РЕАЛЬНА ЛИ АСТЕРОИДНАЯ ОПАСНОСТЬ И КАК С НЕЙ БОРОТЬСЯ

http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=b08d03ea-0f7c-4825-a766-7d2519218c68&print=1
© 2024 Российская академия наук

Об авторе: Валентин Витальевич Лебедев – член-корреспондент РАН, дважды Герой Советского Союза, летчик-космонавт СССР

Реальна ли астероидная опасность и как с ней бороться. На поверхности Земли остались следы от огромных астероидов, которые повлияли на жизнь планеты и ее историю. Иллюстрация NASA

Актуальность проблемы астероидной опасности после челябинского (чебаркульского) метеорита стала всем очевидна. При всех неприятностях, связанных с этим небольшим метеоритом размером 15–17 м и массой около 10 тыс. тонн, взорвавшимся 15 февраля в 9.20 утра над густонаселенным районом Челябинской области, мы должны быть благодарны ему. Он выполнил свою просветительскую миссию: в одно время население планеты стало свидетелем этого события и через его последствия осознало угрозу астероидной опасности.

И это не преувеличение: при падении чебаркульского метеорита выделилась энергия порядка 20 килотонн, что сравнимо с мощностью бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. Можно себе представить, что было бы, если бы на город свалился астероид 2012DA14 диаметром 44 м и массой 130 тыс. тонн, который прошел через 11 часов после чебаркульского, ниже геостационарной орбиты на удалении около 27 тыс. км от Земли.

По данным NASA, чебаркульский метеорит можно было отследить оптическими средствами только за два часа до входа в атмосферу, обнаружил его американский спутник контроля ядерных взрывов. Мы же его увидели только после входа в атмосферу, поскольку он появился утром со стороны Солнца.

Проблема астероидно-кометной опасности комплексная, ее можно разделить на три составляющие: обнаружение всех опасных тел, сближающихся с Землей (ОСЗ), определение степени угрозы с оценкой рисков и противодействие с целью уменьшения ущерба.

Метеоритные дожди сыплются на Землю постоянно – от микронных пылинок до метровых тел. Более крупные падают значительно реже. Например, метеоритные тела размером от 1 до 30 м – с частотой раз в несколько месяцев, более 30 м с интервалом примерно раз в 300 лет. Если диаметр больше 100 м – это региональная катастрофа, больше 1 км – глобальная, а роковые последствия для цивилизации могут наступить при столкновении с телами больше 10 км.

В так называемой Туринской шкале, принятой в 1999 году, связывающей кинетическую энергию угрожающего тела и вероятность столкновения, насчитывается 11 степеней риска. Степень риска 0 означает, что никакой угрозы нет, то есть либо столкновения не произойдет, либо тело настолько мало, что столкновение не опасно. Степени 8–10 означают неизбежное столкновение и катастрофу от локальной (степень 8) до глобальной (степень 10).

Проблема астероидной опасности обсуждалась на конференции, которая проходила в Снежинске в 1994 году, куда прилетал американец Эдвард Теллер, создатель водородной бомбы, который был страстным пропагандистом защиты Земли от астероидов. Но тогда международная команда ученых пришла к выводу, что если размер астероида превысит 5 км, то он будет обладать кинетической энергией, равной миллионам мегатонн, и создать ракету с ядерным зарядом для защиты от него практически невозможно. Сегодня предлагается много других методов.

Как заявил руководитель NASA Чарльз Болден, согласно задаче, поставленной президентом США, их новый проект предусматривает захват 500-тонного астероида размером около 7 м и буксировку его на окололунную орбиту или в точку Лагранжа системы Луна–Земля. В дальнейшем, к 2025 году, предлагается экспедиция к этому астероиду с посещением его астронавтами для его изучения.

За последние 200 лет открыто, пронумеровано и зарегистрировано в Центре малых планет, который с 1946 года ведет учет всех известных малых небесных тел, 35 тыс. астероидов. Здесь представлены объекты, сближающиеся с Землей (ОСЗ, Near Earth Objects), орбиты которых проходят на расстоянии от Земли менее 0,3 а.е. (45 млн. км). Среди них выделяют потенциально опасные объекты (ПОО, Potentially Hazardous Objects), которые пересекают орбиту Земли в пределах 0,05 а.е. (7,5 млн. км). На февраль 2013 года в каталог занесено более 9624 ОСЗ, из них 1381 ПОО, среди которых 439 наиболее опасных, которые проходят между Луной и Землей. В ближайшие 100 лет они могут столкнуться с Землей. Тела от 5 до 50 м составляют среди них 80%.

ОСЗ размером больше 1 км – на сегодняшний день их больше тысячи – выявлены по программе «Космическая стража», которая была принята в 1998 году. На эту программу Конгрессом США было выделено 50 млн. долл., чтобы в течение 10 лет выявить ОСЗ такого размера, удары которых происходят примерно раз в 600 тыс. лет. На сегодня эта задача, как считают американцы, близка к завершению, программу удалось выполнить на 99%.

Согласно закону Конгресса 2008 года перед NASA поставлена другая задача – выявить астероиды, сближающиеся с Землей, размером более 140 м к 2020 году. Астероиды размером 100 м падают на Землю в среднем один раз в тысячу лет. По современным теоретическим оценкам, количество ОСЗ размером более 150 м составляет несколько десятков тысяч, а размером более 50 м – несколько сотен тысяч, из них около 10 тыс. могут пересекать орбиту Земли.

Несмотря на широкую наблюдательную сеть в США и Европе, проводить ежесуточно обзор ночной небесной сферы (40 тыс. градусов) пока не представляется возможным. Однако благодаря знаниям об астероидах и организации слежения, в 2008 году удалось случайно обнаружить метеорит 2008ТС3 всего за 20 часов до столкновения с Землей. После расчета орбиты, когда до столкновения оставалось 13 часов, уже стали известны время и место падения – Нубийская пустыня (Судан).

Через службу организации воздушного движения смогли установить, что в этом районе будет пролетать самолет Air France – KLM, и экипажу дали целеуказания о времени и месте падения. Разница между фактическим и расчетным временем и местом составила несколько секунд и километров. К тому же падение и вспышку астероида заснял европейский метеоспутник MeteoSat 8 в видимом и ИК-диапазоне. Это позволило впервые получить уникальный результат – сравнить спектры астероида, снятые до входа в атмосферу, с физико-химическими свойствами найденных осколков. Диаметр метеорита составил 4 м, масса 80 т. Он стал единственным телом, которое удалось исследовать до падения на Землю.

Сегодня наиболее организована работа и развиты исследования по обнаружению ОСЗ и их каталогизации в США, где государство обеспечивает ежегодное финансирование этих работ. США уже в 1947 году были вынуждены обратиться к проблеме астероидно-кометной опасности и приступить к созданию Центра малых планет под эгидой Международного астрономического союза, ставшим ведущей организацией по обнаружению астероидов, комет и малых планет Солнечной системы, который расположен в Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже (штат Массачусетс) и финансируется NASA.

Что касается исследований астероидов и комет космическими аппаратами, то приходится констатировать, что после успеха еще в 1984 году советских межпланетных аппаратов Вега-1 и Вега-2, которые совершили облет кометы Галлея на расстоянии 10 и 3 тыс. км, у нас больше достижений не было. Однако за прошедшее время космической станцией «Галилео» (США) выполнена съемка крупного астероида Ида (58х23 км) и впервые открыт его спутник Дактиль (1,4 км); станцией NEAR определен состав и построена карта астероида Эрос (41х15х14 км), совершена мягкая посадка на его поверхность и определен состав грунта до глубины 10 см.

Космический аппарат Deep Space 1 с помощью инфракрасного спектрометра исследовал комету Борелли и астероид Брайль. Возвращаемая капсула космической станции StarDust доставила на Землю около 30 частиц вещества кометы Вильда разного размера. Аппарат Deep Impact ударом медной болванки массой 370 кг со скоростью 37 тыс. км/час создал выброс вещества кометы Темпль для проведения его спектрального анализа. Наконец, японская станция Hayabusa стала первым космическим аппаратом, доставившим на Землю образцы грунта с астероида Итокава.

В 2002 году при Комитете ООН по мирному использованию космоса была образована Группа действия 14 (Action team 14), задачей которой стала координация усилий разных стран по выработке общего соглашения по процедуре принятия решений по предупреждению астероидной опасности.

В январе 2009 года была запущена европейская система оповещения об обстановке в космосе SSA (Space Situational Awareness), которая будет развернута к 2019 году. Информация от всех европейских обсерваторий будет стекаться в координационный центр, который 28 мая 2013 года открылся в Риме.

Что касается нашей страны, нельзя сказать, что мы проблемой астероидно-кометной опасности не занимаемся, но она развивается пока на инициативном уровне. В феврале 2007 года при Совете Российской академии наук по космосу была создана Экспертная рабочая группа по космическим угрозам. Основная задача – подготовка концепции Федеральной целевой программы по противодействию космической угрозе. В экспертную группу входит секция «Астероидно-кометная опасность» и секция «Космический мусор», ситуация с которым уже приближается к критической.

На сегодня количество фрагментов от 1 см и выше на орбитах от низких до геостационарной составляет около 760 тыс. Уже через несколько десятилетий, если не принять мер, могут начаться каскадные столкновения аппаратов, прекративших активное существование, и их фрагментов. Тогда может начаться так называемый эффект Кесслера, когда ближний космос станет непригодным для практического использования.

В России сегодня работают две системы отечественной разработки – ISON (International Scientific Optical Network) и МАСТЕР, которые попутно с основными научными программами обнаруживают объекты, сближающиеся с Землей.

Чем мы располагаем для наблюдения за астероидами и кометами? В СССР к началу освоения космоса была создана широкая сеть телескопов для наблюдения околоземного пространства – около 70 телескопов, большая часть которых широкоугольные с диаметром зеркала от 40 до 80 см. В 2004–2008 годах на ее основе была создана сеть оптических телескопов ISON, которая финансируется Роскосмосом. Научное сопровождение и ведение каталога космического мусора и спутников обеспечивает Институт прикладной математики РАН имени Келдыша, а техническую реализацию осуществляет «Проект техника».

На сегодня ISON дает 97% информации по объектам на геостационарной и высокоэллиптических орбитах. Это та область, где, как считают специалисты ИПМ РАН, Россия превосходит возможности США, которые это признают. Вся информация передается в головную организацию по контролю космического пространства НПО «Вымпел», которое отвечает за работу автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП).

Для поиска астероидов и комет ISON имеет три телескопа – в Кисловодске диаметром 20, 25 и 40 см, под Житомиром на Украине диаметром 60 см и в штате Нью-Мексико (США) на высоте 2220 м, диаметром 45 см и полем зрения 100х100 угловых минут. На них отрабатываются методика наблюдений и программное обеспечение. Задействован также телескоп Крымской обсерватории диаметром 2,6 м.

Из всех организаций РАН, которые занимаются в той или иной мере проблемой астероидов, наиболее продвинутой в техническом оснащении, научном, организационном плане и по достигнутым результатам, которые признаны на международном уровне, является ИПМ РАН имени Келдыша. Поэтому на основе накопленного опыта они сформировали предложения по проблеме астероидно-космической опасности:

– создать на базе баллистического центра их института Центр сбора, обработки и анализа информации по АСЗ, архивирования и уточнения орбит ПОО;

– продолжить отработку методики астероидных обзоров, ввести в строй пять телескопов с большими полями зрения, два из которых расположить в Южном полушарии;

– дополнить сеть десятью новыми телескопами;

– возобновить работы по радиолокации астероидов с 70-метровым радиотелескопом в Евпатории и радиотелескопами сети радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами.

Глобальная сеть МАСТЕР (Государственный астрономический институт имени Штернберга МГУ) предназначена для обнаружения гамма-всплесков и является частью международной системы оповещения о координатах гамма-всплесков GSN (Gamma Burst Coordinates Network) с центром в Годдардовском космическом центре (Goddard Space Flight Center – GSFC) NASA в Гринбелт, штат Мэриленд. В ее состав входят несколько спутников (Свифт, Интеграл, RXTE, HETE, Ulysses) и наземный сегмент, состоящий из радиотелескопов, оптических обсерваторий и регистраторов космических лучей высоких энергий.

Роботизированные телескопы сети МАСТЕР расположены в Кисловодске, в Кауровке (под Свердловском), в Иркутском университете, в Благовещенске, в Востряково под Москвой и в Аргентине. Предполагается установить телескоп в Южной Африке и на острове Тенерифе (Канарские острова). Разнесенные по долготе телескопы МАСТЕР позволяют зимой вести практически круглосуточное наблюдение в Северном полушарии в сверхвысоком диапазоне длины волн от синего до ближнего инфракрасного.

Кроме того, существует Пулковская кооперация оптических наблюдений ПулКОН – протяженная сеть оптических телескопов одиннадцати обсерваторий для выполнения координационных наблюдательных программ по изучению переменных звезд. По договорам с Министерством обороны РФ кооперация работает по наблюдению мусора на низких орбитах и по случаю регистрирует астероиды.

К сожалению, приходится признать, что по сравнению с Америкой и Европой наши возможности в астрономических наблюдениях и тем более в решении проблемы астероидно-кометной безопасности выглядят весьма скромно. Если самый крупный в нашей стране – Зеленчукский оптический шестиметровый телескоп, введенный в строй в 1964 году, то в мире давно работают десятиметровые телескопы на Гавайях, на Канарских островах, 11-метровый в ЮАР, 12-метровый в Чили.

Планируется создание телескопов следующего поколения, оснащенных сегментированными зеркалами, так как с увеличением диаметра зеркал непомерно растет их вес – гигантского 24-метрового телескопа Магеллан (GMT), 30-метрового (TMT) и Исключительно Большого Телескопа (OWL) со 100-метровым зеркалом и разрешением 0,001 угловой секунды, который проектируется Европейской южной обсерваторией в Чили. Все они начнут работать в 2016–2018 годах. Представить такое разрешение можно на примере футбольного мяча, угловой размер которого с расстояния 45 км равен одной угловой секунде.

Проблема астероидно-кометной безопасности является межгосударственной, и в ее решении России недопустимо ограничиваться только инициативными наблюдениями при выполнении астрономических исследований. Необходимо скорейшее принятие ФЦНТП «Система астероидно-кометной безопасности России», чтобы дополнить мировые исследования и внести достойный вклад в общее дело. Хотелось бы отметить, что NASA в отличие от Роскосмоса не ограничивается только стратегией развития космической техники с реализацией технических проектов, но наряду с этим определяет перспективу научных программ, которые финансирует из средств, выделяемых Конгрессом.

Падение астероидов – проблема, угрожающая безопасности цивилизации, невозможно предугадать, на какую страну они упадут. Чебаркульский метеорит всколыхнул мир и показал, что мы космические угрозы оцениваем приземленно и не сможем с ними успешно бороться, поскольку это требует консолидированных усилий всего мирового сообщества. Поэтому проблема из научной, технической, экономической, военной вырастает до политической мирового масштаба. Если на эту проблему мы будем не в состоянии взглянуть с космических высот и строить межгосударственные отношения на этом базисе, то перспектива для нас невеселая – рано или поздно может настичь глобальная беда.