Срочный ядерный удар по астероиду может спасти Землю

Фото из открытых источников

Читатели определенного возраста помнят золотой период фильмов об астероидах, кульминацией которого стали два фильма с совершенно разными концовками. «Столкновение с бездной» показало разрушительные последствия столкновения большого куска камня с нашей планетой, в то время как «Армагеддон», хотя и, возможно, более китчевый из двух фильмов, был воодушевляющей историей о технической изобретательности и самопожертвовании. И теперь центральная идея сюжета этого фильма — по сути, ядерный взрыв астероида — выходит на первый план как наша последняя линия обороны против потенциального сценария «Столкновения с бездной». 

В новой статье исследователей из Китайской академии технологий запуска ракет, опубликованной в журнале Space: Science & Technology, описываются два потенциальных сценария, рассматривающих, как мы могли бы реально уничтожить космический камень ядерным оружием — и спасет ли это нас на самом деле.

Но прежде чем перейти к техническим деталям ядерных взрывов, следует обозначить угрозу, с которой мы сталкиваемся. По состоянию на июль 2024 года из 35 269 обнаруженных околоземных астероидов (ОА) нам известно о 10 933 ОА диаметром более 140 м. Если бы один из этих камней оказался на траектории столкновения с Землей (чего, следует уточнить, нет ни у одного из известных астероидов), это могло бы вызвать континентальные или даже глобальные разрушения, приведшие к гибели миллионов людей.

Ужасает то, что эксперты по защите от астероидов постоянно предупреждают: моделирование показывает, что существует огромное количество неоткрытых околоземных астероидов, которые могут легко застать нас врасплох. В некоторых случаях время между обнаружением околоземного астероида и столкновением может составлять всего несколько дней. Этого времени для организации защиты очень мало.

Поэтому лучше всего все спланировать заранее, и моделирование — один из самых простых способов это сделать. Учитывая столь ограниченный промежуток времени между обнаружением и столкновением, единственный шанс спасти значительную часть планеты — это воздействовать на астероид как можно большей силой, чтобы либо разрушить его, либо резко изменить его орбиту. А лучший из известных нам способов сделать это — нанести ядерный удар.

В новой статье рассматриваются два потенциальных способа достижения этой цели. Первый — самый простой и быстрый. Достаточно просто направить ядерное оружие на бок астероида и взорвать его в нужный момент, чтобы сбить его с орбиты. Это быстро, неэффективно и может сработать, но также имеет существенные недостатки. В этом быстром сценарии выбор идеального места для ядерного удара нецелесообразен, а «энергия связи» (то есть энергия, передаваемая от взрыва к самому астероиду) может быть относительно слабой. Но для того, чтобы это вообще сработало, ядерная боеголовка должна выдержать высокоскоростной удар обломков и взорваться с точностью до микросекунды — оба эти момента представляют собой серьезные инженерные проблемы.

Тем, кто знаком с деталями фильмов об астероидах 90-х годов, известно, что главные герои «Армагеддона» были не астронавтами, а нефтяниками. И согласно сюжету фильма, они были очень хороши в одном деле — бурении. Логично предположить, что размещение ядерной бомбы внутри астероида сделает взрыв более мощным (в прямом смысле). Но, к сожалению, вероятность того, что мы отправим группу нефтяников-разведчиков из районов добычи сланцевого газа на астероид, даже с предупреждением за несколько лет, невелика.

Вместо этого в статье предлагается использовать опыт недавней успешной миссии по защите от астероидов — испытания по изменению траектории двойного астероида (DART). В рамках этой миссии неопасный астероид был сбит «импактором» — по сути, гигантским металлическим стержнем — и намеренно смещен с его орбиты. Сам по себе этот метод может быть достаточным для спасения Земли от опасного астероида, если мы обнаружим его достаточно рано. Но в короткие сроки он не может обеспечить достаточный перенос энергии, чтобы существенно изменить ситуацию. Зато он может создать кратер.

Во втором сценарии (режим пролета с предварительной детонацией при раскопках) миссия использует обычное проникающее устройство — например, тандемный ударный снаряд типа «1+1», где два кинетических снаряда последовательно попадают в одно и то же место, — для предварительной раскопки глубокого кратера диаметром до десятков метров. После вскрытия кратера в предварительно раскопанную яму спускается ядерное устройство для инициирования детонации.

Моделирование показывает, почему второй метод кардинально меняет ситуацию. Чем глубже происходит взрыв внутри астероида, тем больше энергии передается на смещение породы с заданной траектории. Для астероида диаметром в километр детонация 3-мегатонной ядерной бомбы в неглубоком поверхностном кратере (то есть в кратере без глубокой предварительной выемки, как в режиме 1) изменила скорость астероида всего на 9,2 см/с. В то время как, если бы та же бомба была взорвана в 30-метровом кратере, созданном в результате предварительной выемки, изменение скорости подскочило бы до 30 см/с или более — другими словами, было передано более чем в три раза больше энергии, если бы детонация произошла в глубоком кратере, а не на поверхности астероида.

Следует признать, что в текущих симуляциях есть некоторые проблемы. Авторы смоделировали сами астероиды как твердый базальт — и любой эксперт по планетарной защите расскажет вам, что опасные астероиды, скорее всего, представляют собой «кучи обломков», состоящие из множества слабо связанных камней, а не из цельного куска материала. Неясно, будет ли моделирование справедливым для этого гораздо более хаотичного (но вероятного) сценария, хотя кто-нибудь, несомненно, представит математические доказательства в ту или иную сторону.

Ещё одним серьёзным препятствием является сложность реализации второго сценария: пусковая платформа должна будет соответствовать орбите астероида, провести разведку местности, спланировать последовательные кинетические удары и обеспечить доставку ядерного заряда точно в то же пространство, преодолевая при этом обломки, образовавшиеся в результате удара. Практически каждый этап этого процесса представляет собой масштабную инженерную задачу, которую мы только начали решать в рамках таких миссий, как DART.

Но, пожалуй, самое важное во всех этих мерах предосторожности — это обнаружение потенциально опасных астероидов. Запуск миссии НАСА NEO Surveyor, специально предназначенной для поиска околоземных астероидов, запланирован на сентябрь 2027 года. Если она обнаружит камень, летящий прямо на нас, нам лучше заранее продумать все действия на случай, если это произойдет, — потому что Брюс Уиллис точно не придет нас спасать на этот раз.