Starmus в 2014 году.
Чтобы по достоинству оценить название доклада, важно понимать, что традиционная планетарная защита полагается на то, что астероиды будут обнаружены за годы или даже десятилетия до столкновения. Много лет уйдет на разработку техники и организацию миссии по изменению траектории полета астероида. Затем нужно провести запуск, дождаться, пока корабль долетит до астероида и толкнет его. После останется только наблюдать, как он медленно сходит с курса столкновения и проходит мимо Земли. За это время и наша планета, и астероид проделают не один оборот вокруг Солнца.
С другой стороны, обнаружение астероида на его по-следнем витке перед столкновением не даст достаточного времени для предотвращения удара. На такой случай не существует ожидающей запуска межпланетной ракеты с ядерной боеголовкой – затея, которая никогда не станет разумной с точки зрения анализа издержек-выгод, даже если бы она была политически выгодной. При таком сценарии столкновения не избежать. И потому нам необходимо ускорить темп поиска прямо сейчас, а планетному сообществу нужно начинать работу над новым бизнес-планом, осуществлять который придется после каталогизации всех крупных астероидов.
Самый неприятный сценарий столкновения был бы похож на тот, что выпал на долю динозавров, когда погибли целые виды. Первым признаком катастрофы тогда стала вспышка в небе. Так было почти с каждым известным нам падением астероида – включая происше-ствия в Тунгуске (1908 год) и Челябинске (2013 год).
Тунгуска стала пробным камнем для сообщества планетарной защиты, потому что это был самый большой атмосферный взрыв в человеческой истории, к тому же его последствия были весьма неплохо задокументированы. Много лет ученые были в некоторой растерянности, потому что астероид взорвался в воздухе, не достиг земли и не образовал кратер. Бо́льшая часть ущерба была нанесена воздушной ударной волной, повалившей деревья на территории в 2000 км2. Волна жара обуглила стволы и спровоцировала возгорания.
Опрашивая свидетелей, составляя карту падения деревьев и анализируя грубые сейсмические измерения и измерения воздушного давления, ученые смогли составить приблизительную картину падения небесного тела. Исследователи пришли к выводу, что когда метеорит спускался в атмосферу, динамическое давление заставляло его замедлиться, что создало сильную ударную волну, которая рассеивала кинетическую энергию метеорита, превращая ее в тепло. Тело объекта испарялось, создавая шар горячего газа, который расширялся и наконец взорвался (подобно ядерному взрыву, но без ионизирующего излучения).
Используя оценки разрушений, произведенных атмо-сферными ядерными испытаниями времен холодной войны, ученые установили, что взрывная мощность Тунгусского небесного тела составила от 10 до 20 мегатонн, – что соответствует астероиду около 60 метров в диаметре. Современное моделирование с помощью газодинамиче-ских кодов учитывает параметры массы и импульса астероида и показывает, что астероид работает как «оружие направленного взрыва» и на поверхности земли наносит даже больше урона, чем ядерный взрыв такой же мощности. Эти расчеты привели к новой оценке мощности Тунгусского взрыва – теперь считается, что она составила от 3 до 5 мегатонн – это соответствует астероиду около 40 метров в диаметре. Те же самые расчеты показывают, что начиная с некоторой массы и импульса взрывающийся огненный шар из горячего газа может достигнуть поверхности Земли, расплавляя почву и камни. Это может объяснить происхождение загадочного Ливийского стекла в пустыне Сахара.
За всю историю только три потенциально смертельно опасных объекта были обнаружены заранее. Об открытии кометы Шумейкеров – Леви 9 было объявлено 25 марта 1993 года. Кэролин Шумейкер впервые заметила комету на поврежденной пленке, засвеченной бликами от Юпитера. Сразу после того, как этот снимок был сделан, облака переместились, сделав невозможным дальнейшее наблюдение. По словам Дэвида Леви, Кэролин сказала: «Не знаю, что это, но похоже на раскуроченную комету».
Комета выглядела деформированной оттого, что только что прошла очень близко от газового гиганта, по орбите которого она вращалась. К моменту обнаружения фрагменты кометы дрейфовали от планеты по вытянутой орбите, которая, как быстро стало понятно, должна была столкнуться с Юпитером на следующем витке. Чуть больше года спустя – в июле 1994 года – сохранившиеся фрагменты кометы Шумейкеров – Леви 9 врезались один за другим в атмосферу Юпитера с энергией в миллионы ядерных взрывов. Это было одним из самых впечатляющих небесных явлений, когда-либо наблюдавшихся людьми, и привело к переменам научного и общественного мнения об опасности подобных столкновений для нашей родной планеты.
Прошло более 15 лет, прежде чем был обнаружен следующий подобный метеороид. Поводом для беспокойства могло стать то, что этот объект (названный 2008 TC3), направлялся прямо к Земле, но, к счастью, он был настолько мал (несколько метров в диаметре), что не представлял опасности. Он был обнаружен 6 октября 2008 года, всего за 19 часов до падения на северный Судан. Этого времени хватило, чтобы организовать должное телескопическое наблюдение, собрать астрометрические измерения, которые определили локацию астероида и высчитали его орбиту с такой точностью, что время и место падения были известны заранее с точностью до секунды и километра.
Из-за отдаленности места падения (над Нубийской пустыней) у ученых не было времени добраться до него лично и задокументировать вход тела в атмосферу. Тем не менее вспышку видели пилоты коммерческого авиарейса, пролетавшие над Африкой, эта же вспышка появилась на снимке одного метеоспутника. Несколько недель спустя, руководствуясь расчетами орбиты, которые позволили определить точку входа в атмосферу, поисковая группа суданских студентов обнаружила метеориты, впо-следствии названные «Альмахата Ситта»[18]. Это был первый и единственный астероид, который был замечен в небе, наблюдался при входе в атмосферу, был поднят с земли и проанализирован в лаборатории. Нечто вроде самоисполняющейся миссии по возврату образцов.
По удивительному совпадению, третий подобный объект был обнаружен тем же астрономом, Ричардом Ковальски, с помощью того же самого телескопа, что и ТC3. Это открытие было сделано в рамках программы поиска околоземных объектов Catalina Sky Survey пять лет спустя. К сожалению, должных наблюдений за этим объектом не последовало. Инфразвук (очень низкочастотная акустическая волна) свидетельствовал о падении объекта в Атлантический океан, поэтому нам не удалось получить образцы материала. Тем не менее три эти явления класса «смертельный удар» (помните название моего доклада?) позволяют предположить, что при наличии оборудования и должных методах наблюдения обнаружение таких объектов может стать рутиной.
Наиболее зрелищным и лучше всего задокументированным «смертельным ударом» стало падение метеорита над российским городом Челябинском 15 февраля 2013 года. Этот метеорит не был обнаружен заранее, потому что прилетел с солнечной стороны – ни один телескоп не смог бы его засечь. Тем не менее это произошло в час пик в стране, где распространены видеорегистраторы, что привело к появлению множества видео и фотографий. Вспышка также наблюдалась и измерялась спутниками, а взрыв генерировал сейсмические и инфразвуковые сигналы. Этот случайно собранный набор данных был объединен и проанализирован для определения траектории, понимания физики и оценки мощности взрыва (около половины мегатонны, что соответствует астероиду диаметром около 20 метров).
Что бы случилось, будь челябинский метеорит обнаружен заранее? В июле 2015 года я описал этот теоретиче-ский сценарий в журнале Astronomy, основываясь на соб-ственном выступлении на фестивале Starmus:
«К радости ученых и техников, холодное небо над заснеженными сибирскими полями и деревнями с приближением рассвета оставалось чистым. Февральские звезды устраивали умопомрачительное шоу, медленно обращаясь вокруг Полярной звезды – гораздо выше на небосводе, чем многие иностранные посетители привыкли их видеть. Частота спорадических метеоров увеличивалась в течение ночи, словно подготавливая зрителей к главному номеру программы.
Чартерные рейсы уже парили в воздухе, полные бизнес-магнатов и знаменитостей – ходили даже слухи, что на одном из бортов находится президент России Владимир Путин. Самолеты были видны во всех направлениях, за исключением специального воздушного простран-ства, предназначенного для совместных исследовательских полетов Российского федерального космического агентства, Европейского космического агентства и NASA. Пуст был и воздушный коридор непосредственно по предполагаемой траектории астероида. Чтобы световое загрязнение не мешало наблюдениям, Челябинск был затемнен. Все ждали, готовые засвидетельствовать метеорное событие века…
В этой вымышленной вселенной, когда небо на юго-востоке начало слабо светиться, ученые уже провели калибровку и тестирование своего оборудования – на это у них была вся ночь. На планирование у них были недели, а потому они располагали временем. Ученые коротали ожидание за фотографированием звезд, распитием кофе и чая, нетерпеливым ерзаньем и (за исключением североамериканских коллег) курением. Камеры высочайшего разрешения, телескопы, радиометры, радиолокационные тарелки, спектрометры и оптические пирометры – все указывали на одну точку над восточным горизонтом. Инструменты были установлены на карданных подвесах, чтобы с нужной скоростью повернуться вслед за огненным шаром. Даже предупрежденные заранее, второго шанса они не получат.
Исследователи уже развернули длинные ряды сейсмометров, геофонов, микрофонов, инфразвуковых детекторов, микробарографов, анемометров и пылеуловителей. Теперь, незадолго до восхода солнца, они запустили дроны и беспилотные аэростаты, чтобы провести точные измерения атмосферных условий и зафиксировать трехмерные характеристики взрывной волны».