Астероиды, кометы и космический мусор: как человечество защищает Землю от космических угроз

Что может упасть на Землю

Потенциально опасными объектами считаются крупные околоземные астероиды и кометы. Впрочем, последние сталкиваются с Землёй крайне редко, однако они движутся быстрее, чем большинство астероидов, поэтому их удар может быть значительно мощнее. Например, средняя скорость астероида порядка 17 км/c, а у кометы — около 50 км/c.

Кроме того, на Землю регулярно падает космический мусор. Это вышедшие из строя космические аппараты и их фрагменты. Такие объекты, если падают, то почти всегда полностью сгорают в атмосфере. Они скорее представляют угрозу работающим в космосе спутникам. Сегодня учёные контролируют объекты космического мусора диаметром более 10 см и регулярно корректируют орбиты спутников, чтобы избежать столкновения с крупными осколками.

Леонид Еленин

Научный сотрудник ИПМ РАН, первооткрыватель астероидов и комет.

Чем ниже в космосе находятся спутники и их осколки, тем быстрее они тормозятся атмосферой и падают на Землю. Это случается постоянно: в соцсетях много подобных роликов. Правда, мусор обыватели часто принимают за метеоры. Большая часть фрагментов не долетает до нас. Бывают казусы, когда осколки космических аппаратов падают и даже наносят какие-то повреждения, но масштаб их не сравним со столкновением с кометой или астероидом. 

О том, стоит ли ждать в ближайшее время падения астероида, можно узнать из нашего проекта о космосе «Юра, мы всё вернули!».

Что мы реально можем сделать

Самый важный шаг в защите Земли — это своевременное обнаружение потенциально опасных объектов. Современные астрономические наблюдения позволяют отслеживать траектории более 38 тысяч околоземных астероидов, которые пересекают орбиту нашей планеты.

Сложность заключается в том, что существуют так называемые дневные астероиды, которые невозможно заметить с Земли, поскольку их свет теряется на фоне яркого солнечного излучения. Некоторые объекты появляются впервые или движутся непредсказуемо, что усложняет прогнозирование их траектории.

Леонид Еленин

Сейчас мы видим примерно 15% орбиты дневных астероидов, поэтому вероятность их обнаружения очень мала. Телескопы, находящиеся на Земле, эту проблему решить не могут. Единственный выход — строить космические поисковые телескопы и выводить их далеко в космос, чтобы контролировать со стороны область между Солнцем и Землёй.

Какие способы защиты существуют

Удары и взрывы

Один из способов противостоять объекту, летящему в сторону Земли, — физическое столкновение или взрыв. Так, в 2005 году учёные попробовали попасть в летящую мимо комету. Была проведена миссия Deep Impact, когда космический аппарат ударил по ядру кометы Tempel 1. В результате на комете образовался кратер, и учёные смогли изучить выброшенное из него вещество.

В 2022 году американская миссия DART продемонстрировала возможность изменить орбиту астероида. Космический аппарат ударил по малому околоземному астероиду Didymos & Dimorphos, и траектория объекта сместилась на небольшую величину. Это подтвердило, что попадание возможно, но для реальной защиты планеты такие изменения слишком малы, и одного удара недостаточно для предотвращения катастрофы.

Ещё один теоретический способ — применение ядерного оружия. Однако в вакууме космоса ударная волна практически не распространяется, и большая часть энергии заряда превратится в излучение, которое лишь слегка оплавит поверхность астероида. Для эффективности космический аппарат должен не просто попасть на поверхность, а углубиться в неё и потом взорваться. Кроме того, международные соглашения запрещают размещение ядерного и любого другого оружия массового поражения в космосе.

Медленное отклонение

Наиболее перспективным подходом при планетарной угрозе считается медленное, контролируемое отклонение астероида в течение длительного срока. Оно особенно эффективно для объектов, которые приблизятся к Земле через десятилетия. Можно использовать космический аппарат, оснащённый небольшими двигателями, которые будут толкать астероид, постепенно меняя его орбиту.

Ещё один вариант — гравитационный тягач, который создаёт притяжение между аппаратом и астероидом, что позволяет медленно корректировать траекторию объекта без разрушения. Преимущество метода мягкой силы заключается в том, что это контролируемый процесс, минимален риск разлома объекта, а эффект можно рассчитать намного точнее.

Лазеры

Ещё один гипотетический способ — использование лазерных технологий, чтобы дистанционно изменить орбиту астероида. Идея состоит в том, чтобы направлять мощный лазер на поверхность объекта. Испаряющаяся часть вещества постепенно изменяет траекторию астероида, как ракетное топливо. 

Однако чтобы лазер не терял своей мощности и не рассеивался в атмосфере Земли, его необходимо вывести в космос. К тому же потребуется орбитальная энергетическая станция, которая будет обеспечивать лазер постоянной мощностью. Это опять же может не соответствовать международным соглашениям, поэтому такой метод пока рассматривается только в теории.

Что будет, если астероид всё-таки упадёт на Землю

Последствия зависят от массы объекта, скорости и угла падения. Но можно представить себе примерный масштаб.

• Объект до ~300 м создаст разрушения локального или регионального масштаба. Например, диаметр знаменитого Челябинского метеорита — около 20 м.
• Объект от 500 м до 1 км способен вызвать серьёзные континентальные катастрофы. Энергия удара измеряется тысячами мегатонн, разрушения затронут огромные территории, а после падения возникнут цунами и массовые пожары. Отклонять такие объекты технически сложно, но теоретически возможно при большом запасе времени.
• Объект более 2 км — последствия планетарного масштаба. Катастрофа затронет климат: падение астероида поднимет гигантское количество пыли, которая закроет Солнце. Возможны глобальное похолодание, массовые пожары, цунами, а жизни на планете грозят серьёзные последствия. Так, например, считается, что астероид, упавший на Землю 66 миллионов лет назад, когда жили динозавры, был диаметром до 14 км. С такими объектами человечество на сегодняшний день физически не справится, даже если обнаружит их заранее. Но в будущем, возможно, мы найдём способ им противостоять.