Реферат: Д. Ф. Лупишко астероидная опасность: состояние проблемы

Д. Ф. Лупишко


АСТЕРОИДНАЯ ОПАСНОСТЬ: СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ*


Если однажды астероид столкнется с Землей, уничтожив при этом не только человеческий род, но и миллионы других видов живых существ, а мы, имея возможность предотвратить катастрофу, не сделаем этого из-за отсутствия решимости, неправильных приоритетов, неверной оценки риска или несовершенного планирования, то пренебрежение нашим даром разумного предвидения и ответственности за собственную жизнь и все живое на Земле явится величайшим актом самоотречения во всей человеческой истории.


(Из меморандума Американского института Аэронавтики и Астронавтики, октябрь 1995 г.)


1. ВВЕДЕНИЕ

Наряду с другими проблемами выживания человечества в современную эпоху в последние годы очень серьезно заявила о себе проблема астероидно-кометной опасности. Накопление и осмысление новых наблюдательных данных и теоретических оценок о малых телах Солнечной системы, обнаружение следов все большего числа космических катастроф на земной поверхности, новые факты о катастрофических столкновениях в Солнечной системе в настоящее время – все это произвело существенный сдвиг в восприятии научными кругами и общественностью той реальной опасности, которую представляют собой столкновения крупных космических тел с Землей. Все больше возрастает понимание того, что падения крупных космических тел на Землю играли очень важную роль в развитии жизни на Земле в прошлом и могут оказать решающее влияние на нее в будущем. Важнейшая роль в этом процессе принадлежит популяции астероидов, находящихся на нестабильных орбитах с перигелийными расстояниями, не превышающими q = 1.3 а. е. (а. е. – астрономическая единица, используется для измерения расстояний в Солнечной системе, она равна среднему расстоянию Земли от Солнца 149,6 млн. км).

Как известно, кроме астероидов главного пояса, орбиты которых находятся между орбитами Марса и Юпитера, существуют астероиды, обращающиеся вокруг Солнца по довольно вытянутым и нестабильным орбитам, которые сближаются с орбитой Земли и могут ее пересекать. К настоящему времени обнаружено около 800 астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ) или пересекающих ее орбиту (АПЗ). Это астероиды групп Атона, Аполлона и Амура, физические свойства которых почти не отличаются от астероидов главного пояса соответствующих размеров (наиболее полные данные о физических свойствах этих астероидов см. в обзоре [4]). Они имеют в основном такой же минералогический состав, такие же в среднем оптические свойства поверхностей, форму, вращение, как и астероиды главного пояса. Основные отличия – это их орбиты и относительно малые размеры. Крупнейший из них, астероид 1036 Ганимед, имеет диаметр около 40 км, но он относится к астероидам группы Амура, которые только приближаются, но не пересекают орбиту Земли. Среди же астероидов, пересекающих орбиту Земли (группы Аполлона и Атона, q Ј 1,017 а. е.), крупнейшим является 1866 Сизиф диаметром около 8 км.

В последние годы усилия специалистов по изучению астероидов все больше направлены на исследование именно АСЗ-объектов. С точки зрения фундаментальной науки, такие вопросы, как происхождение АСЗ, механизмы их перевода на орбиты, сближающиеся с земной, время жизни, связь с другими малыми телами Солнечной системы (кометами и метеоритами) и пр., представляются очень важными для решения основной проблемы изучения ближнего космоса – проблемы происхождения и эволюции Солнечной системы.

С другой стороны, изучение этих объектов в последние годы приобретает также очень важное прикладное значение. АСЗ все больше рассматриваются как потенциальные источники металла и другого минерального сырья (Fe, Ni, Mg, Al, Si, H2O, N, C, O и др.) в околоземном космическом пространстве. Значительная часть АСЗ содержит летучие вещества (водород, азот, углерод) в концентрациях в 100 раз более высоких, чем лунное вещество. Как показывают данные радарных наблюдений [6], среди АСЗ имеются объекты чисто металлические. Косвенным подтверждением тому является, например, Сихотэ-Алинский метеорит (94% Fe и 6% Ni), упавший в Уссурийской тайге в 1947 году. Общий вес его по оценкам специалистов составил около 100 тонн (собрано примерно 30 тонн). Вещество поверхности АСЗ может быть использовано также для термоядерной энергетики (добычи термоядерного горючего ГЕЛИЙ-3). Примерно пятая часть АСЗ является энергетически более достижимой для космических аппаратов, чем Луна. Есть проекты разработки АСЗ с целью использования их полезных ископаемых для осуществления космических миссий. По-видимому, перспективу начала разработки минеральных ресурсов АСЗ высокоразвитыми странами (США, Япония, Западная Европа) можно связывать с первой половиной XXI века. И, наконец, резкое возрастание в последнее время интереса к изучению АСЗ связано прежде всего с проблемой астероидной опасности. Эта опасность существует на протяжении всей истории человечества, однако осознание ее реальности происходит только в настоящее время.


^ 2. ОБЩЕЕ ЧИСЛО АСЗ. ВЕРОЯТНОСТЬ И ЧАСТОТА СТОЛКНОВЕНИЙ С ЗЕМЛЕЙ

Популяция АСЗ может быть аппроксимирована степенным законом, который отражает общее возрастание числа астероидов с уменьшением их размера:

N = k D exp(-b)

где: N – число астероидов с диаметром больше D, k – константа, b – показатель степени, зависящий от диапазона размеров АСЗ [7], находится в пределах 2,0 - 4,3.

На рис. 1 приведены оценки общего числа астероидов, пересекающих орбиту Земли, в зависимости от их размеров, полученные Е. Боуэллом [5]. Согласно этим данным, существует свыше 2000 астероидов более 1 км в диаметре, которые пересекают орбиту Земли, и около 300 тысяч, диаметры которых превышают 100 м. Столкновение с Землей каждого из них – это реальная опасность для человечества.




Рис. 1. Общее число АСЗ с диаметрами, большими заданного значения (оценки Э. Боуэлла, США)


На рис. 2 показаны орбиты 115-ти АПЗ с перигелиями q Ј 1,0 a. e. вместе с орбитами Меркурия, Венеры, Земли и Марса (слева). Рассматривая этот рисунок, нужно помнить, что в действительности в окрестности орбиты Земли обращаются вокруг Солнца сотни тысяч объектов с D 100 м, которые могут столкнуться с Землей.






Рис. 2. Орбиты 115-ти астероидов, пересекающих орбиту Земли. а) вид с полюса эклиптики. Жирными линиями показаны орбиты Меркурия, Венеры, Земли и Марса. + – положение Солнца. б) вид в плоскости эклиптики. Расстояния по осям даны в а. е.

Ниже представлены данные о доле обнаруженных к настоящему времени астероидов, пересекающих орбиту Земли (АПЗ), в процентах по отношению к оценкам общего их числа и в зависимости от их диаметров.


Диаметр, км

(больше чем)

Доля АПЗ

(%)

6 – 12

100

3 – 6

35

2 – 4

15

1 – 2

7

0,1 – 0,2

0,2


Таким образом, к настоящему времени обнаружены все объекты крупнее 6 км среди так называемых среднеальбедных (т. е. светлых) астероидов и крупнее 12 км среди низкоальбедных (темных) АПЗ. В то же время сейчас нам известны орбиты лишь около 7 % АПЗ диаметром больше 1 км и намного меньше (примерно 0,2 %) орбит астероидов диаметром больше 100 м, даже наименьшие из которых способны вызвать региональные катастрофы. Именно в этом и состоит суть проблемы "Астероидная опасность".

Вероятность столкновения любого из этих астероидов с Землей пренебрежимо мала. Однако в силу большого их числа частота столкновений достигает конечной величины (рис. 3).



Рис. 3. Частота столкновений в зависимости от диаметра АСЗ и энергии столкновения


Это примерно одно столкновение за миллион лет для астероидов диаметром 1-2 км и одно – за сто лет для астероидов, имеющих диаметры порядка 30 м. Частота столкновения тел, подобных Тунгусскому метеориту (около 60 м в диаметре), составляет 1/300, то есть одно столкновение за триста лет. На рис. 3 указана также энергия падающего тела, рассчитанная в мегатоннах ТНТ (1 Мт = 4,2Ч1022 эрг) для плотности каменных метеоритов (3,5 г/см3) и средней скорости столкновений 20 км/с.

Как показывают оценки, поток коротко- и долгопериодических комет, которые могут сталкиваться с Землей, в сумме составляет не более 10% от популяции АСЗ [2].


^ 3. ВОЗМОЖНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ. СТЕПЕНЬ РИСКА

Расчеты и результаты испытаний ядерного оружия показали [8], что минимальная масса астероида, способного вызвать глобальные катастрофические изменения климата, фауны и флоры на Земле, составляет несколько десятков миллиардов тонн, что соответствует пороговому диаметру такого астероида, равному 1-2 км. Столкновение Земли с такой массой приведет к взрыву, тротиловый эквивалент которого составляет 1 млн Мт (50 млн. "Хиросим"). Выброс вещества из кратера примерно в 1000 раз превысит объем падающего тела, что может вызвать эффект "ядерной зимы": пыль и сажа, поднятые в атмосферу, поглотят солнечное излучение, в результате чего резко снизится температура на поверхности Земли, произойдут глобальные изменения в экологии, что может привести к гибели значительной части населения Земли в течение нескольких месяцев или лет. Глобальная катастрофа особенно страшна тем, что ни одна нация или правительство не будут в состоянии оказать помощь другим странам, поскольку бедствие охватит всю планету. Человеческая цивилизация в том виде, которого она достигла за несколько тысяч лет своего развития, может прекратить свое существование.

Тела размером в сотни метров (не кометной природы) преодолевают земную атмосферу без особой фрагментации. Основная энергия выделяется при ударе о твердую или жидкую поверхность. Диаметр образующегося кратера превышает размер тела в 15-20 раз, а площадь зоны поражения S как при атмосферном взрыве, так и на поверхности, выраженная в гектарах, может быть оценена по формуле [3]:




где ^ Е – кинетическая энергия в Мт. При падении, например, 250-метрового тела (Е = 1000. Мт), которое происходит раз в 10 тысяч лет, зона поражения составит 1 млн га.

Для тел размерами до 100 м характерным сценарием является полная фрагментация в атмосфере с выпадением обломков на площади в десятки квадратных километров [2]. Взрыв в атмосфере сопровождается ударной волной, тепловыми и световыми эффектами, при этом более половины кинетической энергии освобождается на высотах 5-10 км. Радиус зоны поражения зависит от начального радиуса АСЗ и его скорости. Так, например, при начальном радиусе каменистого тела размером в 40 м и относительной скорости 20 км/c радиус зоны разрушений составит 25 километров.

Американские ученые сделали оценки степени риска для среднего гражданина погибнуть в течение жизни от различных причин [3], которые приведены ниже.

^ Причина смерти

Степень риска

Автокатастрофа

1/100

Убийство

1/300

Пожар

1/800

Поражение электротоком

1/5000

Авиакатастрофа

1/20000

Столкновение с астероидом

или кометой

1/25000

Наводнение

1/30000

Торнадо

1/60000

Ядовитый укус

1/100000

Ботулизм

1/300000


Получился парадоксальный на первый взгляд результат – степень риска погибнуть от космической катастрофы оказалась примерно такой же, как в случае авиационной катастрофы или наводнения. Однако здесь все более-менее правильно, поскольку степень риска – это произведение вероятности события на уровень потерь, а при столкновении с астероидом это могут быть не десятки или сотни жертв, а миллионы.


^ 4. ПАДЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ НА ЗЕМЛЮ В ПРОШЛОМ

Возникает вполне естественный вопрос: были ли уже столкновения крупных небесных тел (астероидов, комет) с Землей? Имеющиеся данные отвечают на него вполне утвердительно: – да, они были в прошлом и, безусловно, будут происходить и в будущем.

На поверхности Земли сохранилось не менее 130 кратеров ударного (а точнее, взрывного) происхождения диаметром до 250 км различного вида и возраста, в том числе и очень древних, обнаруженных из космоса (рис. 4).



Рис. 4. Крупные кратеры (диаметром до 250 км) взрывного происхождения на поверхности Земли


Из рисунка хорошо видно, что плотность кратеров на земной поверхности хорошо коррелирует с плотностью населения. Отсюда можно заключить, что это далеко не полные данные о количестве крупных падений на Землю, а лишь некоторая нижняя оценка.

В последние годы все больше подтверждений находит точка зрения, что внезапное исчезновение гигантских динозавров и некоторых других ископаемых животных объясняется столкновением Земли с огромным астероидом, происшедшем примерно 65 млн. лет тому назад. Это событие совпадает со сменой двух геологических эпох в истории нашей планеты: мезозоя и кайнозоя. Переход между этими двумя эпохами ознаменован массовым вымиранием крупных ящеров и динозавров, которые уступили свое место млекопитающим и птицам. В геологических слоях Земли, относящихся к этому периоду, обнаружено содержание иридия, в сотни раз превышающее концентрацию в других слоях. Как известно, иридий содержится в относительно больших количествах в метеоритах, которые являются фрагментами астероидов. Это дало основания нобелевскому лауреату Л. Альварецу выдвинуть гипотезу, согласно которой аномальная концентрация иридия и гибель динозавров имеют одну и ту же причину – падение на Землю крупного астероида. При падении такого тела должен образоваться кратер диаметром 150-200 км. Заметим, что такой кратер, диаметром 180 км и возрастом 64,98±0,04 млн. лет, найден вблизи побережья полуострова Юкатан (Мексика). Его название – Чискулаб.

Вторая глобальная космическая катастрофа, послужившая причиной вымирания так называемой "мамонтовой" фауны, произошла примерно 10 тыс. лет тому назад. Ученые предполагают, что после этой катастрофы человечество возродилось, по-видимому, уже в новой форме, в виде резкой вспышки цивилизаций примерно 8-9 тыс. лет тому назад. Таким образом, уже сейчас становится ясным, что глобальные ударные катастрофы были важным фактором в процессе развития жизни на Земле.

Знаменитый Аризонский кратер в США, диаметром 1200 м и глубиной 175 м (рис. 5), который хорошо сохранился до наших дней и известен нам еще со школьного учебника по астрономии – очевидное доказательство столкновений крупных метеороидов с Землей в прошлом. Он образовался при столкновении железного астероида размером около 60 м с Землей 49 тыс. лет назад. Автору данной статьи посчастливилось побывать на дне этого кратера. Вот где действительно начинаешь глубоко осознавать реальность проблемы "Астероидная опасность"!



Рис. 5. Аризонский кратер (США) диаметром 1200 м, глубиной 175 м и возрастом 49 тыс. лет


Относительно недавнее событие, происшедшее на территории России в 1908 году и известное как Тунгусская катастрофа, связывается с касательным столкновением Земли с осколком астероида или фрагмента ядра кометы размером 50-60 м, взорвавшегося в атмосфере на высоте 7 км. При взрыве освободилась энергия порядка 10 Мт (500 "Хиросим"). В радиусе 30 км от эпицентра взрыва произошел радиальный вывал леса. Несмотря на то, что это была катастрофа локального масштаба, имели место глобальные для Земли последствия, такие, как разрушение слоя озона, помутнение в течение месяца атмосферы, образование окислов азота (и особенно вредной для дыхания двуокиси азота NO2), общей массой, в шесть раз превышающей массу упавшего тела, световые аномалии и пр. Напомним, что по оценкам специалистов, такое событие может произойти примерно один раз в 300 лет.

Множество ударных кратеров на снимках Луны, Меркурия, Марса, лишенных атмосферы спутников планет-гигантов и даже небольших астероидов – это тоже свидетельства космических катастроф в нашей планетной системе. Телевидение и пресса сообщали о том, что 23 марта 1989 года ранее неизвестный астероид 1989 FC (позже он был каталогизирован, как астероид 4581 Asclepius) пересек орбиту Земли в точке, где она находилась всего 6 часов тому назад, пройдя от Земли на расстоянии всего лишь около 700 тыс. км. Этот астероид размером в несколько сот метров был обнаружен уже в процессе удаления от Земли, что является особенно тревожным обстоятельством. Если бы он столкнулся с Землей, то в результате образовался бы кратер диаметром около 16 км и глубиной 1,5 км, в радиусе 160 км от которого все было бы разрушено ударной волной. А падение астероида в океан вызвало бы грандиозное цунами высотой в сотни метров. Немного раньше, 10 августа 1972 года сообщалось, что объект диаметром свыше 25 м прошел через атмосферу Земли над Канадой и наблюдался на небе как огромный огненный шар. Весьма незначительное возмущение орбиты могло бы вызвать его падение на Землю, а значит и катастрофу местного масштаба. Совсем недавно, 1 октября 1990 года, произошло падение метеороида диаметром около 20 м в западной части Тихого океана. Взрыв на высоте 30 км, мощностью примерно 10 Кт, сопровождался очень яркой вспышкой, которая была зафиксирована двумя геостационарными ИСЗ. Cогласно рассекреченным американским данным, взрывы в атмосфере Земли такой мощности происходят ежегодно. В 1992 году в ночь с 8 на 9 декабря крупный астероид 4179 Тоутатис размером около 3 км прошел от Земли на расстоянии, равном примерно восьми расстояниям до Луны. Многие обсерватории (в том числе и Астрономическая обсерватория Харьковского национального университета) участвовали в международной программе наблюдений этого практически неизвестного ранее и столь крупного астероида. И, наконец, уникальное событие июля 1994 года – столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером, предсказанное астрономами с высокой точностью за год до того, как оно произошло, явилось как бы предупреждением для нас – землян. Оно еще раз напомнило о том, что подобные катастрофы в Солнечной системе – это действительно реальность сегодняшнего дня.

Восприятие угрозы столкновения Земли с достаточно крупным космическим телом из абстрактной возможности превратилось в осознание серьезной опасности, поддающейся количественной оценке.


^ 5. МЕЖДУНАРОДНЫЕ УСИЛИЯ В ОСОЗНАНИИ И РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ

Почти 20 лет назад, в июле 1981 года, НАСА (США) провело первое Рабочее совещание "Столкновение астероидов и комет с Землей: физические последствия и человечество", на котором проблема астероидно-кометной опасности получила "официальный статус". С тех пор и по настоящее время в США, России, Италии было проведено не менее 15-ти международных конференций и совещаний, посвященных данной проблеме. Понимая, что первоочередной задачей ее решения является обнаружение и каталогизация астероидов в окрестности земной орбиты, астрономы в США, Европе, Австралии и Японии начали предпринимать энергичные усилия для постановки и осуществления соответствующих наблюдательных программ.

В последние годы активность международной научной общественности вокруг проблемы "Астероидно-кометная опасность" резко возросла. Вопросы возможных столкновений Земли с астероидами и кометами и их вероятных последствий начали обсуждаться на уровне правительств, национальных и международных организаций и ведомств. Ниже в хронологическом порядке приведен перечень наиболее важных мероприятий, проведенных в разных странах с целью изучения и решения проблемы астероидной опасности, который дает представление об уровне осознания реальности ее на данном этапе.

1990 год. Институт аэронавтики и космонавтики (США) опубликовал меморандум, призывающий к изучению проблемы астероидной опасности. Палата Представителей Конгресса США в ответ на меморандум поручила НАСА изучить проблему обнаружения опасных космических объектов и защиты от них.

Август 1991 года. XXI Генеральная Ассамблея Международного Астрономического Союза (МАС) в Буэнос-Айресе приняла резолюцию в поддержку исследований астероидной опасности и образовала Рабочую группу (РГ) МАС из представителей ряда Комиссий МАС (председатель Андре Карузи, Италия).

Февраль 1992 года. В Санкт-Петербурге (Россия) на базе Института теоретической астрономии РАН создан Международный институт проблем астероидной опасности (МИПАО) – общественная научная организация. Его задачи – инициировать работы по обнаружению и каталогизации АСЗ, изучению их физических свойств, моделированию возможных последствий столкновений и т. п. В 1992-1993 годах МИПАО организовал и осуществил проект "Тоутатис", в котором активно участвовала Астрономическая обсерватория Харьковского национального университета.

1992 год. Международная РГ во главе с Д. Моррисоном (США) представила на рассмотрение Конгресса США доклад НАСА о реальности проблемы "Астероидная опасность" и конкретные меры по ее решению. В докладе предлагался проект "Spaceguard Survey" ("Космическая стража"), предусматривающий установку в разных местах на земной поверхности шести специализированных 2.5-м телескопов (то есть телескопов с зеркалами, диаметром в 2.5 м) с ПЗС-приемниками для обнаружения сближающихся с Землей астероидов. Разработанная в США методика такого мониторинга позволила бы обнаружить в течение 20 лет 90-95 % АСЗ размерами 1 км и больше. Стоимость проекта оценивалась в 250 млн. долларов США. В ответ на эти предложения Конгресс США поручил НАСА осуществить разработку этой программы, начиная с 1995 года.

Август 1994 года. ХХII Генеральная Ассамблея МАC в Гааге (Нидерланды) под впечатлением от наблюденных на Юпитере мощных взрывов при столкновении кометы Шумейкера-Леви с Юпитером всего месяц назад, провела активное обсуждение состояния работ по проблеме астероидной опасности. Расширен состав РГ МАС, принята резолюция МАС, намечено провести очередное Рабочее совещание РГ в сентябре 1995 года на острове Вулкано (Италия).

Сентябрь 1994 года. Международная конференция в г. Снежинске, Челябинской обл. (Россия) "Проблемы защиты Земли от столкновения с опасными космическими объектами" с участием Э. Теллера и других известных зарубежных ученых. Образован Российский научно-технический фонд "Космический щит".

1994 год. НАСА получило новую директиву Конгресса США по осуществлению максимально полной каталогизации опасных астероидов и комет размерами более 1 км. Директива нацеливала НАСА на выполнение этой задачи совместно с Минобороны США и космическими агентствами других стран в более короткие сроки. Для разработки нового плана была образована новая РГ под руководством Ю. Шумейкера (США).

Июнь 1995 года. Доклад председателя РГ Ю. Шумейкера Конгрессу США. Упор сделан на использование уже имеющихся или строящихся телескопов меньших размеров, но оснащенных ПЗС-матрицами новейших разработок с большим квантовым выходом (до 75%) и малым временем считывания. Новая стратегия организации и проведения работ позволяет добиться значительной полноты обзора уже к концу первого десятилетия его осуществления и сократить финансовые затраты до 42 млн. долларов США. Для обнаружения АСЗ предлагается использовать два 2-м телескопа и один-два 1-м телескопа – для слежения за вновь открываемыми объектами. При оснащении телескопов соответствующими ПЗС-матрицами (пикселей с рабочим полем кв. град) они смогут регистрировать объекты размером 250 м и больше при 10-секундных экспозициях. В докладе Ю. Шумейкера особо подчеркивается важность кооперации с программами, разрабатываемыми во Франции, Австралии, Китае, Канаде, России и других странах. Это позволило бы достичь 90 % уровня полноты обнаружения 1-км объектов уже к 2006 г.

Ноябрь 1995 года. Обсуждение проблемы астероидной опасности в Комитете по науке и технологии Совета Европы.

Март 1996 года. Парламентская Ассамблея Совета Европы единодушно одобрила Резолюцию 1080 "Об обнаружении астероидов и комет, потенциально опасных для человечества". Ассамблея призвала правительства государств – членов Совета Европы и Европейское космическое агентство способствовать учреждению Фонда "Космическая стража" (Фонд был учрежден в том же году в Риме).


^ 6. НАУЧНАЯ СТОРОНА ПРОБЛЕМЫ. НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ

Проблема противодействия астероидно-кометной опасности, как и любая другая сложная проблема, является многоплановой. Первая, научная, сторона проблемы состоит в обнаружении объектов, сближающихся с Землей, определении и каталогизации их орбит, изучении физических свойств, предвычислении возможных столкновений с Землей, оценке последствий этих столкновений, создании соответствующей базы данных объектов, сближающихся с Землей (ОСЗ). Примечательно то, что систематические работы (исследования) в этом направлении астрономы ведут уже в течение 25-30 лет и, как результат, накоплен богатый опыт. Однако при сохранении современных темпов обнаружения АСЗ потребуется несколько столетий, чтобы достичь необходимой полноты обзора. Поэтому нужны современные скоординированные программы по обзору неба с целью как обнаружения новых АСЗ, так и проведения большого объема работ по слежению за ними, уточнению их орбит, изучению их физических характеристик и т. п.

Необходимо отметить, что в ряде стран уже выделены определенные средства и начаты работы в этом направлении. В Аризонском университете (США) под руководством Т. Герельса разработана методика мониторинга АСЗ и с конца 80-х годов ведутся наблюдения на 0,9-м телескопе с ПЗС-матрицей (2048х2048) национальной обсерватории Китт-Пик. Система доказала свою эффективность на практике – уже обнаружено около полутора сотен новых АСЗ, с размерами вплоть до нескольких метров. К настоящему времени завершены работы по переносу аппаратуры на 1,8-м телескоп этой же обсерватории, что значительно повысит скорость обнаружения новых АСЗ. Начат мониторинг АСЗ еще по двум программам в США: в Ловелловской обсерватории (Флагстафф, Аризона) и на Гавайских островах (совместная программа НАСА – Военно-воздушные силы США с использованием 1-м телескопа ВВС наземного базирования). На юге Франции в обсерватории Лазурный берег (Ницца) начата Европейская программа мониторинга АСЗ, в которой задействованы Франция, Германия и Швеция. Ставятся аналогичные программы также в Японии.

В Крымской астрофизической обсерватории (Украина) совместно с Международным институтом проблем астероидной опасности (Россия) установлен 64-см телескоп с ПЗС-матрицей для наблюдений АСЗ, слежения за ними и поиска новых быстродвижущихся объектов с вычислением их координат в режиме реального времени. В Украине, кроме того, имеется группа высококвалифицированных специалистов по изучению астероидов (Астрономическая обсерватория Харьковского национального университета), которая ведет программу регулярных наблюдений АСЗ (ПЗС-фотометрия и поляриметрия) с целью изучения их физических свойств. В изучении астероидов Украина, как и прежде, занимает ведущее положение среди стран бывшего СССР. Некоторые зарубежные коллеги высказывают мнение, что харьковская группа – одна из самых сильных в Европе. Кроме того, в Киеве и в Харькове имеются признанные специалисты по изучению физических характеристик комет и метеорного вещества. Этого не так уж мало для того, чтобы иметь собственную Украинскую программу изучения объектов, сближающихся с Землей.


^ 7. ТЕХНИЧЕСКАЯ СТОРОНА ПРОБЛЕМЫ. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ АСТЕРОИДНО-КОМЕТНОЙ ОПАСНОСТИ

В отличие от других природных катастроф (землетрясений, извержений вулканов, наводнений и др.) падение крупных тел на Землю можно заранее предвычислить и, следовательно, предпринять необходимые меры. Человечество на нынешнем этапе развития цивилизации уже может защитить себя от угрозы столкновения с кометами и астероидами. Этот тезис убедительно прозвучал на Международной конференции "Проблемы защиты Земли от столкновения с опасными космическими объектами" в г. Снежинске, Челябинской области (Россия) в сентябре 1994 года. Конференция была организована Российским Федеральным Ядерным Центром и Российским Государственным Ракетным Центром при поддержке Фонда фундаментальных исследований РАН. В ее работе приняли участие около 200 ученых из разных стран, среди которых был "отец" американской водородной бомбы престарелый Эдвард Теллер, известные американские ученые – специалисты по исследованию астероидов Т. Герельс, Д. Моррисон и другие. Так вот, Э. Теллер на конференции заявил, что "защита от астероидов более проста, чем от землетрясений и вулканов", и настойчиво рекомендовал начать проведение экспериментов по изучению последствий ядерных взрывов с целью разрушения приближающихся к Земле опасных астероидов и комет или изменения их орбит.

Против таких экспериментов в космосе весьма категорично протестовал хорошо известный нам астрофизик Том Герельс (Аризонский университет). Другой наш американский коллега Дэвид Моррисон отмечал, что Конгресс США уже тогда был готов выделить немалые средства для развертывания работ по программе обнаружения и изучения астероидов, сближающихся с Землей. Участники конференции приняли Обращение к мировому сообществу, в котором призвали правительства всех стран, ученых, руководителей научных учреждений, фирм, компаний поддержать их начинание.

Техническая часть проблемы астероидно-кометной опасности – предотвращение возможного столкновения – представляется намного более сложной и дорогостоящей по сравнению с научной. Глобальная система защиты Земли должна включать в себя средства обнаружения ОСЗ, определения орбит ОСЗ и слежения за ними, систему принятия решений по организации противодействия в случае реальной угрозы столкновения, а также средства воздействия на ОСЗ и соответствующие ракетно-космические комплексы для их оперативной доставки. Современный уровень развития науки и технологии позволяет разработать систему защиты Земли от столкновений с астероидами и кометами [1], хотя для реального создания ее необходимы новые исследования и испытания, включая проведение экспериментов в космосе.

Таблица 1, заимствованная из книги [2], изданной в МИПАО (С-Петербург), дает представление о способах воздействия на космические тела, находящиеся на орбите столкновения с Землей (более подробно см. упомянутый источник).

^ Таблица 1

Способы воздействия на объекты, сближающиеся с Землей


^ Тип воздействия

Длительность воздействия

Тип средств

Средства

Отклонение ОСЗ от траектории столкновения

Кратковременное (ударное, импульсное)

Неядерные

Кинетическая энергия КА, ДБТ или ОСЗ

Ядерные

ВТВ, ПТВ

Долговременное

Пассивные

Солнечный парус, фокусирующее зеркало, изменение альбедо

Активные

ДМТ на ОСЗ, СВЧ-излучение, лазеры

Разрушение объекта

Кратковременное (ударное)

Неядерные

Кинетич. энергия КА, поток высокоскоростных частиц

Ядерные

ВТВ, ПТВ, ГТВ


Примечание: OCЗ – объекты, сближающиеся с Землей; ВТВ, ПТВ, ГТВ – высотный, поверхностный, глубинный термоядерный взрыв; КА – космический аппарат; ДБТ, ДМТ – двигатель большой, малой тяги.


Таким образом, существуют различные технические решения задачи воздействия на опасный космический объект, которые можно разделить на два типа: это разрушение объекта или изменение его траектории. Последнее может быть осуществлено путем сообщения астероиду дополнительной скорости системой ядерных взрывов на его поверхности или двигателями реактивной тяги космического аппарата, рассеяния пылевого облака на пути движения астероида, направленного сброса вещества с его поверхности, окраски части поверхности астероида с целью изменения его альбедо и получения дополнительного импульса и др. Уровень развития технологии в настоящее время позволяет, в принципе, осуществить эти решения. Причем чем раньше астрономы сообщат о возможном столкновении объекта с Землей, тем меньше надо будет затратить энергии и средств для его предотвращения. Выбор способа воздействия будет зависеть от времени до расчетного момента столкновения (времени упреждения) и физических свойств объекта. К последним относятся прежде всего размер тела, форма, плотность и прочность вещества, определяемые типом астероида (силикатный, углистый, металлический). В случае необходимости посадки на поверхность объекта космического аппарата, нужно знать, кроме того, скорость и направление его вращения, а также ориентацию оси вращения в пространстве. Нужно знать также природу ОСЗ – это слабо консолидированное ядро потухшей кометы с прочностью порядка 100-1000 дин/см2, которое легко фрагментируется в атмосфере, или же, например, железо-никелевый астероид с прочностью порядка 1 мрд дин/см2. Все эти характеристики доступны для определения из наземных наблюдений, хотя крайне желательны и космические миссии типа "Галилео", "NEAR", "Клементина". Таким образом, определение физических характеристик АСЗ является одной из важнейших задач после его обнаружения и определения орбиты. Это, в частности, особо подчеркивал на конференции в г. Снежинске в 1994 году Э. Теллер, призывавший к ядерным экспериментам на астероидах и к изучению их физических свойств. Вопрос о применении ядерных зарядов для изменения орбиты или уничтожения опасного объекта имеет политические, экологические и моральные аспекты. Ядерная технология, безусловно, не экологична, однако ее применение вблизи Земли может стать неизбежным в случае очень малого времени упреждения.


8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема астероидно-кометной опасности интернациональна по своей природе. Из перечисленных выше состоявшихся научно-организационных мероприятий, в частности, можно заметить, что наиболее активными странами в решении этой проблемы являются США, Италия и Россия. Положительным фактом является то, что устанавливается сотрудничество по данной про