Российские ученые предупредили об угрозе столкновения земли с астероидом. Российские ученые рассчитали безопасные и эффективные способы уничтожения угрожающих земле астероидов Опасные астероиды для земли

Напугал, противный

С утра 2 сентября 2016 года несколько десятков новостных ресурсов рунета почему-то забили тревогу: на нас, мол, летит огромный астероид 2016 QA2 - старший брат Челябинского метеорита. Вскоре упадет и принесет неисчислимые беды и разрушения.

Вот характерная цитата с одного из новостных сайтов: «Как заявляют специалисты, этот астероид очень опасен, потому что он вполне способен спровоцировать чрезвычайно серьезные отношения в месте своего падения. Именно поэтому все те люди, которые могут находится в предполагаемой зоне падения объекта, находятся в опасности».

На самом деле, никакие специалисты ничего такого не заявляли. По крайней мере по поводу 2016 QA2. Правда во всех тревожных сообщения лишь одна: как несколько дней назад подтвердил , астероид 2016 QA2 действительно существует.

Но астероид уже пролетел мимо Земли. Пролетел почти неделю назад - 28 августа 2016 года. Так что можно расслабиться. СМИ сейчас шумят уже вслед удаляющейся от Земли глыбе.

Хуже другое: астероид был обнаружен очень поздно - за несколько часов до его опасного сближения с нашей планетой. То есть, астрономы его, по сути, прозевали. А если бы астероид все же метил в Землю? Многие даже эвакуироваться бы не успели. Не говоря уж о том, чтобы защититься - сбить глыбу ракетой, как это предполагают делать уже в недалеком будущем.

Луше поздно, чем никогда

Первыми 2016 QA2 обнаружили бразильцы из Южной обсерватории Southern Observatory for Near Earth Asteroids Research (SONEAR Observatory), которая как раз и нацелена на поиски приближающихся к Земле астероидов и крупных метеоритов. Увидели глыбу 27 августа 2016 года.

По предварительным данным, поперечник 2016 QA2 составляет от 40 до 50 метров. Никаких родственных отношений с Челябинским метеоритом астероид не имеет. Просто он близок по размеру - примерно в три раза крупнее.

28 августа 2016 года астероид 2016 QA2 пролетел примерно в 77 тысячах километрах от Земли. По космическим меркам, это рядом - в пять раз ближе, чем от нас до Луны. Словом, напугал. И продолжает пугать благодаря несвоевременно озаботившимся поставщикам новостей. Отбой!

Не в первый раз

В 2011 году астрономы прозевали астероид 2011 MD - глыбу размером в 20 метров. Заметили за 5 дней до сближения. Хорошо что она в нас не врезалась, но прошла очень близко - на расстоянии 12 тысяч километров.

В 2008 году всего за сутки был замечен небольшой астероид, который в итоге взорвался над Суданом .

А 17-метровый Челябинский метеорит вообще никто не заметил, пока он не взорвался.

А В ЭТО ВРЕМЯ

России астероиды не страшны

Еще в 2007 году британский ученый Ник Бейли (Nick Bailey) из Университета Саутгемптона (University of Southampton) рассчитал ущерб от падения относительно небольших - в десятки и сотни метров астероидов. И определил наиболее уязвимые страны. Ник - один из авторов математического обеспечения для программы NEOimpactor, которая и позволяет делать подобные расчеты с учетом данных об околоземных объектах, собранных НАСА .

Так вот, компьютер выдал десятку стран, разрушения и жертвы в которых будут ужасающими. Может быть, такими, что эти страны и вовсе не восстановятся.

Хуже всего придется Китаю , Индонезии , Индии , Японии и США . Далее следуют Филиппины, Италия , Великобритания , Бразилия и Нигерия .

Россия , к счастью, в "убойный топ-10" не входит. Очевидно, в силу своих просторов, отсталости и малонаселенности отдельных регионов. Кое-где у нас, в смысле развития, ничего не изменилось со времен падения Тунгусского метеорита в 1908 году. Упал и что? Ничего даже не разрушил. Никого не убил. Хотя стал событием глобального масштаба.

Конечно, если в Землю врежется глыба диаметром в 10 километров, подобная той, что погубила динозавров 65 миллионов лет назад… Или даже крупнее…Тогда, в какую бы страну она не угодила, конец придет всем. Но такие катаклизмы, если верить ученым случаются не чаще одного раза в 100 миллионов лет.

Время, конечно, вносит коррективы в любые расчеты. Падение Челябинского метеорита на Россию в 2013 году показало, что нашу страну нельзя считать совсем уж неуязвимой - в смысле ударов из космоса. С другой стороны - жертв, да и больших разрушений ведь не было.

ЧТО БУДЕТ

Астрономы обещают: в сентябре рядом с Землей пролетят 6 глыб - из числа, конечно, обнаруженных.

7 сентября: 2004 DQ41 - гигантский астероид с поперечником в километр, расстояние до Земли составит 38,9 расстояний от Земли до Луны (LD)

Ничего угрожающего. Если, Конечно, какой-нибудь скрытный астероид, вроде нынешнего 2016 QA2, вдруг не выпрыгнет прямо рядом с Землей.

Траектория полета "ужасного астероида 2016 QA2". Небесное тело, обнаруженное катастрофически поздно, едва не зацепило Землю.

Коллектив российских научных институтов и центров признал безопасным и эффективным способ уничтожения угрожающего Земле астероида с помощью запуска к нему ядерного устройства. Как говорится в статье, опубликованной учеными в издаваемом РАН "Астрономическом журнале" (N9, Том 96), подрыв ядерного зарядного устройства (ЯЗУ) является самым радикальным способом противодействия таким опасным небесным телам, как астероид, но и эффективным.

"Расчеты показали, что указанный метод эффективен и практически безопасен, если соблюдать определенные условия", - говорится в статье. Ученые предлагают уничтожать астероид во время сближения с Землей, предшествующее витку, когда астероид непосредственно должен будет упасть на планету. "Это реально, поскольку практически все опасные астероиды несколько раз появляются в околоземном пространстве, прежде чем выпасть на Землю", - сообщается в статье.

Предложенный способ ликвидации космической угрозы - крайний вариант, когда невозможны другие способы остановить опасность. Например, возможны варианты мягкого увода астроида с опасной траектории, когда на длительной дистанции рядом находится космический аппарат, за счет гравитации отклоняющий опасное небесное тело. "Мягкий увод с орбиты столкновения может потребоваться многократно, уничтожение же объекта происходит однократно", - делают вывод ученые.

Но в исследовании отмечается, что подрыв астероида незадолго до падения на Землю (как это было в голливудском блокбастере "Армагеддон" 1998 года) абсолютно неприемлем, так как в этом случае на нашу планету обрушится огромное количество высокорадиоактивных осколков. В случае же подрыва небесного тела почти сразу после сближения с Землей часть радиоактивных осколков тоже может упасть на Землю, но не сразу. Это произойдет лишь через несколько лет, а за это время их радиоактивность снизится с катастрофического уровня до просто опасного.

В работе, профинансированной Российским научным фондом, ученые Томского госуниверситета, Научно-исследовательского и испытательного центра "Сириус", Института прикладной астрономии РАН, Института прикладной математики им. Келдыша и НИЦ Курчатовский институт рассчитали геометрию взрыва астероидов, баланс энергии и импульса, распределение скоростей на случай полного и частичного разрушения астероида.

Напомним, в Европе в начале 2010 годов была создана группа специалистов по защите Земли от астероидов NEOShield (Near Earth Objects Shield). Программу NEOShield координирует Германский аэрокосмический центр. В проект входят организации из Германии, Франции, Великобритании, Испании, США и России. В рамках этого проекта российские ученые разработали систему отклонения угрожающих Земле астероидов с помощью ядерных взрывов в космосе.

По состоянию на октябрь 2018 года в космосе было обнаружено порядка 19 тысяч астероидов, которые могут сближаться с орбитой Земли. Для каждого известного объекта рассчитывается орбита и вероятность столкновения более чем на 100 лет вперед. Таким образом, астрономам известны почти все крупные околоземные астероиды размером более 1 километра, способные вызывать на Земле глобальную катастрофу. Гораздо меньше астрономы знают об астероидах размером менее одного километра из-за большого количества таких космических тел. Из околоземных астероидов размером от 100 метров ученым известны не более 10%, а размером 20-30 метров - около 1-2%.

"Устаревшего" "Сатану" предложено использовать для защиты России от астероидов

Для уничтожения астероидов в России планируют использовать отслужившие свой срок ракеты РС-20В (Р-36М2) МБР "Воевода" ("Сатана"), которые в армии меняют на новейшие тяжелые межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) "Сармат".

Как рассказывал этим летом гендиректор Центра планетарной защиты Анатолий Зайцев, из межконтинентальных баллистических ракет РС-20В (Р-36М2) хотят создать эшелон оперативного реагирования международной Системы планетарной защиты "Цитадель".

"Поскольку общее количество астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ) размером более 15-20 метров (типа челябинского астероида), составляет несколько миллионов, то при нынешних темпах обнаружения около 2 тысяч в год потребуются тысячелетия, чтобы их все обнаружить", - отметил глава центра.

По его словам, астрономы не видят угрозы в 20 тыс. астероидов, сближающихся с Землей, орбиты которых просчитаны. Но после "космического бильярда" (столкновения с другими небесными телами) "неопасный объект в любой момент может стать опасным".

Для защиты Земли от этой угрозы гендиректор Центра планетарной защиты предложил создать эшелон оперативного реагирования международной Системы планетарной защиты "Цитадель", который "обеспечит гарантированное обнаружение АСЗ, движущихся даже со стороны Солнца, минимум за несколько суток до столкновения с Землей". А когда астероид будет обнаружен, то с помощью ракетно-космических и ядерных средств службы перехвата эшелона, можно будет отклонить этот опасный объект или разрушить его.

По словам Зайцева, создание эшелона оперативного реагирования международной Системы планетарной защиты "Цитадель" будет стоить около $5-10 млрд. Однако это разумная цена за то, чтобы избежать глобальной катастрофы, которую способен вызвать на Земле астероид. За последние 600 млн лет произошло около 60 столкновений с небесными телами диаметром более 5 км, что приводило к глобальным катаклизмам.

31 октября 2015 года, в праздник Хэллоуин, на расстоянии чуть большем, чем расстояние до Луны, пронесся 600-метровый астероид , названный Хэллоуином. Он был обнаружен за 20 дней до сближения с Землей. Тогда Центр планетарной защиты совместно с МЧС РФ провел моделирование последствий удара такого астероида с помощью специального программного комплекса.

Если бы тот 600-метровый астероид столкнулся с Землей, то энергия его удара соответствовала бы взрыву 50 тысяч мегатонн тринитротолуола. Это примерно в три раза превышает мощность вообще всего ядерного оружия, созданного когда-либо человечеством.

Диаметр образовавшейся при этом воронки был бы около 10 км, а ее глубина - 3 км. Размеры зоны разрушений от ударной волны и сейсмических колебаний составили бы примерно 800 км. Число человеческих жертв могло составить десятки миллионов, если бы это падение стало неожиданным, как в случае с Челябинским метеоритом.

Как будет работать антиастероидный эшелон "Цитадель"

Система планетарной защиты "Цитадель" должна включать в себя два эшелона: краткосрочного и долгосрочного реагирования, а также две резервные службы - службу прогнозирования районов и последствий падений небесных тел и службу региональной защиты.

Эшелон краткосрочного (оперативного) реагирования "Цитадель-1" предназначен для защиты от объектов размером до сотен метров, типа Челябинского или Хэллоуина .

Такие размеры имеют 99,9% астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ). В состав эшелона должны входить международная наземно-космическая служба наблюдения и два региональных сегмента службы разведки и перехвата - "Восток" и "Запад", в соответствующих полушариях Земли.

Работать Эшелон будет следующим образом: после обнаружения опасного небесного тела, к его наблюдению должен подключиться весь арсенал наземных и космических средств, включая запуск космических аппаратов (КА)-разведчиков.

На основе полученной информации будет приниматься решение о запуске КА-перехватчиков для отклонения или, в крайнем случае, разрушения опасного небесного тела (ОНТ). Подобная схема была отработана еще 30 лет назад, во время экспедиции к комете Галлея. Тогда советские КА "Вега-1" и "Вега-2" выполняли функцию разведчиков. Затем по их целеуказанию западноевропейский КА "Джотто" прошел на заданном расстоянии от ядра кометы.

Защита от кометных ядер и астероидов, имеющих многокилометровые размеры, будет осуществляться средствами Эшелона долгосрочного реагирования. Их перехват будет осуществляться за много месяцев и даже лет до возможного столкновения с Землей. Для этого потребуется использовать сверхмощные ракеты-носители, энергетические установки и другие средства, которые еще предстоит создать.

Если говорить о вспомогательных службах, которые предназначены для подстраховки основных средств Системы, то Служба прогнозирования районов и последствий падений небесных тел должна разрабатывать варианты эвакуационных и других мер спасения. Один из компонентов этой службы - специальный программно-аппаратный комплекс, разработанный для МЧС России. С его помощью уже были смоделированы последствия падения астероида типа Хэллоуин.

Вторая резервная Служба, служба региональной защиты, может быть построена на базе перспективных средств воздушно-космической обороны. Ряд специалистов, работающих в этой области, считают, что при соответствующей доработке эти средства смогут защищать регионы в местах их дислокации от объектов декаметрового масштаба типа Челябинского.

Для создания эшелона необходимо иметь космические аппараты-наблюдатели, так как с Земли невозможно контролировать дневную часть небесной сферы. По этой причине, кстати, и не был обнаружен Челябинский метеорит, который летел со стороны Солнца. Решить эту проблему можно с помощью космических аппаратов. Существует несколько проектов таких космических аппаратов, которые могут размещаться на околоземных или межпланетных орбитах, а также и на Луне. Они будут снабжены телескопами, работающими в видимом и инфракрасном диапазонах спектра.

Пара таких КА сможет обеспечить гарантированное обнаружение опасных небесных тел (ОНТ), приближающихся даже со стороны Солнца, как минимум, за несколько суток до столкновения.

Для воздействия на ОНТ с целью его отклонения с попадающей траектории или, в случае необходимости, разрушения будут запускаться КА-перехватчики со средствами воздействия. Выбор средств воздействия будет зависеть от характеристик ОНТ, их орбит и располагаемого запаса времени.

В Эшелоне оперативного реагирования будут применяться средства импульсного (сильного) воздействия - кинетические ударники и ядерные взрывные устройства.

Работы, проведенные в Снежинском ядерном центре, показали, что астероид диаметром 500 м может быть разрушен с помощью рассредоточенного взрыва 10 зарядов по 1 мегатонне (Мт) каждый. Это позволяет, используя современные ракетно-космические технологии, организовать оперативную защиту от ОНТ размером до нескольких сотен метров, то есть, примерно от 99,9% АСЗ. Защита от остальных 0,1% более крупных АСЗ и кометных ядер, которые будут обнаруживаться за многие годы до столкновения, будет осуществляться средствами Эшелона долгосрочного реагирования. При этом, кроме импульсных средств, в ряде случаев будет возможно применение слабых средств воздействия. Они разделяются на средства прямого воздействия (ракетные двигатели различных типов и т. п.) и дистанционного (лазеры, солнечные концентраторы, "гравитационный трактор" и др.). Схемы перехвата в этих случаях будут аналогичны уже многократно осуществлявшимся схемам межпланетных экспедиций к астероидам, кометам и другим телам Солнечной системы. При этом, средства перехвата будут выполнять задачи, как правило, отклонения объектов с попадающей в Землю траектории.

В непосредственной близости от нашей планеты летает немало космических объектов. Наиболее интересны из них астероиды, сближающиеся с Землей.

Некоторые, летящие астероиды, опасны для земли. Credit: topcor.ru

Что значит «опасный» астероид?

Опасными считаются те астероиды, которые:

• подлетают к нам на 8 млн км и ближе;
• являются достаточно большими и крепкими, чтобы не развалиться при вхождении в земную атмосферу;
• способны врезаться в земную поверхность, нанеся нашей планете вред.

Всего таких объектов насчитывается не менее 4700 ед., но пока лишь 1 небесное тело, которое угрожает Земле, входит в Главный пояс астероидов. Это широкая область примерно посередине Солнечной системы, которая включает:

• 4 тела диаметром более 400 км;
• 200 объектов диаметром более 100 км;
• 1000 астероидов диаметром более 15 км;
• 1-2 млн тел диаметром более 1 км.

Малых планет мелкого размера, например 100-метровых, здесь примерно столько же.

Испытывая воздействие гравитации этих двух планет, они летают в пространстве по близко расположенным орбитам, которые отличаются относительной стабильностью. Однако нередки ситуации, когда от столкновений или внутренних процессов большое тело разваливается на несколько мелких объектов либо от него откалываются осколки. Существует большой риск, что они покинут Пояс и отправятся к Земле.

Астероиды, сближающиеся с Землей, и даты возможного столкновения

Сегодня в списке малых планет, близкая встреча которых с нами не исключена и ожидается в ближайшие годы, 2 астероида.

Объект 2013 TV135 диаметром 400 м приблизится к нам в августе 2032 г. всего на 4 тыс. км. Лететь он будет со скоростью 15 км/с, и его столкновение с нами приведет к взрыву мощностью 2,5 тыс. Мт. Для сравнения — это в 200 тыс. раз больше, чем энергия, образовавшаяся при взрыве ядерной бомбы 6 августа 1945 г. над Хиросимой — тогда мощность оценивалась величиной от 13 до 18 кт.

Малая планета 2001 WN5 шириной 1,5 км была открыта в 2001 г., но в перечень опасных попала позже. Очередное приближение ее к Земле намечено на июнь 2028 г., но пролетит ли она мимо (расстояние оценивается в 250 тыс. км) или врежется в нашу планету, пока неизвестно: небесное тело и его траектория еще недостаточно изучены.

Случаи сближения астероидов с землей в ХХI веке

В нашем столетии к Земле уже приближалось несколько опасных астероидов:

• Апофис;
• 2007 TU24;
• 2005 YU55.

Первая малая планета из этого списка была обнаружена в 2004 г. и долгое время считалась одной из опаснейших для нас — вероятность столкновения высока, случиться это должно в 2036 г. Диаметр этого космического тела — около 300 м, весит оно 27 млн т. При контакте его с поверхностью мощность высвобождения энергии составит 1700 Мт. Это в 100 раз больше, чем энергия взрыва упоминавшейся выше бомбы в Японии.

Апофис может вызвать землетрясение высокой силы. Его магнитуда даже в 10 км от точки падения будет равна по шкале Рихтера 6,5 балла. В момент столкновения ударная волна приведет к образованию ветра, дующего со скоростью как минимум 790 м/с, разрушающего даже укрепленные сооружения.

Однако в начале 2013 г. этот объект пролетел мимо на расстоянии не менее 14 млн км. Возможно, и в следующий его прилет столкновения не случится.

Астероид 2007 TU24 ученые впервые увидели в телескоп в октябре 2007 г., а уже через 3 месяца он пролетел в 550 тыс. км. Это яркое небесное тело, чьи габариты можно сопоставить, например, с главным зданием МГУ на Воробьевых горах. Его считают угрожающим нам, потому что он пересекается с орбитой Земли каждые 3 года, но столкновения не будет как минимум до 2170 г.

Объект 2005 YU55 имеет диаметр 400 м и весит около 55 млн т. Он движется по эллиптической орбите с нестабильной траекторией, исследователи считают его поведение крайне непредсказуемым. В конце 2011 г. астероид приближался к Земле на расстояние ближе, чем от нас до Луны. Второе имя 2005 YU55 — Невидимка: он полностью черный, потому практически не виден в космосе и представляет для нас большую опасность.

Также мимо нас в текущем столетии пролетали:

В январе 2012 г. к нашей планете на расстояние чуть менее 27 млн км приблизился астероид Эрос, который:

• имеет средний диаметр около 17 км и неправильную форму, напоминающую орех;
• является первым и пока единственным космическим телом, вырвавшимся из Главного пояса;
• считается одной из самых крупных и хорошо видимых «внутренних» малых солнечных планет;
• движется в пространстве со средней скоростью 24 км/с;
• имеет период обращения вокруг Солнца более полутора земных лет.

Если бы он врезался в Землю, последствия были бы крайне катастрофическими — хуже, чем при падении астероида Чиксулуб, который упал около 65 млн лет назад и стал причиной множественных цунами, лесных пожаров, землетрясений, выброса в атмосферу большого количества угарного газа и сажи. Но вероятность того, что Эрос столкнется с нами в ближайшее время, мала.

После этого астероида в опасной близости от Земли появлялись:

Оригинальные способы использования опасных астероидов

Однако даже самые опасные небесные каменные тела могут принести землянам пользу. Речь о программе NASA по «поимке» астероида, изменению его траектории, чтобы он направился к космической станции. Для этого планируется использовать капсулу, запущенную к объекту, когда он будет находиться между Землей и Луной.

В ней будет содержаться особый «мешок», представляющий собой своеобразную сеть, чтобы поймать в себя астероид и отбуксировать его в нужную точку.

Если этот план удастся, человечество в будущем получит возможность добывать на астероидах полезные ископаемые — железо и другие вещества, в т.ч. те, которые редко встречаются на Земле. Их также допустимо использовать как источники льда, который можно растапливать и разделять на кислород и водород, например, для производства топлива.

Астероиды — практически неисчерпаемые источники ресурсов. Небольшое тело диаметром 1 км предположительно содержит не менее 2 млрд тонн железо-никелевой руды. Освоение этих объектов приведет к уменьшению цен на сырьевые ресурсы и поможет избежать их исчерпания на Земле.

Член-корреспондент Российской академии наук А. ФИНКЕЛЬШТЕЙН, Институт прикладной астрономии РАН (Санкт-Петербург).

Астероид Ида имеет удлиненную форму, примерно 55 км в длину и 22 км в ширину. У этого астероида есть маленький спутник Дактиль (на фото: светлая точка справа) около 1,5 км в поперечнике. Фото NASA

Астероид Эрос, на поверхность которого в 2001 году совершил посадку космический аппарат NEAR. Фото NASA.

Орбита астероида Апофис пересекает орбиту Земли. Согласно расчетам, 13 апреля 2029 года Апофис пройдет на расстоянии 35,7-37,9 тыс. км от Земли.

Уже два года на сайте журнала “Наука и жизнь” работает раздел “Интернет-интервью”. На вопросы читателей и посетителей сайта отвечают специалисты в области науки, техники, образования. Некоторые интервью мы публикуем на страницах журнала. Предлагаем вниманию читателей статью, подготовленную на основе Интернет-интервью с Андреем Михайловичем Финкельштейном, директором Института прикладной астрономии РАН. Речь идет об астероидах, наблюдениях за ними и о возможной угрозе, которую несут малые космические объекты Солнечной системы. За четырехмиллиардную историю существования наша планета не раз подвергалась ударам крупных метеоритов и астероидов. С падением космических тел связывают происходившие в прошлом глобальные изменения климата и вымирание многих тысяч видов живых существ, в частности динозавров.

Насколько велик риск столкновения Земли с астероидом в ближайшие десятилетия и к каким последствиям такое столкновение может привести? Ответы на эти вопросы интересуют не только специалистов. В 2007 году Российская академия наук совместно с Роскосмосом, Министерством обороны РФ и другими заинтересованными ведомствами подготовила проект Федеральной целевой программы “Предупреждение астероидной опасности”. Эта национальная программа призвана организовать в стране системный мониторинг потенциально опасных космических объектов и предусматривает создание национальной системы раннего предупреждения вероятной астероидной угрозы и разработку средств защиты от возможной гибели цивилизации.

Солнечная система — величайшее творение природы. В ней зародилась жизнь, возник разум и развилась цивилизация. Солнечная система состоит из восьми больших планет - Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и более 60 их спутников. Между орбитами Марса и Юпитера вращаются малые планеты, которых в настоящее время известно более 200 тысяч. За пределами орбиты Нептуна, в так называемом поясе Койпера, движутся транснептуновые карликовые планеты. Среди них наиболее известен Плутон, который до 2006 года считался, согласно классификации Международного астрономического союза, самой удаленной большой планетой Солнечной системы. Наконец, в пределах Солнечной системы движутся кометы, хвосты которых создают впечатляющий эффект “звездных дождей”, когда их пересекает орбита Земли и множество метеоров сгорает в земной атмосфере. Вся эта насыщенная сложными движениями система небесных тел превосходно описывается небесно-механическими теориями, которые надежно предсказывают положение тел в Солнечной системе в любое время и в любом месте.

“Звездоподобные”

В отличие от больших планет Солнечной системы, значительная часть которых была известна с глубокой древности, астероиды, или малые планеты, открыты лишь в XIX веке. Первую малую планету Церера обнаружил в созвездии Тельца сицилийский астроном, директор обсерватории в Палермо Джузеппе Пиацци в ночь с 31 декабря 1800 года на 1 января 1801 года. Размер этой планеты составлял приблизительно 950 км. В период между 1802 и 1807 годами были открыты еще три малые планеты - Паллада, Веста и Юнона, орбиты которых, как и орбита Цереры, лежали между Марсом и Юпитером. Стало ясно, что все они представляют новый класс планет. По предложению английского королевского астронома Уильяма Гершеля малые планеты стали называть астероидами, то есть “звездоподобными”, поскольку в телескопы не удавалось различить диски, характерные для больших планет.

Во второй половине XIX века в связи с развитием фотографических наблюдений число обнаруживаемых астероидов резко возросло. Стало ясно, что нужна специальная служба, обеспечивающая слежение за ними. До начала Второй мировой войны эта служба работала на базе Берлинского вычислительного института. После войны функцию слежения принял на себя Центр малых планет США, расположенный в настоящее время в Кембридже. Вычислением и публикацией эфемерид (таблиц координат планет на определенную дату) занимался Институт теоретической астрономии СССР, а с 1998 года - Институт прикладной астрономии РАН. К настоящему времени накоплено около 12 миллионов наблюдений малых планет.

Более 98% малых планет движутся со скоростью 20 км/c в так называемом главном поясе между Марсом и Юпитером, представляющем собою тор, на расстояниях от 300 до 500 млн км от Солнца. Самыми большими малыми планетами главного пояса помимо уже упомянутой Цереры являются Паллада - 570 км, Веста - 530 км, Гигея - 470 км, Давида - 326 км, Интерамния - 317 км и Европа - 302 км. Масса всех астероидов, вместе взятых, составляет 0,04% массы Земли, или 3% массы Луны. Отмечу, что в отличие от больших планет орбиты астероидов отклоняются от плоскости эклиптики. Например, астероид Паллада имеет наклон около 35 град.

АСЗ - астероиды, сближающиеся с Землёй

В 1898 году была обнаружена малая планета Эрос, обращающаяся вокруг Солнца на расстоянии, меньшем, нежели Марс. Она может подходить к орбите Земли на расстояние около 0,14 а.е. (а.е. - астрономическая единица, равная 149,6 млн км - среднему расстоянию от Земли до Солнца), ближе, чем все известные в то время малые планеты. Такие тела стали называть астероидами, сближающимися с Землей (АСЗ). Некоторые из них, те, что приближаются к орбите Земли, но не входят в глубь орбиты, составляют так называемую группу Амура, по имени их наиболее типичного представителя. Другие проникают в глубь орбиты Земли и составляют группу Аполлона. Наконец, астероиды группы Атона вращаются внутри орбиты Земли, редко выходя за ее пределы. В группу Аполлона входят 66% АСЗ, и они наиболее опасны для Земли. Самые крупные астероиды в этой группе - Ганимед (41 км), Эрос (20 км), Бетулия, Ивар и Сизиф (по 8 км).

С середины XX века астрономы начали массово обнаруживать АСЗ, и сейчас ежемесячно открывают десятки таких астероидов, среди которых есть и потенциально опасные. Приведу несколько примеров. В 1937 году открыли астероид Гермес диаметром 1,5 км, который пролетел на расстоянии 750 тыс. км от Земли (затем его “потеряли” и переоткрыли в октябре 2003 года). В конце марта 1989 года один из астероидов пересек орбиту Земли за 6 часов до того, как наша планета вошла в эту область пространства. В 1991 году астероид пролетел на расстоянии 165 тыс. км от Земли, в 1993-м - на расстоянии 150 тыс. км, в 1996-м - на расстоянии 112 тыс. км. В мае 1996 года на расстоянии 477 тыс. км от Земли пролетел астероид размером 300 м, который был открыт только за 4 дня до момента его наибольшего сближения с Землей. В начале 2002 года астероид 2001 YB5 диаметром 300 м пролетел на расстоянии, всего в два раза превышающем расстояние от Земли до Луны. В том же году астероид 2002 EM7 диаметром 50 м, пролетев на расстоянии 460 тыс. км от Земли, был обнаружен только после того, как стал от нее удаляться. Этими примерами список АСЗ, вызывающих профессиональный интерес и порождающих общественное беспокойство, далеко не исчерпан. Вполне естественно, что астрономы обращают внимание своих коллег, правительственных органов и широкой публики на то, что Земля может рассматриваться как уязвимая космическая мишень для астероидов.

О столкновениях

Для понимания смысла прогнозов столкновений и последствий таких столкновений необходимо иметь в виду, что встреча Земли с астероидом - очень редкое явление. Согласно оценкам, столкновение Земли с астероидами размером 1 м происходит ежегодно, размером 10 м - раз в сто лет, 50-100 м - один раз в период от нескольких сотен до тысяч лет и 5-10 км - раз в 20-200 млн лет. При этом реальную опасность представляют астероиды, превышающие несколько сотен метров в поперечнике, поскольку они практически не разрушаются при проходе сквозь атмосферу. Сейчас на Земле известно несколько сотен кратеров (ас-троблем - “звездных ран”) диаметрами от десятков метров до сотен километров и возрастом от десятков до 2 млрд лет. Наибольшими из известных являются кратер в Канаде диаметром 200 км, образовавшийся 1,85 млрд лет назад, кратер Чиксулуб в Мексике диаметром 180 км, образовавшийся 65 млн лет назад, и Попигайская котловина диаметром 100 км на севере Среднесибирского плоскогорья в России, образовавшаяся 35,5 млн лет назад. Все эти кратеры возникли в результате падения астероидов диаметрами порядка 5-10 км со средней скоростью 25 км/с. Из относительно молодых кратеров наиболее известен кратер Берринджер в штате Аризона (США) диаметром 2 км и глубиной 170 м, возникший 20-50 тыс. лет назад в результате падения астероида диаметром 260 м со скоростью 20 км/с.

Средняя вероятность гибели человека вследствие столкновения Земли с астероидом или кометой сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе и имеет порядок (4-5) . 10 -3 %. Эта величина рассчитывается как произведение вероятности события на предполагаемое число жертв. А в случае падения астероида число жертв может быть в миллион раз больше, чем при авиационной катастрофе.

Энергия, которая выделяется при ударе астероида диаметром 300 м, имеет тротиловый эквивалент 3000 мегатонн, или 200 тыс. атомных бомб, подобных той, что сброшена на Хиросиму. При столкновении с астероидом диаметром 1 км выделяется энергия с тротиловым эквивалентом 106 мегатонн, при этом выброс вещества на три порядка превышает массу астероида. По этой причине столкновение с Землей крупного астероида приведет к катастрофе глобального масштаба, последствия которой будут усилены разрушениями искусственной технической среды.

По оценкам, среди астероидов, сближающихся с Землей, не менее тысячи имеют диаметр более 1 км (к настоящему времени около половины из них уже открыто). Число астероидов размером от сотен метров до километра превышает десятки тысяч.

Вероятность столкновения астероидов и ядер комет с океаном и морями существенно выше, нежели с земной поверхностью, поскольку океаны занимают более 70% площади Земли. Для оценки последствий столкновения астероидов с водной поверхностью созданы гидродинамические модели и программные системы, моделирующие основные стадии удара и распространения образующейся волны. Экспериментальные результаты и теоретические расчеты показывают, что заметные, в том числе и катастрофические, эффекты возникают тогда, когда размер падающего тела составляет более 10% глубины океана или моря. Так, для астероида 1950 DA размером 1 км, столкновение с которым может произойти 16 марта 2880 года, моделирование показало, что в случае его падения в Атлантический океан на расстоянии 580 км от побережья США волна высотой 120 м за 2 часа достигнет пляжей Америки, а через 8 часов волна высотой 10-15 м дойдет до берегов Европы. Опасным последствием столкновения астероида заметных размеров с водной поверхностью может стать испарение большого количества воды, которая выбрасывается в стратосферу. При падении астероида диаметром более 3 км объем испаряемой воды окажется сравнимым с общим количеством воды, содержащимся в атмосфере над тропопаузой. Этот эффект приведет к длительному повышению средней температуры поверхности Земли на десятки градусов и разрушению озонового слоя.

Около десяти лет назад перед международным астрономическим сообществом была поставлена задача определить к 2008 году параметры орбит не менее 90% АСЗ размерами более 1 км и начать работы по определению орбит всех АСЗ диаметрами более 150 м. Для этого были созданы и создаются новые телескопы, оснащенные современными высокочувствительными системами регистрации и аппаратно-программными средствами передачи и обработки информации.

Драма Апофиса

В июне 2004 года в обсерватории Кит Пик в штате Аризона (США) был открыт астероид (99942) Апофис. В декабре того же года его наблюдали в обсерватории Сайдинг Спринг (Австралия), а в начале 2005 года - опять в США. Астероид Апофис диаметром 300-400 м относится к классу астероидов Атона. Астероиды этого класса составляют несколько процентов от общего числа астероидов, орбиты которых находятся внутри орбиты Земли и выходят за ее пределы в афелии (наиболее удаленной от Солнца точке орбиты). Серии наблюдений позволили определить предварительную орбиту астероида, и вычисления показали беспрецедентно высокую вероятность столкновения этого астероида с Землей в апреле 2029 года. По так называемой Туринской шкале астероидной опасности уровень угрозы соответствовал 4; последнее означает, что вероятность столкновения и последующей региональной катастрофы составляет около 3%. Именно этим печальным прогнозом и объясняется название астероида, греческое имя древнеегипетского бога Апопа (“Разрушитель”), живущего в темноте и стремящегося уничтожить Солнце.

Драматизм ситуации был разрешен к началу 2005 года, когда были привлечены новые наблюдения, в том числе и радиолокационные, и стало ясно, что столкновения не будет, хотя 13 апреля 2029 года астероид пройдет на расстоянии 35,7-37,9 тыс. км от Земли, то есть на расстоянии геостационарного спутника. При этом он будет виден невооруженным глазом как яркая точка с территории Европы, Африки и западной Азии. После этого тесного сближения с Землей Апофис превратится в астероид класса Аполлон, то есть будет иметь орбиту, проникающую внутрь орбиты Земли. Его второе сближение с Землей произойдет в 2036 году, при этом вероятность столкновения будет очень низка. За одним исключением. Если при первом сближении в 2029 году астероид пройдет в узкой области (“замочной скважине”) размером 700-1500 м, сравнимым с размером самого астероида, то гравитационное поле Земли приведет к тому, что в 2036 году астероид с вероятностью, близкой к единице, столкнется с Землей. По этой причине интерес астрономов к наблюдениям за этим астероидом и все более точному определению его орбиты будет возрастать. Наблюдения астероида позволят задолго до момента его первого сближения с Землей надежно оценить вероятность попадания в “замочную скважину” и в случае необходимости предотвратить попадание за десяток лет до подлета к Земле. Сделать это можно с помощью кинетического ударника (запущенной с Земли “болванки” весом 1 т, которая ударит по астероиду и изменит его скорость) или “гравитационного тягача” - космического аппарата, который повлияет на орбиту астероида за счет своего гравитационного поля.

Недремлющее око

В 1996 году на парламентской ассамблее Совета Европы принята резолюция, указывающая на реальную опасность для человечества со стороны астероидов и комет и призывающая правительства стран Европы поддерживать исследования в этой области. Она же рекомендовала создать международную ассоциацию “Space Guard” (“Космическая стража”), учредительный акт которой подписан в Риме в том же году. Основная задача ассоциации - создание службы наблюдения, слежения и определения орбит астероидов и комет, сближающихся с Землей.

В настоящее время наиболее масштабные исследования АСЗ проводятся в США. Там организована служба, поддерживаемая Национальным агентством по исследованию космического пространства (NASA) и Министерством обороны США. Наблюдение за астероидами идет по нескольким программам:

Программа LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research), осуществляемая Лабораторией Линкольна в Соккоро (Нью-Мексико) в кооперации с ВВС США на базе двух 1-метровых оптических телескопов;

Программа NEAT (Near Earth Asteroid Tracking), проводимая Лабораторией реактивного движения на 1-метровом телескопе на Гавайях и на 1,2-метровом телескопе обсерватории Маунт-Паломар (Калифорния);

Проект Spacewatch, в котором задействованы зеркальные телескопы диаметрами 0,9 и 1,8 м обсерватории Китт-Пик (Аризона);

Программа LONEOS (Lowell Observatory Near-Earth Object Search) на 0,6-метровом телескопе Ловеллской обсерватории;

Программа СSS, осуществляемая на 0,7-метровом и 1,5-метровом телескопах в Аризоне. Одновременно с этими программами ведутся радиолокационные наблюдения за более чем 100

астероидами, сближающимися с Землей, на радарах в обсерваториях Аресибо (Пуэрто-Рико) и Голд-стоун (Калифорния). По существу, США в настоящее время играют роль общеземного форпоста по обнаружению АСЗ и слежению за ними.

В СССР регулярные наблюдения за астероидами, включая сближающиеся с Землей, велись в Крымской астрофизической обсерватории АН СССР (КрАО). Кстати говоря, долгие годы именно КрАО являлась мировым рекордсменом в открытии новых астероидов. Наша страна с распадом СССР потеряла все южные астрономические базы, на которых велись наблюдения астероидов (КрАО, Николаевская обсерватория, Евпаторийский центр космической связи с 70-метровым планетным радаром). Начиная с 2002 года наблюдения АСЗ в России ведут только на скромном полулюбительском 32-сантиметровом астрографе Пулковской обсерватории. Деятельность группы пулковских астрономов вызывает глубокое уважение, однако очевидно, что Россия нуждается в существенном развитии астрономических ресурсов для организации регулярных наблюдений за астероидами. В настоящее время организации Российской академии наук совместно с организациями Роскосмоса и других министерств и агентств разрабатывают проект Федеральной программы по проблеме астероидно-кометной опасности. В ее рамках предполагается создание новых инструментов. В рамках Российской космической программы намечено создание радара на базе 70-метрового радиотелескопа Центра космической связи в Уссурийске, который также можно будет использовать для работ в этой области.

ЦНИИМаш и НПО им. С. А. Лавочкина предложили проекты создания космических систем мониторинга АСЗ. Все они предполагают запуск космических аппаратов, оснащенных оптическими телескопами с зеркалами диаметром до 2 м, на различные орбиты - от геостационарных до расположенных на расстояниях в десятки миллионов километров от Земли. Однако если эти проекты и будут реализованы, то только в рамках крупнейшей международной космической кооперации.

Но вот опасный объект обнаружен, что же делать? В настоящее время теоретически рассматриваются несколько методов борьбы с АСЗ:

Отклонение астероида путем ударного воздействия на него специальным космическим аппаратом;

Сведение астероида с первоначальной орбиты с помощью космического тральщика или солнечным парусом;

Установка малого астероида на траектории большого астероида, сближающегося с Землей;

Разрушение астероида ядерным взрывом.

Все эти методы пока еще очень далеки от реальной инженерной проработки и теоретически представляют собой средства борьбы с объектами разных размеров, находящимися на разных расстояниях от Земли и с разными прогнозируемыми датами столкновения с Землей. Для того чтобы они стали реальными средствами борьбы с АСЗ, необходимо решение множества сложнейших научных и инженерных задач, а также согласование ряда тонких юридических вопросов, касающихся, прежде всего, возможности и условий использования ядерного оружия в дальнем космосе.