Nad ludzkością od zawsze wisi zagrożenie z kosmosu. Zderzenie Ziemi i innego ciała kosmicznego o odpowiednich rozmiarach mogłoby nie tylko wstrząsnąć posadami naszej cywilizacji, ale również zagrozić istniejącemu na niej życiu. Okazuje się, że nie powinniśmy sobie zadawać pytania, czy jest to możliwe, ale kiedy dokładnie nastąpi potencjalny Armagedon.
Już od bardzo dawna ludzie zastanawiają się, co spotkało panujące na Ziemi, miliony lat temu gady. Teorii jest kilka, ale najbardziej prawdopodobna mówi, że przyczyną ich wyginięcia było uderzenie w naszą planetę jakiegoś ciała kosmicznego. Niewielkiej, jak na kosmiczne warunki, bo nie większej niż kilka kilometrów średnicy bryły skał lub lodu. Zaczęliśmy się zastanawiać czy coś podobnego może przydarzyć się w przyszłości i zagrozić istnieniu naszego gatunku?
Uczeni głowili się nad tą kwestią i doszli do wniosku, że trzeba zmienić pytanie. Teraz już wiemy – nie powinno ono brzmieć „czy„, ale „kiedy” to nastąpi.
Naukowcy zaczęli uważniej spoglądać w niebo i z niepokojem stwierdzili, że nasze kosmiczne sąsiedztwo nie jest pustą próżnią, lecz wypełnia ją niezliczona ilość odłamków skalnych. Jak udało im się oszacować każdego dnia Ziemię bombarduje 25 ton kosmicznego pyłu. Średnio raz na rok w atmosferze pojawia się obiekt wielkości samochodu i spala się powodując widowiskową kulę ognia nim dotrze do powierzchni. Kilka razy w stuleciu nasza planeta zderza się z kilkunastometrową asteroidą. Mniej więcej raz na tysiąc lat dochodzi do kolizji z obiektem wielkości boiska piłkarskiego (ok. 100 m.), powodującej spore zniszczenia w rejonie uderzenia. Wreszcie wyliczyli, że raz na kilka milionów lat Ziemia znajduje się na celowniku obiektu na tyle dużego, że zdolny jest on zagrozić istnieniu naszej cywilizacji.
W związku z tymi oszacowaniami powołano specjalny program mający na celu odkrywanie i monitorowanie NEO (Near-Earth Objects) – obiektów bliskich Ziemi. W skład tych obiektów wchodzą głownie NEA – asteroidy bliskie Ziemi oraz NEC – komety. Kiedy tylko nowy obiekt zostanie odkryty naukowcy obserwują go tak długo, aż uda im się wyznaczyć przede wszystkim jego wielkość oraz orbitę, po której się porusza. Obecnie monitorowanych jest ok. 6 tysięcy ciał tego typu. Te z nich, które okażą się wystarczająco duże lub ich orbity znajdują się dostatecznie blisko orbity Ziemi trafiają na listę obiektów potencjalnie niebezpiecznych – PHA (Potentially Hazardous Asteroids).
Obiektom PHA przyporządkowuje się odpowiednie liczby w tzw. skali Torino, które odzwierciedlają stopień zagrożenia dla naszej planety. Im wyższa liczba, tym większe dla nas jest zagrożenie. I tak do stopnia 4 prawdopodobieństwo, że asteroida uderzy w Ziemię w dającej się wyliczyć przyszłości jest mniejsze niż 1% lub takie zderzenie nie będzie miało większego znaczenia ze względu na niewielkie rozmiary planetoidy. Stopnie 5-7 oznaczają bardzo prawdopodobne zderzenie w przeciągu najbliższych 100 lat z odpowiednio dużymi skutkami. Stopnie 8 i 9 to pewne zderzenie, ze znacznymi zniszczeniami na stosunkowo dużym obszarze. 10 – to pewne zderzenie z globalnymi, katastrofalnymi skutkami mogącymi zagrozić istnieniu naszej cywilizacji. Jednak na chwilę obecną tylko kilka obiektów ma stopień 1.
Najbardziej znanym obiektem NEA jest planetoida 99942 Apophis – swego czasu miała nawet 4 w skali Torino, jednak po późniejszych obliczeniach stopień ten zmniejszono. Nie wiadomo jednak dokładnie jak na trajektorię jej lotu wpłynie zbliżenie się do Ziemi 13 kwietnia 2029 oraz kolejne w 2036 roku.
Nie tylko obiekty okrążające Słońce na co dzień w naszym sąsiedztwie są dla nas groźne. Niebezpieczne mogą okazać się również komety oraz inne ciała niebieskie, które nadlatują co jakiś czas w okolice centrum Układu Słonecznego. Te mogą okazać się nawet jeszcze groźniejsze. Po pierwsze nie znamy trajektorii orbit tych jeszcze nieodkrytych. Po drugie – ze względu na swoje oddalenie od gwiazdy i najczęściej niewielkie rozmiary (klika, kilkanaście km) mogą zostać dostrzeżone bardzo późno. Oby nie za późno.
Wiemy o tym zagrożeniu i od jakiegoś czasu planujemy, jak się przed nim ustrzec lub co zrobić jeśli spotkanie Ziemi i asteroidy będzie już nieuniknione. Pomysłów wartych wspomnienia jest kilka. Pierwszym sposobem jaki przyszedł ludziom do głowy, było wysadzenie planetoidy za pomocą ładunków nuklearnych. Jednak zdecydowano się szukać nowych rozwiązań ponieważ, taka akcja mogłaby spowodować, że zamiast jednej dużej asteroidy w Ziemię uderzyłyby setki lub tysiące mniejszych. Wciąż stanowiłyby one zagrożenie i powodowały bezpośrednie zniszczenia na jeszcze większym obszarze, a na dodatek byłyby radioaktywne. Aczkolwiek pomysł ten nie został całkowicie zapomniany i obecnie w nieco zmienionej formie jest rozwijany w programie pod nazwą… Armagedon, ale o nim nieco później.
Zatem samo zniszczenie (lub raczej rozbicie intruza na mniejsze kawałki) nic nam nie daje. Myślą przewodnią stało się znalezienie sposobu na to, by do kolizji jednak nie doszło. Trzeba było tylko wymyślić jak odchylić orbitę kosmicznego wędrowca, który mógłby nam zagrażać. Spróbuje przybliżyć nieco kilka z najciekawszych rozwiązań.
Jednym z najbardziej znanych pomysłów jest zastosowanie silników jonowych. Prace nad tym napędem rozpoczęły się w połowie ubiegłego wieku, jednak po raz pierwszy przetestowany został w 1998 roku na pokładzie sondy Deep Space 1 silnik działa na zasadzie odrzutu i jest obecnie najbardziej wydajnym rodzajem napędu w przestrzeni kosmicznej. Silnik taki wystrzeliwuje z ogromną prędkością naładowane dodatnie jony najczęściej gazów szlachetnych, obecnie jest to ksenon. Jednak wystrzeliwane są bardzo małe masy gazu, co za tym idzie ciąg jest niewielki, chociaż silnik może działać bardzo długo ze względu na bardzo dobrą wydajność w stosunku do zużywanego paliwa – szlachetnego gazu. Oczywistym jest, że w przypadku dużych planetoid trzeba byłoby wykorzystać sporą liczbę takich silników. Na dodatek musiałyby one pracować długi czas, by zmienić orbitę w wystarczającym stopniu.
Innym rozwiązaniem działającym, podobnie jak silnik jonowy, na zasadzie odrzutu miałyby być samobieżne działa wystrzeliwujące regolit, czyli pył i drobne odłamki skał zalegające powierzchnię planetoidy oraz niewielkie kamienie. Musiałyby one zbierać je i wystrzeliwać jak z działa lub katapulty, co dawałoby efekt odpychania w kierunku przeciwnym do kierunku strzału. Wiązałoby się to z opracowaniem autonomicznych robotów potrafiących tego dokonać lub konieczne byłoby sterowanie tymi czynnościami z Ziemi.
Ostatnio największą popularność wśród naukowców jak i dziennikarzy zyskała sobie metoda wymyślona przez amerykańskich astronautów Edwarda Lu i Stanleya Love. Zakłada ona, że w kierunku planetoidy wysłany zostanie ciężki statek, który wejdzie na jej orbitę. Następnie miałby on przy udziale oddziaływania grawitacyjnego wpływać na asteroidę tworząc z nią specyficzny układ obiekt – satelita. Za pomocą silników, na przykład wspomnianych wcześniej jonowych, odciągałby ją zmieniając orbitę. Wcześniej naukowcy rozważali zastosowanie lin, które powiązałyby statek z obiektem, jednak takie wyjście niewiele różniłoby się od wspomnianych wcześniej silników na powierzchni planetoidy. Okazało się, że zaproponowany przez astronautów pomysł wykorzystania grawitacji dałby bardzo zbliżony efekt.
Naukowcy doszli do wniosków, że w zmianie orbit mogą im pomóc również naturalne zjawiska. Efekt Jarkowskiego po raz pierwszy został zaobserwowany dla planetoidy 6489 Golevka. Polega on na tym, że obracająca się asteroida posiada dzienna i nocną stronę. Nagrzana za dna strona wypromieniowuje ciepło. Powstałe przy tym ciśnienie takiego promieniowania jest niewielkie, ale efekty jego działania w dłuższej skali czasu są widoczne. Uczeni wyliczyli, że wspomniana wcześniej planetoida zmieniła swoją orbitę tylko z powodu tego zjawiska o ok. 15 km w ciągu 12 lat obserwacji. Zatem wpadli na pomył by w razie potrzeby zwiększyć lub zmniejszyć ten efekt pokrywając obiekt jaśniejszą lub ciemniejszą warstwą. Innym naturalnym rozwiązaniem (z niewielkim sztucznym wspomaganiem) mogłoby być nagrzewanie odpowiednich rejonów asteroidy, przy pomocy zwierciadeł. W ten sposób zaczęłyby się z niej uwalniać gazy – jak w przypadku komet, które dawałyby swoisty odrzut i również przesuwały orbitę.
Wszystkie wymienione powyżej metody powinny być skuteczne, jednak jak by nie patrzeć, aby przyniosły oczekiwany rezultat trzeba byłoby czekać kilka lub nawet kilkanaście lat. Co jednak jeśli odkryjemy zagrożenie zbyt późno, by zastosować którąś z nich?
Ciekawym, dającym szybki efekt rozwiązaniem wydaje się być zastosowanie głowic kinetycznych. Głowice takie oddziaływałyby na planetoidę poprzez zderzenie z nią ciężkich przynajmniej kilkutonowych pocisków pędzących z dużą prędkością. Skutek byłby podobny jak przy zderzeniu bil na stole bilardowym, tyle że nieco mniejszy, ponieważ pociski miałyby przecież znacznie mniejszą od asteroidy masę. Nie zmienia to jednak faktu, że byłby to całkiem skuteczny sposób na zmianę orbity, nawet na krótko przed zderzeniem obiektu z Ziemią, efekt byłby widoczny natychmiast. Problem jednak w tym, że nie jest łatwo wynieść ciężkie głowice w przestrzeń kosmiczną – potrzeba do tego potężnych rakiet. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) planuje na 2011 rok misję Don Quijote, która przetestuje tą metodę w odpowiednio mniejszej skali doprowadzając do zderzenia ok. pół tonowego Hidalgo z jedną z planetoid. Do podobnego zderzenia, tym razem statku kosmicznego i komety doszło już w 2005 roku. Wtedy jednak sonda Deep Impact badała jej jądro oraz gazy i drobiny, które się z niego uwolniły po uderzeniu impaktora.
A może ostatnią deską ratunku okaże się wspomniany już wcześniej projekt Armagedon? Program ten z założenia bazuje na już wynalezionych lub będących w zaawansowanej fazie projektowania technologii. Co najważniejsze część z nich, lub podobne, zostały już przetestowane w innych przedsięwzięciach. Głównym założeniem tego projektu jest wystrzelenie w kierunku nadlatującego ciała kosmicznego rakiet nośnych wyposażonych w kilka dużych, ok. dwu megatonowych ładunków nuklearnych. Te miałyby podlatywać do planetoidy w odpowiednich odstępach czasu i być detonowane tuż przed obiektem. Powstałe w ten sposób fale uderzeniowe zmieniałyby tor lotu asteroidy. Warto tu wspomnieć, że swojego czasu NASA rozważała budowę statku kosmicznego napędzanego właśnie przy pomocy fal uderzeniowych pochodzących od eksplozji jądrowych, ponieważ w przestrzeni kosmicznej ich skutki są nieco odmienne niż na Ziemi. Dodatkowo promieniowanie nagrzałoby jej powierzchnię asteroidy, a to powodowałoby uwalnianie gazów i odrzut, jak w przypadku omówionego wcześniej pomysłu z lustrami, tyle że w większej skali, znacznie gwałtowniej i szybciej. Program Armagedon ma szanse zostać ukończony najwcześniej i stać się naszą pierwszą, a może i ostatnią linią obrony. Przynajmniej dopóki nie wymyślimy czegoś lepszego.
Na razie jesteśmy bezbronni wobec takich niespodziewanych, kosmicznych gości. Naukowcy próbują wymyślać coraz to nowe metody obrony, tyle że każda z nich daje niewielkie rezultaty w krótkim przedziale czasu. Może więc warto pomyśleć nad połączeniem kilku sposobów. Wszak złożenie ze sobą efektów paru działań może dać znacznie lepsze rezultaty, a w obliczu totalnej zagłady koszty ratujących nas przedsięwzięć miałyby raczej drugorzędne znaczenie.
INFRA
Autor: Jacek Muszyński