«Нежный» ядерный взрыв: как отклонить астероид от Земли?

В 2013 году над Челябинской областью взорвался небольшой астероид. Взрыв и его последствия привели к тому, что более тысячи людей обратились за помощью в больницу, в основном из-за вылетевших из окон стекол. Челябинский метеорит был довольно небольшим куском летающей в космосе скалы — исследователи астероидов полагают, что в поперечнике он составлял 20 метров, — но взрыв над городом сделал это событие довольно примечательным. Землю постоянно поражает много подобных астероидов, но они, как правило, не летают над городскими зонами; чаще падают в океан или малонаселенных зонах.

Меган Брук Сиал — одна из тех, кто ищет более точные стратегии по смягчению последствий приближения астероидов: например, использование некоторой тяжелой массы в виде «кинетического ударника» или ядерного взрыва, чтобы нежно подтолкнуть астероид с курса. В обоих случаях идея одна и та же. Поскольку Земля представляет собой относительно небольшую цель по сравнению с обширным пустым пространством в Солнечной системе, даже небольшое изменение в орбите астероида приведет к тому, что он пролетит мимо, если, конечно, мы вмешаемся вовремя.

Зонд Deep Impact в свое время сыграл роль первой версии этого эксперимента, когда врезался в комету Темпель-1 в виде 370-килограммовой медной пули, оснащенной датчиками. Эта комета значительно больше, чем большинство опасных околоземных астероидов, поэтому толчок пули был меньше, чем мог быть, выбери она цель поменьше.

Сиал говорит следующее: «Если у вас есть хотя бы 10 лет в запасе, вы должны рассчитывать на изменение скорости порядка сантиметра в секунду». Хотя это небольшой показатель, сложность в его достижении возрастает с размерами астероида. «Иногда кажется необходимым использование ядерного устройства просто потому, что текущие ракеты-носители просто неспособны перевозить достаточно массы, чтобы доставить кинетический ударник, который был бы в состоянии отклонить курс объекта».

На Земле большая часть ущерба от ядерного взрыва происходит от ударных волн и тепла, проходящего через воздух, но в космосе это не работает. Вместо этого, Сиал и ее коллеги предлагают «ядерную абляцию». Она включает взрыв ядерной бомбы в нескольких сотнях метров от астероида. В отсутствие воздуха, который стал бы переносчиком ударной волны, продуктами взрыва будут высокоэнергетические гамма-лучи и нейтроны, которые обрушатся на материал поверхности и разогреют его. Энергетические частицы будут в состоянии испарить часть материала и выбить электроны из атомов, создав тем самым горячую плазму, которая отправит часть частиц в космос. Если все пойдет как запланировано, плазма сработает как ракетный ускоритель, изменив как орбиту астероида, так и его вращение.

Чтобы стратегия ядерной абляции сработала, исследователи планетарной защиты должны знать все о поверхностях, интерьерах и скорости вращения астероидов. Гравитационные агрегации могут быть внутри как пенополистирол, но их поверхность чаще покрыта гранулированным материалом — реголитом. Лунный реголит состоит из крайне мелких частиц и о нем мы хорошо знаем, чего нельзя сказать о покрытых реголитом астероидах. Изучением этого займутся несколько грядущих миссий космических зондов, в том числе «Хаябуса-2», летящий к 1999 JU3, и OSIRIS-Rex, который будет изучать объект Бенну — у него есть небольшой шанс врезаться в Землю в ближайшие 200 лет.

OSIRIS-Rex предоставит много данных о том, как солнечный свет влияет на поверхность астероида — крайне важную информацию для понимания последствий ядерного взрыва — а также вернет образцы на Землю. Еще более полезную информацию предоставит «Хаябуса-2». Кристина Томас говорит, что «Хаябуса-2» везет с собой взрывоопасный полезный груз, который будет взорван над поверхностью 1999 JU3 с целью изучения реакции объекта. Взрыв будет недостаточно мощным, чтобы свести астероид с орбиты, но данные о взрыве будут тщательно собраны в рамках миссии зонда и будут весьма полезны.

Политика против науки

Ядерная абляция — лишь малая часть стратегии по борьбе с астероидами. Сиал работает в Ливерморской национальной лаборатории на полной ставке, и в числе ее исследований также баллистические обстрелы для отклонения астероида от его курса. Коллега Сиал Пол Миллер возглавляет работы по ядерной абляции, работая совместно с NASA и рядом университетов, но все равно эти усилия включает относительно мало людей, а все исследования сводятся преимущественно к компьютерному моделированию.

Аргументы в пользу ядерной абляции достаточно понятны. В первую очередь у нас уже есть ракеты, которые будут заниматься этим, а именно переработанные баллистические ракеты. Ракета Minotaur V, которая проводила эксперимент LADEE на Луне, была создана на основе такой вот ядерной ракеты, и это отличный пример перековки мечей в орало.

Тем не менее в таком подходе есть существенные ограничения, в том числе и политика ядерного оружия. В настоящее время, благодаря Конвенции о запрещении испытаний ядерного оружия от 1963 года, мы даже не можем проводить эксперименты по ядерной абляции. Конвенция запрещает взрывы ядерных устройств в космосе. И хотя многие страны мира сделали бы исключения, например, для США, если бы Земле угрожал астероид, другие страны могут по праву задаться вопросом, почему США сохраняют запас боеголовок для непонятных целей в неизвестном будущем.

Проблема в том, что нам сложно отделить реальную науку от политики, особенно в случае с ядерным оружием. Это не значит, что мы не сможем решить этот вопрос. Но было бы крайне глупо дожидаться определенной и веской причины и сидеть сложа руки перед лицом возможной угрозы со стороны холодного космоса.