Met de asteroïde 2005 YU55 die gisteren dichtbij de aarde kwam, vragen veel mensen zich af of we een asteroïde zouden kunnen afleiden die op weg was naar een kruispunt met de aarde in zijn baan.
Natuurlijk, zoals natuurrampen gaan, zou een asteroïde-aanval op aarde buitengewoon slecht zijn. Zelfs relatief kleine ruimtesteentjes zouden miljoenen mensen van de aardbodem kunnen vegen, en voor de echt grote asteroïden - zoals die 65 miljoen jaar geleden de Chicxulub-gebeurtenis veroorzaakten - is het onwaarschijnlijk dat de mensheid zou overleven. En toch, ondanks al hun verwoesting, bieden asteroïden een sprankje hoop. Een asteroïde aanval is te voorkomen, aangezien we er de tijd voor hebben.
"Vandaag is er geen bekende asteroïde op een aanvaringskoers met de aarde", zegt Dr. David Morrison van NASA's Near Earth Object (NEO) -programma, in een rapport een paar jaar geleden van de Spaceguard Survey die op zoek is naar dichtbij passerende objecten. 'De Spaceguard Survey verwacht geen grote asteroïde te vinden die ons direct bedreigt. Als zo'n steen echter wordt ontdekt op een aanvaringskoers, dan verwachten we dat we geschikte technologie zullen gebruiken om het af te buigen voordat het raakt. Asteroïde inslagen zijn het enige natuurlijke gevaar dat we in principe volledig kunnen elimineren. ”
Er zijn een paar verschillende manieren om de baan van een asteroïde te veranderen, maar wat is de beste manier om dit te doen?
Laten we eerst een beetje praten over waar we mee te maken hebben. Een Near Earth Object is een asteroïde of komeet waarvan de baan de buurt van de aarde binnenkomt - alles wat in een baan rond de 195 miljoen kilometer (120 miljoen mijl) van de baan rond de aarde draait. Sommige objecten reizen al miljoenen jaren met ons mee en weven in en uit ons baanpad. Uiteindelijk zal een van deze objecten op het verkeerde moment op de verkeerde plaats zijn en de aarde beïnvloeden.
Astronomen zijn zich overal bewust van het probleem en er zijn verschillende onderzoeken gaande om alle potentiële asteroïden die de aarde oversteken te ontdekken en te catalogiseren, zoals de Spaceguard Survey, die eraan werken om alle asteroïden in de buurt van de aarde groter dan 1 km in diameter te ontdekken. Rotsen boven deze omvang hebben het potentieel om de beschaving zoals we die kennen te beëindigen, dus het zou goed zijn om te weten of een van hen onze kant op komt.
Maar objecten zo klein als 140 meter breed zullen regionale schade veroorzaken en zelfs de dood van miljoenen als iemand toevallig een grote stad raakt. Deze kleinere rotsen hebben ook een prioriteit.
Op 3 november 2011 zijn 8.421 Near-Earth-objecten ontdekt. Ongeveer 830 van deze NEO's zijn asteroïden met een diameter van ongeveer 1 kilometer of groter. Ook zijn 1.262 van deze NEO's geclassificeerd als Potentieel Gevaarlijke Asteroïden die het potentieel hebben om dicht bij de Aarde te komen, met een grootte die groot genoeg is om aanzienlijke regionale schade te veroorzaken in geval van impact.
Bovendien schatten astronomen nu, volgens recente resultaten van NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer, of WISE ruimtevaartuig - dat met de andere onderzoeken heeft bijgedragen tot het vinden van ongeveer 90 procent van de grootste asteroïden in de buurt van de aarde, ongeveer 19.500 middelgrote asteroïden in de buurt van de aarde. daarbuiten, wat betekent dat de meerderheid van deze middelgrote asteroïden nog moeten worden ontdekt. Dit zijn objecten tussen de 100 en 1.000 meter breed (330 en 3.300 voet).
Astronomen werken aan een uitgebreide lijst van alle gevaarlijke ruimterots die er is. Wat als er een asteroïde is met onze naam erop? Welke actie kunnen we ondernemen om het uit te reiken en te vernietigen, of op zijn minst het traject te veranderen van een botsing met de aarde?
We hebben het hier niet over een Armageddon- of Deep Impact-scenario; er is geen manier om een asteroïde te stoppen die ons binnen enkele maanden zal beïnvloeden - we weten niet hoe en hebben de technologie niet. Maar laten we zeggen dat we een paar decennia hebben gewaarschuwd.
Hoe kunnen we het stoppen?
Voormalig Apollo-astronaut Rusty Schweickart heeft verschillende keren met Space Magazine gesproken en benadrukt dat de technologie die nodig is om een asteroïde af te leiden, vandaag de dag bestaat. "Dat wil zeggen, we hoeven niet in een groot technologieontwikkelingsprogramma te stappen om de meeste asteroïden die een dreiging van impact zouden kunnen vormen, af te weren", zei hij. “Die technologie is echter niet samengebracht in een systeemontwerp en niet geverifieerd, getest of aangetoond dat ze een asteroïde daadwerkelijk zou kunnen afkeren. We moeten dus alles testen - test precies de volgorde die we zouden gebruiken voor een afbuigingscampagne. ”
De beste manier om het te testen zou zijn om NASA, of misschien een consortium van ruimteagentschappen, een daadwerkelijke missie te laten uitvoeren om het hele systeem te testen.
"Niet met een asteroïde die een impact dreigt", zei Schweickart, "maar met een asteroïde die alleen maar bezig is met zijn eigen zaken, en we zouden de mogelijkheid hebben om te laten zien dat we zijn baan lichtjes kunnen veranderen op een gecontroleerde manier."
Schweickart beschreef twee soorten 'afbuigingscampagnes' voor een dreigende asteroïde: a kinetische impact zou de asteroïde ongeveer in een andere baan "duwen" (een grotere versie van wat er met het Deep Impact-ruimtevaartuig is gebeurd) en een zwaartekrachttractor of ruimtetrekker zou langzaam aan de asteroïde trekken om het resulterende koersverloop nauwkeurig te verkleinen door niets meer te gebruiken dan de aantrekkingskracht door zwaartekracht tussen de twee lichamen. Samen vormen deze twee methoden een volledige afbuigingscampagne, gebruikmakend van bestaande technologie.
Wat zijn enkele andere opties?
Blaas het op met kernwapens
Elk Hollywood-verhaal over asteroïden omvat altijd het inpakken van nucleaire kernkoppen aan boord van een ruimteschip en vervolgens wegvliegen om de asteroïde op te blazen. Kaboom! Probleem opgelost? Niet precies. De wetenschap in deze films is op zijn best misleidend en waarschijnlijk gewoon fout.
Bovendien, zoals Schweickart benadrukt, is dit waarschijnlijk een heel slecht idee. Hij gelooft dat er het probleem is om veel kleinere en net zo dodelijke stukjes rots te maken door een grote asteroïde op te blazen (en het kan zijn vernietigende kracht zelfs vergroten). Maar in een rapport van de National Research Council in 2010 geven wetenschappers toe dat dat nucleaire explosies het enige huidige, praktische middel zijn om met grote NEO's (diameters groter dan 1 kilometer) om te gaan of als back-up voor kleinere als andere methoden zouden mislukken.
Er is nog een extra juridische vangst. Artikel IV van de Verdrag inzake beginselen voor de activiteiten van staten bij de verkenning en het gebruik van de ruimte, met inbegrip van de maan en andere hemellichamen verbiedt landen kernbommen in de ruimte te gebruiken. Conventionele explosieven zijn toegestaan, maar ze zijn gewoon niet zo effectief. Maar Schweickart maakt zich zorgen dat NASA openstaat voor manipulatie om de verspreiding van op de ruimte gebaseerde kernwapens onder het mom van internationale 'veiligheid' naar voren te brengen.
* Update: dat gezegd hebbende, een ander mitigatieplan omvat ook kernwapens en wordt genoemd Nucleaire ablatie. Dit zou betekenen dat een atoombom in de buurt van een asteroïde tot ontploffing wordt gebracht en de straling het oppervlak verdampt, waardoor een explosieve stuwkracht en een snelheidsverandering als reactie daarop ontstaan.
In hun NEO Workshop Report 2007 stelde NASA's programmaanalyse en -evaluatie vast dat een dergelijke aanpak 100 keer effectiever zou zijn dan een kinetisch impactor.
Gebruik een Solar Sail
Voor een eleganter idee in plaats van het op te blazen, heeft natuurkundige Gregory Matloff het concept bestudeerd van het gebruik van een tweefenige zonnefotonschroef die geconcentreerde zonne-energie gebruikt. Een van de zeilen, een groot parabolisch verzamelzeil, stond constant in de zon en weerkaatste zonlicht op een kleiner, beweegbaar tweede boegschroefzeil dat geconcentreerd zonlicht tegen het oppervlak van een asteroïde zou laten stralen. In theorie zou de straal een gebied op het oppervlak verdampen om een aerojet van materialen te creëren die zou dienen als een voortstuwingssysteem om de baan van de NEO te veranderen.
Bind ze vast
In 2009 kwam David French, een promovendus in lucht- en ruimtevaarttechniek aan de North Carolina State University, op het idee om ballast aan een asteroïde te bevestigen met een ketting. Door dit te doen, legt French uit, "verander je het massamiddelpunt van het object, verander je effectief de baan van het object en laat het de aarde passeren in plaats van het te beïnvloeden."
Mirror Bees
Een andere, meer elegante techniek gebruikt ook geconcentreerd licht om een asteroïde voorzichtig te bewegen. Dit project, dat wordt gesponsord door de Planetary Society, heet "Mirror Bees". Dit maakt gebruik van veel kleine ruimtevaartuigen - elk met een spiegel - rond een gevaarlijke asteroïde. Het ruimtevaartuig kon zijn spiegels precies kantelen om zonlicht te richten op een klein plekje op de asteroïde, waardoor het gesteente en metaal verdampt en een straalpluim van oververhitte gassen en puin ontstaat. Als alternatief zouden de satellieten krachtige lasers kunnen bevatten die door zonlicht worden gepompt, en de lasers zouden kunnen worden gebruikt om het gesteente te verdampen. De asteroïde zou de brandstof worden voor zijn eigen raket - en langzaam zou de asteroïde naar een nieuw traject gaan.
Lasers
Een andere interessante techniek van de Universiteit van Alabama in Huntsville is het plaatsen van een lasersysteem in de ruimte of op een toekomstige maanbasis. Wanneer een potentiële asteroïde die de aarde doorkruist wordt ontdekt, zou de laser erop gericht zijn en gedurende een lange periode schieten. Een kleine hoeveelheid materiaal zou van het oppervlak van de asteroïde worden gestoten, waardoor de baan enigszins zou afbuigen. Over een lange periode zou de asteroïde koerscorrectie oplopen, waardoor een directe treffer een bijna-ongeluk zou worden.
Plasticfolie
Een uiterst inventief concept is het gebruik van een satelliet om een asteroïde te wikkelen met linten van reflecterende Mylar-folie. Door slechts de helft van de asteroïde te bedekken, zou het oppervlak van dof naar reflecterend veranderen, mogelijk genoeg om de zonnedruk het traject van de asteroïde te laten veranderen.
Massa-chauffeurs
Dit idee omvat het gebruik van meerdere landers om elkaar te ontmoeten en zich te hechten aan een bedreigende asteroïde, in het oppervlak te boren en kleine hoeveelheden asteroïde materiaal met hoge snelheid weg te stoten met behulp van een massadrijver (railkanon of elektromagnetische lanceerinrichting). Het effect, wanneer het gedurende een periode van weken of maanden wordt toegepast, zou uiteindelijk de heliocentrische snelheid van de doel-asteroïde veranderen en daardoor de dichtstbijzijnde benadering van de aarde veranderen.
Andere ideeën zijn het bevestigen van een gewone raketmotor aan de asteroïde; een asteroïde schilderen om hem donkerder of lichter te maken, zodat hij meer of minder zonlicht absorbeert en opnieuw uitstraalt, waardoor de spin en uiteindelijk zijn baan worden beïnvloed; en een herderende ionenbundel.
Civiele bescherming (evacuatie, opvang ter plaatse, voorzien in noodinfrastructuur) is een kosteneffectieve mitigatiemaatregel om levens te redden van de kleinste NEO-impactgebeurtenissen en zou ook een noodzakelijk onderdeel zijn van mitigatie voor grotere evenementen.
De sleutel tot het afweren van een gevaarlijke asteroïde is om ze vroeg te vinden, zodat een plan kan worden ontwikkeld. Schweickart zei dat het nemen van beslissingen over het verminderen van de dreiging zodra een ruimtesteen die al onderweg is te laat is, en dat alle beslissingen over wat er zal worden gedaan en hoe nu moeten worden genomen. "Het echte probleem hier is het verkrijgen van internationale samenwerking, zodat we - op een gecoördineerde manier - kunnen beslissen wat te doen en te handelen voordat het te laat is", zei hij. "Als we dit uitstellen en hierover ruzie maken, zullen we ons een weg twisten over het punt waar het te laat is en zullen we de klap krijgen."
Lees voor meer informatie het rapport van het Association of Space Explorers 'International Panel (voorgezeten door Schweickart): Asteroid Threats: A Call For Global Response.
Rapport van de National Research Council: Defending Planet Earth: Near-Earth Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies. Laatste rapport.
Fraser Cain heeft enorm bijgedragen aan dit artikel.
