Minęło prawie 25 lat, odkąd Bruce Willis, grający fikcyjną postać Harry’ego Stampera w hitowym filmie Armageddon, uratował Ziemię przed asteroidą pędzącą w jej stronę. W prawdziwie hollywoodzki sposób dokonał tego, zdetonując bombę nuklearną wszczepioną w asteroidę, zapobiegając temu, co naukowcy nazywają „zdarzeniem masowego wymierania”. Cały świat wiwatował (przynajmniej w filmie).
Być może świat będzie mógł teraz naprawdę kibicować. W badaniu opublikowanym w Nature Physics fizycy z Sandia National Laboratories w Nowym Meksyku w USA twierdzą, że symulowali jądrowy impuls rentgenowski skierowany na bok asteroidy, aby zmienić trajektorię asteroidy i uniknąć zderzenia z Ziemią .
Jak wypadł eksperyment?
W niedawnym eksperymencie przeprowadzonym w Sandia National Laboratories naukowcy wykorzystali maszynę Z do wygenerowania impulsów rentgenowskich. Jest to jedna z najpotężniejszych na świecie maszyn radiacyjnych, która może generować pola magnetyczne i promieniowanie rentgenowskie.
Aby wygenerować impuls rentgenowski, intensywny impuls elektryczny jest kierowany na kieszeń gazowego argonu. Wywołuje to implozję argonu i zamienia go w plazmę. Plazma emituje w kierunku celu potężną falę promieni rentgenowskich, skutecznie imitując detonację nuklearną w kosmosie.
Naukowcy wykorzystali impuls promieniowania rentgenowskiego wewnątrz próżni do symulacji eksplozji jądrowej na powierzchni skały przypominającej asteroidę w warunkach przypominających przestrzeń kosmiczną. Impuls wytworzył chmurę pary, która odepchnęła skałę.
„Odparowany materiał wystrzeliwuje z jednej strony, popychając asteroidę w przeciwnym kierunku” – powiedział w oświadczeniu prasowym dr Nathan Moore, główny autor nowego badania.
W wywiadzie dla Space.com, publikacji internetowej poświęconej eksploracji kosmosu i astronomii, Moore powiedział: „Trzeba skoncentrować dużą moc, około 80 bilionów watów, na bardzo małej przestrzeni wielkości grafitu i bardzo szybko, około 100 miliardowych części sekundy, aby wygenerować wystarczająco gorącą plazmę argonową, kilka milionów stopni, aby wytworzyć wystarczająco silny rozbłysk promieniowania rentgenowskiego, aby ogrzać powierzchnię materii asteroidy do dziesiątek tysięcy stopni, aby zapewnić jej wystarczający nacisk”.
Wyjaśnił również, że wyzwaniem było stworzenie środowiska replikującego to, w którym asteroidy swobodnie poruszają się w przestrzeni bez zakotwiczenia skały podobnej do asteroidy użytej w eksperymencie.
Rozwiązaniem było użycie tak zwanych „nożyczek rentgenowskich”. Wiązało się to z zawieszeniem skały za pomocą bardzo cienkich drutów foliowych o grubości około jednej ósmej ludzkiego włosa.
„Kluczowym faktem było to, że asteroidy w przestrzeni kosmicznej nie są do niczego przymocowane. Ale w laboratorium wszystko jest ściągane przez grawitację Ziemi, więc wszystko jest utrzymywane na miejscu dzięki grawitacyjnemu połączeniu z czymś innym. To nie pozwoliłoby naszej pozorowanej asteroidzie poruszać się w przestrzeni kosmicznej ze swobodą taką, jaką posiada. A połączenia mechaniczne powodowałyby tarcie, które zakłócałoby ruch pozorowanej asteroidy” – stwierdził Moore w oświadczeniu prasowym.
Metoda ta umożliwiła naukowcom symulację skutków wybuchu jądrowego w kontrolowanym środowisku.
Chociaż jest to jedynie symulacja, wynik eksperymentu sugeruje, że wykorzystanie jądrowego impulsu rentgenowskiego na asteroidzie mogłoby potencjalnie zmienić jej trajektorię na tyle, aby zapobiec zderzeniu z Ziemią.
„Od razu wiedziałem, że to ogromny sukces” – powiedział Moore.
Czy jądrowy impuls rentgenowski ma taki sam skutek jak wybuch nuklearny?
Istnieje znacząca różnica pomiędzy podłożeniem bomby atomowej na asteroidzie a skierowaniem nuklearnego impulsu rentgenowskiego na część asteroidy w celu skierowania jej na inną trajektorię.
Gdyby agencji kosmicznej udało się zdetonować bombę atomową na asteroidzie, naukowcy ostrzegają, że asteroida prawdopodobnie rozpadnie się na mniejsze kawałki, co może spowodować wielokrotne uderzenia asteroidy w Ziemię, a nie tylko jedno.
Nawet gdyby trajektoria największego fragmentu asteroidy uległa zmianie, nie byłoby gwarancji, że pozostałe fragmenty asteroidy odlecą od Ziemi.
Za pomocą impulsu rentgenowskiego naukowcy mogą wygenerować energię, która odparuje wystarczającą ilość materiału z powierzchni asteroidy, aby spowodować pchnięcie, które zmieni trajektorię asteroidy, zamiast rozbić ją na mniejsze fragmenty.
Czy próbowaliśmy już zmienić trajektorię asteroidy?
Zmiana trajektorii asteroidy może wydawać się bardziej fikcją niż nauką, ale w listopadzie 2021 r. misja Double Asteroid Redirection Test (DART) prowadzona przez NASA rozbiła statek kosmiczny o asteroidę Dimorphos i skutecznie zmieniła ścieżkę orbity asteroidy. Na szczęście asteroida Dimorphos nie stanowiła zagrożenia dla Ziemi. Został wybrany w celu sprawdzenia, czy uderzenie innego obiektu może być realną metodą odbicia asteroidy.
Jak blisko Ziemi zbliżają się asteroidy?
W zeszłym tygodniu asteroida 2024 ON, obiekt bliski Ziemi (NEO) mierzący 290 m (950 stóp) długości, bezpiecznie minął Ziemię w odległości prawie 1 miliona km (621 000 mil), czyli około 2,5 razy większej odległości między Ziemią a Ziemią księżyc.
NEO to asteroidy lub komety monitorowane przez teleskopy naziemne i kosmiczne w celu identyfikacji potencjalnie niebezpiecznych obiektów, zwłaszcza tych, które mogą uderzyć w Ziemię.
19 czerwca 2004 roku astronomowie Roy A Tucker, David J. Tholen i Fabrizio Bernardi z Obserwatorium Narodowego Kitt Peak w Arizonie zauważyli asteroidę 99942 Apophis, odpowiednio nazwaną „Bogiem Zniszczenia”, mierzącą 370 m (1210 stóp) długości. .
Naukowcy przewidywali wówczas, że Apophis ostatecznie uderzy w Ziemię 13 kwietnia 2029 r. Jednak nowe badania sugerują, że asteroida przeleci blisko tego samego dnia i Oczekuje się, że przeleci około 32 000 km (19 800 mil) od Ziemi, bliżej niż niektóre satelity krążące wokół planety.
23 lutego 2012 roku astronomowie w Obserwatorium La Sagra w Hiszpanii odkryli asteroidę Duende, NEO o średnicy około 30 m (98 stóp). Duende zbliżył się do Ziemi, mijając ją na odległość około 27 700 km (17 200 mil), czyli bliżej niż asteroida Apophis.
Jakie są etyczne implikacje wykorzystania energii jądrowej do zmiany kierunku asteroid?
Chociaż fizycy z Sandia National Laboratories za pomocą promieni rentgenowskich symulowali jedynie odpowiednik eksplozji nuklearnej na materiale przypominającym asteroidę, gdyby takie urządzenie miało zostać zbudowane, pojawiłyby się pytania dotyczące regulacji i etyki wykorzystania energii jądrowej w przestrzeni kosmicznej.
David Blunt, wykładowca stosunków międzynarodowych na Uniwersytecie w Sydney i pracownik Centrum Etyki, powiedział: „To rodzaj hipotetycznej broni – nie znamy jej szczegółów – ale jeśli potrafi wywołać wybuch promieniu porównywalnym z zaawansowaną bronią nuklearną, wówczas należałaby zasadniczo do kategorii broni masowego rażenia, która zwykle jest bronią niezwykle potężną, ale także masową”.
Według Blunta najbliższym porównaniem, choć niedoskonałym, mamy do branży, która podlegałaby regulacjom takim jak to nuklearne urządzenie rentgenowskie, jest energia jądrowa.
„Wiele stanów jest zainteresowanych energią jądrową, ale w zależności od tego, co robisz lub w zależności od reaktora, rodzaj produktu ubocznego odpadów nuklearnych może zostać wykorzystany jako broń, niezależnie od tego, czy mówimy o zubożonym uranie, czy o urządzeniach radiologicznych, takich jak brudne bomby lub jeśli zostanie użyty do wytworzenia materiału na bombę rozszczepialną lub termojądrową.
Ponadto wymagany byłby organ regulacyjny kontrolujący, kto ma dostęp do takiego urządzenia.
Blunt powiedział: „Powiedziałbym więc, że gdybym stał na czele tej agencji, gdybyśmy kiedykolwiek mieli z niej skorzystać, musielibyśmy mieć więcej niż jedno państwo, więcej niż jedną osobę, co zapewniłoby, że nigdy nie będzie to możliwe. skierowane przeciwko samej Ziemi.”
Obecnie istnieją organizacje o ugruntowanej pozycji odpowiedzialne za obronę planetarną, w tym Biuro Koordynacji Obrony Planetarnej (PDCO), które działa w ramach NASA, oraz organizacje wspierane przez ONZ, w tym Międzynarodowa Sieć Ostrzegania przed Asteroidami (IAWN), ale żadna z nich nie jest specjalnie odpowiedzialna za regulację energii jądrowej w odniesieniu do obrony planetarnej.
Niektórzy eksperci twierdzą, że najbliżej byłaby Narodowa Administracja Bezpieczeństwa Jądrowego (NNSA), część Departamentu Energii USA.
