в атмосферу с поверхности Земли, образовал эффективный заслон от солнечного света. Небо вдруг потемнело. В течение года средняя по Земле температура упала до 2-10 градусов Цельсия — это было катастрофическое похолодание. В результате мир стал замерзать.

Растительность, уцелевшая после огненной волны, медленно погибала из-за азотисто-кислого дождя и отсутствия солнца — всякий фотосинтез прекратился. Выжили только животные, которые делали запасы продовольствия, как некоторые мелкие насекомоядные млекопитающие или существа, питавшиеся мертвыми тканями и разлагающейся растительной массой. Вся Земля стала одним покинутым домом, огромным хранилищем разлагающихся трупов.

Свет погас. Океанский фитопланктон, использующий для питания солнечный свет, погиб. Морские животные, питавшиеся фитопланктоном, умерли от голод. Пищевая цепь моря распалась, в результате чего вымерла значительная часть обитателей моря, таких как аммониты. Остались только те существа, которые паслись на дне, подобные головоногим типа каракатицы. Через шесть месяцев океан должен был быть опустошен.

Подобно тому как в прошлом мир оказался замерзшим в результате серного охлаждения, точно так же теперь он вступил в период радикального глобального потепления благодаря аэрозолю СО2. В течение следующего столетия увеличение содержания СО2 — наследство, оставшееся после удара, — повысило глобальные температуры на 10 градусов.

Семьдесят пять процентов всех видов исчезло — они вымерли.

Вывод о причинах и начале господства динозавров, который сделала группа доктора Олсена, основан, главным образом, на изучении геологических пород на востоке Северной Америки. Там в озерных отложениях, которые образовались в конце триасового – начале юрского периодов, ученые нашли слои с повышенным содержанием иридия. Иридий является очень редким элементом. Геологическая теория предполагает, что иридий, палладий, рутений и другие редкие металлы погружались вниз и были перенесены в ядро Земли в период, когда Земля была еще молодой планетой, а ее поверхность — жидкой или расплавленной. Несмотря на редкость этого элемента на земной поверхности, он особенно часто встречается в каменных астероидах и метеоритах. Поэтому ископаемые иридиевые аномалии обычно и связывают с падением на Землю и взрывом крупного астероида. Именно в породах рядом со слоем, который богат иридием, ученые и нашли останки крупных форм динозавров, которых не было раньше, а также отметили исчезновение многих прежних групп и видов древних рептилий. Если несколько миллионов лет назад на землю упал астероид, который уничтожил жизнь на земле, почему это не может повториться и сейчас в наше время?

II. ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ЗЕМЛИ

ОТ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1. Возможность сопротивления ядерному решению

Тема строительства оборонительного щита вокруг нашего земного шара относится к области приключений. Мы живем не только в веке, когда человек впервые ступил на Луну — более чем поколение назад, — но и в веке, когда четырнадцатью ведущими государствами мира был построен обитаемый город, вращающийся на орбите вокруг Земли. По крайней мере 2 500 искусственных спутников в настоящее время вращаются на своих орбитах вокруг нашей планеты, причем многие из них предназначены и для защиты, и для военного нападения. Далее, мы живем в веке, когда мы можем спокойно поразмыслить о строительстве «стального кольца» вокруг нашей планеты, способного отклонить опасные объекты и позаботиться о своем будущем. И неизбежно, когда будут завершены лоббирование и подача петиций, обсуждение и споры о финансировании, тогда на плечи наших ведущих ученых, военных и политических умов ляжет выполнение задачи о полномочиях, проектировании и создании такой системы.

Проблемы, возникающие перед учеными при попытке использовать ядерный заряд для отклонения объекта, могут оказаться непреодолимыми. Среди них отнюдь не последнюю роль сыграет сопротивление политиков и экологов против использования в космосе боевых ядерных головок. Международное сообщество с полным правом могло бы с подозрительностью отнестись к запуску в космос корабля с ядерным оружием на борту. В прошлом были случаи запуска космических зондов с ядерным оружием, и они встречали протест со стороны экологических инициативных групп. Международное политическое сообщество также оказало сопротивления этой идее. Американский ученый Джаспер Уолл довольно явно сочувствует тем, кто встревожен возможностью использования ядерного оружия в космосе и говорит: «Есть одна вещь, которая действительно вселяет страх, — это мысль о создании механизма отклонения на основе использования ядерного оружия. Если вам нужно создать подходящий механизм для сбивания астероидов, подобный тому, что показано в кинофильмах «Армагеддон» или «Серьезное столкновение», тогда вы получите самую опасную систему разрушения, которую когда-либо создавало человечество. Я могу понять страх перед таким оружием».

Инициаторами запуска механизма отклонения на основе использования ядерного оружия являются США. В инициативе США отправить в космос отклоняющий аппарат могут увидеть хитрую, изощренную дезинформацию, которая позволит американцам водрузить над миром дамоклов меч, давая самой передовой в технологическом отношении стране стратегическое преимущество в случае, если бы ей захотелось злоупотребить вышеупомянутой технологией отклонения.

Только оповестив международную общественность о том, что какое-то быстро приближающееся тело держит курс на столкновение с Землей, — то есть о факте, установленном в результате совместной работы международного научного и политического сообществ, — мы будем в состоянии запустить «Спасителя Земли» — отклоняющий космический корабль — без риска будущей войны. При этом, как я уже сказала, важно, чтобы каждое государство имело свою собственную систему обнаружения околоземных объектов или, что было бы еще лучше, финансируемую всеми странами систему с датчиками, базирующуюся на собственной территории государств, с тем, чтобы гарантировать беспристрастность в оценках и международную поддержку самого дерзкого и важного предприятия в истории человечества.

2. Проблема идентификации возможных опасных для Земли объектов

Рассмотрим более детально — как организовать своего рода международный кооператив по созданию всеземного щита. Мы знаем, что астероиды ограничены нашей Солнечной системой и их орбиты обычно располагаются не слишком далеко от плоскости эклиптики — так что они представляют собой сравнительно легкую мишень. Кометы несколько отличаются от них, потому что некоторое их число не привязано к Солнечной системе или же, если они и привязаны, то у некоторых из них период обращения вокруг Солнца около 3 000 лет, как, например, у кометы Хэйла-Боппа. Период обращения кометы Галлея равен приблизительно 76 годам, в то время как комета Виртанена имеет период обращения всего, пять лет.

Проблема идентификации возможного смертоносного объекта состоит в том, что для ее решения очень важно собрать данные о самом теле, или его ядре, определить его орбиту и убедиться в том, какова доля вероятности его столкновения с Землей. Если бы комета Хэйла-Боппа угрожала Земле, то у нас не было бы ни времени, ни технических средств, чтобы спасти нашу планету. Комета Хэйла-Боппа достигла бы Земли через 15 месяцев после ее идентификации и была бы примерно в 6 раз больше горы Эверест. Она могла бы причинить нам немалый вред — независимо от того, оказалась бы она мягкой и хрупкой или твердой, выброс энергии, если бы она столкнулась с нашей планетой, был бы чудовищным.

Таким образом, существует ряд проблем. Мы должны иметь возможность заблаговременно идентифицировать угрожающий нам объект и определить с высокой степенью надежности, что его орбита приведет к столкновению с Землей. Это означает, что при нынешнем состоянии политической и технологической систем нам понадобится не меньше восьми — десяти лет на изучение этой проблемы. Часть этого времени уйдет на измерение траектории угрожающего нам тела в течение существенного периода его движения по орбите, чтобы получить абсолютную уверенность в правильности определения его параметров .

Газообразные гиганты нашей Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — могут изменить параметры орбиты этого тела, особенно такое большое тело, как Юпитер. Их мощные гравитационные поля притягивают малые тела, вызывая деформацию их орбит.

Предположим, что у нас достаточно большой отрезок времени между первоначальным обнаружением угрожающего объекта и моментом его ожидаемого удара о Землю: десять лет. Предположим, что объект находится в плоскости эклиптики и движется в том же направлении вокруг Солнца, что и Земля.

После того, как мишень определена и ее орбита вычислена, следующей задачей будет разработать метод достижения мишени до того, как она столкнется с Землей, и решить, какие действия следует предпринять, когда выпущенный навстречу опасному космическому телу аппарат его достигнет. Рэй Ф. Тернер, главный космический инженер Британской Космической лаборатории Резерфорда Эплтона (RAL) не раз касался проблемы поражения объектов, движущихся с высокой скоростью сказал: «Если бы мы захотели направиться вокруг Солнца в противоположном направлении, — рассказал он мне, — то очень мощная ракета могла бы дать нам достаточно энергии для достижения скорости около 40 000 километров в час. Могла бы. Но, вероятно, на самом деле скорость будет гораздо меньшей. Мы могли бы только лишь свести, на нет скорость Земли, и это в лучшем случае».

Если этот объект находится вне плоскости эклиптики под любым углом вплоть до 90 градусов, то будет крайне трудно выполнить необходимые вычисления для запуска ракеты по направлению к комете и попадания в нее.

Можно не достигнуть абсолютной точности и взорвать ядерное устройство не в тот момент, или, взорвав его не в том месте, можно разбить объект на куски, создав несколько более мелких, но потенциально не менее опасных объектов.

Хуже того, это может вызвать отклонение траектории болида, сместив место его удара о Землю из отдаленного региона в густонаселенный. Если размеры объекта были меньше одного километра, то в этом случае такое отклонение могло бы вызвать удар гораздо более жестокий, вызвав более серьезную экономическую и социальную катастрофу, чем бы то было без вмешательства.

Чтобы обеспечить решение этой проблемы, наше отклоняющее устройство должно будет двигаться в одном строю или рядом с возможным носителем опасности. Проект строительства отклоняющего устройства имеет цель достигнуть точного совпадения орбитальных характеристик зонда и объекта, затем высадить зонд-робот на поверхность объекта и в нужный момент отклонить или остановить его.

Когда отклоняющее устройство достигнет кометы, аппарат ляжет на ее курс и получит возможность произвести специальные измерения состава объекта, может быть, даже выпустить посадочный аппарат или какой-нибудь другой вариант дистанционно управляемого зонда.

Движущийся аппарат, питаемый от солнечных батарей, мог бы составить карту поверхности кометы, используя в числе других приборов визуальный и инфракрасный спектроскопы, а также взять микропробу с поверхности кометы для анализа се состава. Этот посадочный аппарат, будет использовать небольшие опоры, препятствующие удару при посадке, затем в ледяную поверхность будет вбито несколько кольев, которые закрепят робот на спине кометы для их совместного полета через космос. Как только это будет сделано, специальная камера будет передавать изображения. , восседая на спине самого удивительного из всех небесных странников. Особый бур проникнет в тело кометы, и автоматическая лаборатория проанализирует химический состав этого огромного шара изо льда и камней. Посадочный аппарат будет находиться на поверхности кометы, представляя собой, маленький аванпост с Земли, который, летя сквозь космос в самом чуждом нам и увлекательнейшем окружении, пересылает домой изображения того, что он наблюдает.

Наконец, через несколько лет после начала миссии, после того как объект приблизится к Солнцу на предусмотренное программой расстояние, аппарат будет выключен. Данные, полученные с его помощью, помимо проверки мастерства разработчиков и технологии, позволят будущим проектировщикам создать оптимальный по своим характеристикам космический корабль, способный отклонить траекторию кометы от курса на столкновение с Землей и спасти нашу планету от Армагеддона.

Любая построенная система должна будет иметь достаточную предусмотренную самой конструкцией избыточность, которая позволит сохранять в рабочем состоянии ее системы длительные периоды времени и выдерживать очень высокие или очень низкие температуры в зависимости от того, вокруг какой планеты совершается оборот — Меркурий, например, очень горячий, а Сатурн сравнительно холодный из-за его большой удаленности от Солнца.

3. Использование ионного двигателя в качестве основы корабля-отклонителя

Так как использование ядерной системы отклонения, по нашему мнению, окажется неприемлемым, то могут существовать другие варианты, хотя они будут полностью зависеть от решения проблем раннего обнаружения и быстрого перехвата, поскольку это потребует значительного времени.

В ученой среде существуют мнения, что можно было бы доставить на поверхность угрожающего объекта большой аппарат, способный произвести различного рода толчки или давления. Но здесь тоже есть проблема.

Как отклонить объект? Каждый из объектов, лежащих на курсе столкновения с Землей, будет вращаться. Все исследованные до сих пор кометы вращаются практически так же, как и Земля. Например, комета Галлея имеет период вращения около 11-12 часов. Поэтому, принимая во внимание, что это вращение является нормой, остановка собственного вращения тела будет представлять серьезную техническую проблему, которая может оказаться и неразрешимой, если для этого понадобится большая энергия.

Толкатель, помещенный на поверхность объекта без остановки его вращения, приведет только к тому, что комета останется на своей или близкой к ней траектории, но при этом будет вращаться вокруг своей оси, как огненное колесо. Если объект вращается, то, может быть, удастся поместить толкатель на один из полюсов, чтобы осуществить тягу в одном направлении? При решении такой задачи от ракетного двигателя было бы мало толку. А вот химические ракеты являются превосходным средством обеспечения мощной тяги за короткое время и могут придать телу очень большое ускорение. Однако толкатель сможет разогнать большой объект типа кометы диаметром 1-10 километров и отклонить его курс только в том случае, если сможет быть долгоживущим и обеспечивать тягу в течение многих месяцев.

Достижение этого рубежа — в результате первого шага на пути к управлению траекторией кометы — займет не менее двадцати лет, из которых только восемь уйдет на само путешествие. Преодоление этого кризисного периода является потенциально важнейшей проблемой, с которой нам придется столкнуться. Поэтому любой эффективный отклонитель будет, как я считаю, запущен не с поверхности Земли, а с орбитальной платформы, что весьма уменьшит затраты энергии на преодоление земного тяготения — той энергии, которая требуется, чтобы разогнать ракету до скорости 11,18 километра в секунду. Чем дальше от Земли будет располагаться эта орбитальная платформа, тем меньше потребуется энергии на собственно запуск и тем больше ее можно будет употребить на быстрый перехват и необходимые изменения траектории.

Двигатели, основанные на ионной тяге, предлагают, возможно, лучшее решение, чем традиционные ракетные двигатели. В настоящее время небольшой двигатель на ионной тяге, установленный на космическом корабле, — предполагая, что в вашем распоряжении есть вся необходимая для этого электрическая мощность, — может быть, от работы небольшого ядерного реактора, — потребует всего 1 500 ватт для того, чтобы развить необходимую тягу, поскольку ионные двигатели очень экономичны. Эта система как раз находится в стадии испытаний. В качестве топлива использует инертный газ ксенон. Его двигатель развивает тягу, излучая электроны с катода: аналогичный излучатель применяется для получения изображения в катодно-лучевом кинескопе телевизора. Электроны с катода направляются через камеру с отклоняющими магнитами. Атомы ксенона помещаются перед электронами, что приводит к их столкновению и неизбежной потере одного из 54 электронов в атоме ксенона. Таким образом, исходно нейтральный атом ксенона приобретает электрический заряд, превращаясь в ион.

Тяга возникает в результате того, что вновь образовавшиеся ионы ударяются в электрически заряженные металлические сетки, положительно-отрицательный заряд, которых оказывает огромной силы воздействие на ионы, выбрасывая их из двигателя корабля в космическое пространство со скоростью около 100 000 километров в час. Двигатель корабля требует мощности 2 500 ватт для создания максимальной тяги в 90 миллионов ньютонов (один ньютон равен силе, которая придает массе в один килограмм ускорение, равное одному метру в секунду). Потенциально ионные двигатели будут наиболее вероятной формой тяги, используемой в будущем для ракеты в космическом пространстве. Оказавшись вне зоны притяжения Земли, ионные двигатели могут работать непрерывно (пока имеется запас топлива). Они не годятся для преодоления земного тяготения, но будут идеально служить при осуществлении таких задач, как посадка на астероид, чтобы направить его движение в сторону от курса на столкновение с Землей. Вероятно, что мощный ракетный двигатель будет применен для запуска корабля-охотника за опасными объектами с орбитальной платформы, а ионный двигатель — для того, чтобы направить корабль-истребитель дальше в космос к объекту своего назначения. Затем второй ионный двигатель будет установлен на поверхности смертоносного каменного объекта.

Очень большой ионный двигатель мог бы — работая в течение нескольких лет — развить достаточную тягу, чтобы отвести опасность от Земли (см. приложение 5). Но для этого он должен будет достичь своей мишени задолго до того, как она приблизится к Земле, поскольку ионный двигатель — это скорее бегун-марафонец, нежели спринтер. Поэтому его тяга может вызвать только постепенное изменение траектории объекта. Чем раньше будет начат этот процесс, тем лучше.

Рэй Тернер в своих научных трудах отмечал: «Построение 150-тонного космического корабля такого рода на орбите зависит исключительно от нашей решимости, Если цель спасения Земли имеет для нас хоть какое-нибудь значение, тогда этим нужно заниматься. Я думаю, вам придется на околоземной орбите собирать этот корабль так же, как мы в данный момент собираем Международную космическую станцию, и затем отправлять его в нужном направлении». [3]

Устройство любого космического корабля должно быть невероятно мобильным, позволяющим кораблю изменять траекторию полета в зависимости от неровностей поверхности объекта, выполнять посадку или несколько посадок на поверхность объекта и одновременно передавать информацию на Землю. Очень вероятно, что такой корабль должен быть в состоянии принимать самостоятельные «решения» на основании собранных данных, так как может потребоваться несколько минут на посылку сигнала к Земле и передачу обратно необходимой команды кораблю.

Любой охотник-отклонитель должен будет иметь на борту несколько вариантов генератора тяги (ионные двигатели), а также иметь при себе достаточно топлива, чтобы снова вернуться на орбиту, если возникнет необходимость в коррекции траектории при опасности схода с орбиты. При использовании ионного толкателя для изменения траектории опасного объекта охотнику-отклонителю придется, вероятно, работать в течение очень долгого времени (может быть, нескольких лет), чтобы передавать точную информацию о работе систем корабля, природе астероида и его истинной траектории — по существу, управляя программой, столько времени, сколько это будет необходимо. Кроме того, может оказаться неизбежным дополнительное экранирование корабля, чтобы защитить корабль от разлетающихся обломков, — особенно если потенциально опасный объект представляет собой испускающую газ комету. Короче говоря, корабль-отклонитель должен быть исключительно прочен, а также иметь хорошую защиту, так как неудача его миссии привела бы к катастрофе для Земли.

Ясно, что решение, основанное на выборе химических ракет для отклонения наиболее вероятной угрозы столкновения — объектов размером от 30 до 300 метров, — было бы гораздо более приемлемо для международного политического сообщества и экологического движения, чем ядерное решение. Как только план будет осуществлен, задачу отклонения гораздо более редких, но крайне опасных объектов, размером в 300-1000 метров и больше, можно будет решать в каждом случае в индивидуальном порядке — неизбежно при этом используя и ядерный вариант. Я уверена, что осуществление подобного проекта прольет свет на эту мрачную и малоисследованную проблему. Утешительно думать, что долгосрочная перспектива работы НАСА включает серьезное исследование возможностей и средств устранения угрозы столкновения самым прагматичным и доступным путем — делая конечное развертывание системы обнаружения и отклонения источников потенциальной угрозы гораздо более вероятным уже в обозримом будущем.

Но даже если такая защитная система будет основываться на химических ракетах, для ее осуществления потребуется добрая политическая воля. Почему? Ответ прост — стоимость. Затраты на реализацию такого проекта не позволяют осуществить его силами только одного государства, даже такого богатого ресурсами, как США. Ни одно другое государство не в состоянии даже приступить к оценкам истинной стоимости такого предприятия в настоящее время, но ясно, что оно будет столь же дорогим, если не дороже, как строительство Международной космической станции.

Важное значение будет иметь и разработка политической платформы для управления такой системой — стабильного и ответственного органа, способного принять на себя инициативу нанесения смертельного удара по опасному космическому объекту. Ни одно правительство не может осуществлять управление «Щитом»: у него не будет необходимого знания и умения; его непреклонность также будет нежелательной в процессе принятия решений.

Я предлагаю учредить Комитет быстрого реагирования (КБР), состоящий из представителей крупнейших стран. Разумеется, что те государства, которые больше вложили средств в этот план, будут иметь больше голосов при его развертывании. КБР был бы. в состоянии — будучи прежде всего политическим органом — принимать быстрые решения, тем самым позволяя избежать проволочек. Необходимость проведения проекта через различные государственные инстанции отпадет, и станет меньше вероятность развертывания ядерного оружия как средства отклонения. Так как время на реагирование будет значительно сокращено, это позволит космическому кораблю-истребителю быстрее достигнуть уровня изменения скорости в семь миллиметров в секунду

Все мы можем стать пилотами нашего будущего, если решимся на эффективные действия, чтобы защитить себя от угрозы столкновения. Не путем строительства бесполезных бункеров на задворках своих садов. Нет, мы можем прогнозировать свое будущее и обеспечить сохранение Земли — как кормилицы всех ее обитателей, а не враждебной и опасной для всего живого среды, — но только работая совместно и вслух высказывая свою тревогу. Такой подход, несомненно, не раз срабатывал и раньше, в связи с другими вопросами — такими, как апартеид и загрязнение окружающей среды. Почему бы ему не сработать и на этот раз для решения одного из самых фундаментальных вопросов? Я считаю, что ответственность за это решение лежит на каждом из нас, и, только взяв в руки перо и отправив кучу писем в свой парламент, создав особый сайт в Интернете или даже выражая свои взгляды прямо на улицах, мы можем обрести уверенность, что в конце концов сумеем защитить себя от того, что Нострадамус назвал «Царем ужаса», грядущим с небес

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наш проект напоминает нам, что мы являемся неотъемлемой частью космического тира. Мы не находимся в безопасности, укрывшись на нашей маленькой планете. Наша Программа по защите планеты предполагает не только создание кораблей-отклонителей, но и систему таких мер как:

- содействие и поощрение деятельности, связанной с обнаружением ближайших к Земле объектов и наблюдение за их движение;

-содействие изучению физических и динамических свойств астероидов, метеоритов и комет с особым упором на ближайшие к Земле объекты;

-содействие созданию международной, с наземным базированием, разведывательной сети для обнаружения и отслеживания движения, ближайших к Земле объектов;

- финансовую помощь правительства с целью повышения уровня общественного осознания угрозы со стороны ближайших к Земле объектов, а также существующей технологии предсказания и избежания опасных столкновений.

Значит, эта проблема всё же актуальна и правдива сейчас. Я считаю, что всё же наиболее трудноразрешимой проблемой, с которой сталкиваются все, кто пытается добиться хоть каких-нибудь практических шагов, является вопрос об ответственности, а именно – кто должен нести ответственность за защиту планеты? Эта проблема имеет междисциплинарный характер: астрономы были на переднем фронте при поиске и обнаружении опасных объектов, но палеонтологи, геологи, планетологи, биологи, физики и многие другие специалисты приложили огромные усилия, чтобы собрать воедино фрагменты этой головоломки, что привело нас к современному уровню знаний.

Но можно ли считать эту проблему узконаучной? Ученые занимаются получением и изучением новых фактов. Часто исследователь довольствуется изучением выборки данных; у него нет необходимости исследовать всю картину в целом. Но программа защиты нашей планеты должна применить именно такой поход. Следовательно, ассигнования и ресурсы, требующиеся для того, чтобы обнаружить и проследить все объекты, не могут быть оправданы только с научной точки зрения.

Оборона обычно является прерогативой военных, но со стороны оборонного истэблишмента существует определенное сопротивление вовлечению в дело защиты планеты. Все выдвигаемые предлоги сводятся к одной реальной причине - деньгами. Оборонный бюджет раздут до предела без какой-либо надежды на дополнительную статью расходов ограниченных ресурсов. Так что ни научное общество, ни военные круги не желают взять на себя ответственность за защиту планеты. Но правительствам всё же придется прийти к какому-либо решению – и лучше это сделать до катастрофы.