เนื้อหา
เราสามารถทำอะไรกับดาวเคราะห์น้อยที่ถูกกำหนดให้โจมตีโลกได้หรือไม่? คำตอบคือใช่โดยมีขนาดเล็กพอและเรามีเวลามากพอที่จะส่งยานอวกาศเพื่อเบี่ยงเบนมัน ดังที่เราจะเห็นได้ว่ายิ่งเรามีเวลาเตือนนานเท่าไหร่ดาวเคราะห์น้อยที่เราจะสามารถจัดการได้ก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น หลายแง่มุมของการลดผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยสรุปไว้ในรายงาน Spaceguard อีกไม่นานนาซ่าก็เสร็จสิ้นการศึกษาและมีการใช้โดยรัฐสภาเพื่อตัดสินใจว่าขั้นตอนที่สหรัฐฯและประเทศอื่น ๆ สามารถทำได้
นักดาราศาสตร์ใช้เวลามากมายในการพยายามหาวิธีที่จะช่วยโลกจากผลกระทบของดาวเคราะห์น้อย ก่อนอื่นคุณต้องค้นหาดาวเคราะห์น้อยทั้งหมดคำนวณวงโคจรของพวกเขาและดูว่ามีดาวเคราะห์ใดใกล้เข้ามาในโลก เมื่อคุณทราบวงโคจรคุณสามารถทราบได้ว่ามันจะชนเมื่อใด สิ่งนี้จะบอกคุณว่าคุณมีเวลาเตือนเท่าไร และในที่สุดหากคุณสามารถหามวลของดาวเคราะห์น้อยคุณสามารถคำนวณว่าคุณต้องผลักมันอย่างไรเพื่อเปลี่ยนวงโคจรของมันให้เพียงพอที่จะพลาดโลก แนวคิดของฮอลลีวูดในการส่งระเบิดไปที่“ ระเบิดมัน” นั้นไม่สมจริงเพราะยานพาหนะที่เปิดตัวในปัจจุบันไม่สามารถวางระเบิดขนาดใหญ่ได้ นอกจากนี้แทนที่จะเป็นวัตถุขนาดใหญ่คุณอาจท้ายด้วยชิ้นส่วนเล็ก ๆ จำนวนมากมุ่งหน้าไปยังโลก
หาพวกเขา
การค้นหาดาวเคราะห์น้อยนั้นค่อนข้างง่าย คนแรกถูกค้นพบโดย Giuseppe Piazzi ในปี 1801 ปัจจุบันมีหอสังเกตการณ์หลายแห่งที่อุทิศตนเพื่อค้นหาดาวเคราะห์น้อยและติดตามพวกมัน (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS และอื่น ๆ ) ในปัจจุบันพบว่ามีดาวเคราะห์น้อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 กม. ประมาณ 80% สิ่งเหล่านี้ไม่มีวงโคจรที่จะพาพวกมันไปยังบูลส์ตาโลก ในปี 2004 ดาวเคราะห์น้อยขนาด 250 ม. ถูกค้นพบซึ่งคาดว่าจะผ่านเข้ามาใกล้โลกในวันที่ 13 เมษายน 2572 (วันศุกร์ที่ 13!) Apophis ที่มีชื่อซึ่งน่าจะเป็นผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยคือ 1 ใน 45000 และคาดว่าจะลดลงเมื่อวงโคจรได้รับการขัดเกลาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า Asteroid 1950 DA จะเข้ามาใกล้โลกมากขึ้นในปี 2880 ในมุมมองของความไม่แน่นอนในวงโคจรของมันผลกระทบยังคงเป็นไปได้
เมื่อพูดถึงผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยขนาดก็สำคัญ ดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 10 เมตรนั้นเป็นภัยคุกคามเพียงเล็กน้อยเพราะมันจะแตกหรือไหม้ในชั้นบรรยากาศ ผู้ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 กม. นั้นใหญ่เกินไปที่เราจะทำอะไรได้ นี่เป็นเพียงการประมาณเพราะมันไม่ใช่มวลที่มีความสำคัญ ดาวเคราะห์น้อยบางคนเป็น“ กองเศษหินหรืออิฐมวลรวม” ซึ่งเป็นที่รวมกลุ่มของวัตถุขนาดเล็กที่รวมตัวกันอย่างหลวม ๆ โดยแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอของดาวเคราะห์น้อย บางชนิดเป็นหินที่มีความหนาแน่นสูงเช่น chondrites และเตารีด แต่ในการพูดคร่าวๆช่วงขนาดที่สำคัญคืออยู่ระหว่าง 10 ม. ถึง 5,000 เมตร ดังนั้นคิดในแง่ของหินระหว่างขนาดบ้านของคุณกับภูเขา Rushmore
หากพบดาวเคราะห์น้อยที่มีชื่อของโลกเขียนไว้มีสิ่งที่ต้องทำมากมาย วงโคจรไม่แม่นยำอย่างไม่รู้จบมีความไม่แน่นอนอยู่เล็กน้อย มันจะกระทบโลกจริงๆหรือมันจะผ่านเราอย่างปลอดภัยด้วยระยะทางไม่กี่พันกิโลเมตรหรือไม่ (ไม่กี่พันกม. อยู่ใกล้มาก!) ในขณะที่นักดาราศาสตร์บางคนทำงานเพื่อกระชับความแม่นยำของวงโคจรคนอื่น ๆ จะพยายามวัดมวลของดาวเคราะห์น้อย
วัดพวกเขา
นี่เป็นเรื่องยุ่งยาก แม้แต่ในกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่ก็ไม่ได้มี แต่จุดตรึงของแสงในท้องฟ้ายามค่ำคืน เราไม่เห็นขนาดและโครงสร้างที่แท้จริงของพวกเขาเพียง แต่สีและความสว่าง จากการคาดเดาถึงความหนาแน่นของดาวเคราะห์น้อยเราสามารถประมาณมวลได้ แต่ความไม่แน่นอนนั้นใหญ่เกินไปที่จะกำหนดภารกิจการเบี่ยงเบนที่เชื่อถือได้ ดังนั้นขั้นตอนต่อไปคือการส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์น้อยเพื่อวัดมวลและคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นรูปร่างความหนาแน่นองค์ประกอบอัตราการหมุนและการเกาะกลุ่มกัน นี่อาจเป็นได้ทั้งการบินผ่านหรือการลงจอด ภารกิจดังกล่าวจะให้ข้อมูลวงโคจรที่แม่นยำอย่างมากเนื่องจากยานอวกาศสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณหรือสร้างช่องสัญญาณวิทยุบนดาวเคราะห์น้อย
การเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยเป็นส่วนที่ยากแม้ว่าฟิสิกส์นั้นค่อนข้างเรียบง่าย ความคิดคือการเขยิบดาวเคราะห์น้อยและเปลี่ยนวงโคจรด้วยจำนวนเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้วมันจะชนโลกที่ประมาณ 30 กม. / วินาทีแม้ว่ามันจะขึ้นอยู่กับว่ามันเข้ามาในแนวด้านข้างหัวขึ้นหรือจากด้านหลัง แต่มาเป็นตัวอย่าง 30 กิโลเมตรต่อวินาที
เรารู้รัศมีของโลก: 6375 กม. ถ้าเรารู้ว่าเวลาที่จะกระทบกับการเตือน - บอกว่า 10 ปี - สิ่งที่เราต้องทำก็คือเร่งความเร็วหรือลดความเร็วของดาวเคราะห์น้อยลงด้วย 6375 กม. / 10 ปีหรือประมาณ 2 ซม. / วินาที เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเคราะห์น้อย 1 กม. มีน้ำหนักประมาณ 1.6 ล้านตัน หากต้องการเปลี่ยนความเร็วโดย 2 ซม. / วินาทีต้องใช้พลังงานมากกว่า 3 เมกะตัน
ความปลอดภัยขึ้นอยู่กับการค้นหาดาวเคราะห์น้อยโดยเร็วที่สุด เห็นได้ชัดว่ายิ่งคุณมีเวลาเตือนมากเท่าไหร่การเปลี่ยนแปลงก็ง่ายขึ้นเพราะคุณไม่จำเป็นต้องผลักดันให้หนัก หรือคุณสามารถชะลอการผลักในขณะที่ปรับแต่งวงโคจรหรือพัฒนาเทคโนโลยี อีกทางหนึ่งคือเวลาเตือนสั้น ๆ นั่นหมายความว่าคุณจะต้องยุ่งและดันให้หนักที่สุดเท่าที่จะทำได้ การเตือนล่วงหน้าเป็นวิธีที่ดีที่สุด เมื่อเวลาผ่านไปคำพูดที่ว่า "การเย็บร้อยเวลาช่วยประหยัดเก้าคนได้"
ดาวหางเป็นการ์ดเสริมของเกมปะทะโลก พวกเขามักจะค้นพบเพียงไม่กี่เดือนก่อนที่จะเข้าใกล้ระบบสุริยะชั้นใน ด้วยขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเพียงไม่กี่กิโลเมตรและความเร็วสูงถึง 72 กม. / วินาทีพวกเขาจึงเป็นภัยคุกคามที่ไม่สามารถจัดการได้ ด้วยการเตือนน้อยกว่าสองสามปีอาจมีเวลาไม่พอที่จะติดภารกิจการเบี่ยงเบน
ยานอวกาศถูกชนเข้ากับนิวเคลียสของดาวหางเทมเพล 1 อย่างจงใจที่ประมาณ 10 กม. / วินาที นี่คือผลลัพธ์ 4 กรกฎาคม 2548 ภาพของนาซา
เบี่ยงเบนพวกเขา
มีหลายวิธีในการเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยแม้ว่าจะไม่เคยลองใช้มาก่อน วิธีการตกอยู่ในสองประเภท - ดัน deflectors ที่เขยิบดาวเคราะห์น้อยทันทีหรือภายในไม่กี่วินาทีและ deflectors "ดันช้า" ที่ใช้แรงอ่อนแอกับดาวเคราะห์น้อยเป็นเวลาหลายปี
deflectors ที่หุนหันพลันแล่นมีสองแบบ: ระเบิดและกระสุน ทั้งสองอยู่ภายในขีดความสามารถทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน เมื่อวางระเบิดบนหรือใกล้ดาวเคราะห์น้อยวัตถุจะถูกพัดจากพื้นผิว ดาวเคราะห์น้อยถอยกลับในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อทราบว่ามวลของดาวเคราะห์น้อยเป็นเรื่องง่ายที่จะทราบว่ามีระเบิดขนาดใหญ่เท่าใดที่จะใช้ อุปกรณ์ระเบิดที่ใหญ่ที่สุดที่เรามีคือระเบิดนิวเคลียร์ พวกมันเป็นวิธีที่มีพลังและน่าเชื่อถือที่สุดในการส่งพลังงานและดังนั้นการโก่งตัวของนิวเคลียร์จึงเป็นวิธีที่ต้องการ ระเบิดนิวเคลียร์มีความแข็งแกร่งกว่าหลายร้อยเท่า กระสุน
วิธีการ "กระสุน" ก็ง่าย กระสุนความเร็วสูงชนเข้ากับดาวเคราะห์น้อย ในปัจจุบันเรามีเทคโนโลยีในการส่งกระสุนที่มีน้ำหนักไม่กี่ตันเป็นดาวเคราะห์น้อย หากความเร็วสูงพอวิธีการนี้จะให้ผลมากกว่าที่จะเป็นผลมาจากแรงกระแทกเพียงลำพังหลายครั้งเพราะวัสดุจะถูกพัดพาออกจากดาวเคราะห์น้อยในรูปแบบเดียวกับที่ระเบิดทำ ในความเป็นจริงกระสุนเข้าใกล้ -“ การเบี่ยงเบนจลน์” ตามที่เรียก - ได้รับการทดลองในทางอ้อม ในปี 2548 ยานอวกาศ Deep Impact ของนาซ่าถูกจัดทำขึ้นอย่างตั้งใจในเส้นทางของดาวหาง Tempel 1 จุดประสงค์คือเพื่อเจาะรูในดาวหางและดูว่าเกิดอะไรขึ้น และมันก็ใช้งานได้ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงความเร็วของดาวหางนั้นเล็กเกินกว่าจะวัดได้เทคนิคก็พิสูจน์ว่าเราสามารถติดตามและกำหนดเป้าหมายดาวเคราะห์น้อยได้สำเร็จ
นักผลักช้าลงเป็นแนวคิดส่วนใหญ่ในเวลานี้ พวกเขารวมถึง: เครื่องยนต์ไอออนรถแทรกเตอร์แรงโน้มถ่วงและไดรเวอร์จำนวนมาก ความคิดคือการขนส่งอุปกรณ์ไปยังดาวเคราะห์น้อยที่ดินและติดกับมันแล้วผลักหรือดึงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปี เครื่องยนต์ไอออนและตัวขับมวลยิงวัสดุด้วยความเร็วสูงจากพื้นผิว ดาวเคราะห์น้อยกลับมาเหมือนเดิม รถแทร็กเตอร์แรงโน้มถ่วงเป็นมวลที่ถูกควบคุมซึ่งโดดเด่นจากดาวเคราะห์น้อยโดยใช้บางสิ่งบางอย่างเช่นอิออนทรัสเตอร์ มวลของแทรคเตอร์ดึงดาวเคราะห์น้อยโดยใช้แรงโน้มถ่วงของมันเอง ข้อดีของ pushers ที่ช้าทั้งหมดก็คือเมื่อมีการเคลื่อนย้ายดาวเคราะห์น้อยตำแหน่งและความเร็วของมันสามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่องและสามารถทำการแก้ไขได้ถ้าจำเป็น
รูปภาพของนาซาพร้อมการแก้ไขที่เป็นตัวอย่าง
การแนบบางสิ่งเข้ากับดาวเคราะห์น้อยเป็นเรื่องยากเพราะแรงโน้มถ่วงอ่อนมากและอาจไม่ทราบคุณสมบัติพื้นผิว คุณจะติดตั้งเครื่องจักรกับกองทรายอย่างไร ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่หมุนไปรอบ ๆ ดังนั้นผู้ดันจะกระเด็นไปรอบ ๆ และไม่ค่อยจะชี้ไปในทิศทางที่ถูกต้อง มันจะต้องหมุนด้วยดาวเคราะห์น้อยและต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก ในขณะที่รถแทรกเตอร์แรงโน้มถ่วงไม่ได้รับผลกระทบจากข้อเสียเหล่านี้ แต่ก็ต้องใช้แหล่งพลังงานที่มั่นคง อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้มีความซับซ้อน พวกเขาจะต้องได้รับการขับเคลื่อนควบคุมและทำให้การทำงานในพื้นที่ห่างไกลอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปีเป็นลำดับที่สูงมาก
เราได้แสดงให้เห็นว่าเครื่องยนต์ไอออนสามารถทำงานได้อย่างน้อยสองสามปีในอวกาศ แต่จนถึงขณะนี้เครื่องยนต์อิออนยังไม่มีแรงพอที่จะหันเหดาวเคราะห์น้อยที่คุกคามแม้ว่าจะมีเวลาเตือนนานเป็นพิเศษ ด้านลงของเวลาการเตือนที่ยาวนานคือความไม่แน่นอนในวงโคจรของดาวเคราะห์น้อยทำให้ไม่สามารถแน่ใจได้ว่ามันจะกระทบโลก มีแนวคิดที่ผลักดันช้าอยู่ห่างออกไปไม่กี่: ระบายสีดาวเคราะห์น้อยสีขาวและปล่อยให้แสงแดดออกแรงดันรังสี วางเลเซอร์ไว้ในวงโคจรแล้วทำการ zapping หลาย ๆ ครั้ง; ผลักดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเล็กลงให้อยู่ใกล้พอที่จะเบี่ยงเบนความโน้มถ่วง อย่างไรก็ตามเมื่อนักดาราศาสตร์เรียกใช้ตัวเลขความคิดเหล่านี้ขาดระบบการปฏิบัติใด ๆ
นักดาราศาสตร์ไม่ได้เป็นเพียงคนเดียวที่กังวลเกี่ยวกับผลกระทบของดาวเคราะห์น้อย นักการเมืององค์กรจัดการเหตุฉุกเฉินและสหประชาชาติต่างเป็นห่วง ถ้าเราต้องหันเหดาวเคราะห์น้อยใครจะเป็นผู้ชำระ ใครจะเป็นผู้ริเริ่มยานอวกาศ หากระเบิดนิวเคลียร์เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยเราต้องเก็บระเบิดนิวเคลียร์ไว้หรือไม่? ประเทศอื่น ๆ จะไว้วางใจในสหรัฐอเมริกาอิสราเอลรัสเซียหรืออินเดียที่จะนำอาวุธนิวเคลียร์เข้ามาในอวกาศแม้สำหรับภารกิจด้านมนุษยธรรมหรือไม่? จะเกิดอะไรขึ้นถ้าดาวเคราะห์น้อยมุ่งหน้าสู่เจนีวาและเรามีวิธีการเปลี่ยนตำแหน่งการชนเพียง 1,000 กม. เท่านั้น เราจะเลือกทิศทางไหนและใครเป็นคนตัดสินใจ? เราจะแน่ใจได้หรือไม่ว่าจะทำการเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำด้วยเทคโนโลยีการโก่งตัวที่ไม่ได้ทดสอบ?
หากการชนดาวเคราะห์น้อยหลีกเลี่ยงไม่ได้เราจะทำอย่างไร ถ้าเรารู้ว่ามันจะโจมตีเราจะอพยพผู้คนออกจากพื้นที่หรือไม่? เราย้ายพวกมันไปไกลแค่ไหน? หากเศษซากที่กระทบยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศการทำให้โลกเย็นลงอาจเกิดขึ้นได้ ใครเป็นผู้รับผิดชอบด้านอาหารโลก? ถ้ามันถูกกระทบในมหาสมุทรสึนามิจะใหญ่แค่ไหน? เราจะมั่นใจได้อย่างไรว่าการทำลายล้างที่เราคาดการณ์นั้นถูกต้องหรือว่าเราไม่ได้มองข้ามบางสิ่ง บางทีสิ่งที่น่าเป็นห่วงที่สุดคือผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยเป็นภัยพิบัติชนิดใหม่: เราจะเตรียมตัวอย่างไรเพื่อทำลาย (ตะวันออก) ของสหรัฐตะวันออกเมื่อเรามีการเตือนถึง 20 ปี
คำถามเหล่านี้และคำถามอื่น ๆ กำลังถูกกล่าวถึงในวันนี้ในการประชุมทางวิทยาศาสตร์ทั่วทุกมุมโลก โชคดีที่โอกาสของการมีดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กชนโลกในอนาคตอันใกล้นั้นมีขนาดเล็กมาก
เรียนรู้เพิ่มเติม: ดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก: พวกมันมาจากไหนและมาจากไหน?
David K. Lynch, PhD, เป็นนักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ใน Topanga, CA เมื่อไม่ได้แขวนอยู่รอบ ๆ ความผิดของ San Andreas หรือใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่บนภูเขาไฟ Mauna Kea เขาเล่นซอรวบรวมงูหางกระดิ่งให้การบรรยายสาธารณะในสายรุ้งและเขียนหนังสือ (สีและแสงในธรรมชาติสำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์) และบทความ หนังสือเล่มล่าสุดของดร. ลินช์เป็นคู่มือภาคสนามสำหรับ San Andreas Fault หนังสือเล่มนี้มีทริปขับรถหนึ่งวันสิบสองวันตามส่วนต่าง ๆ ของความผิดและรวมถึงบันทึกถนนระยะทางหลายไมล์และพิกัด GPS สำหรับคุณสมบัติข้อบกพร่องหลายร้อยรายการ เมื่อมันเกิดขึ้นบ้าน Daves ถูกทำลายในปี 1994 ด้วยขนาดแผ่นดินไหว 6.7 Northridge