Hvis du blev forfulgt af en morder, ville du prøve at stoppe ham eller hende, ret? Lad os nu sige, at din morder er en rumsten formet som en Idaho spud. Hvad ville du gøre ved det? Interessant nok, oddsen for at du bliver myrdet af en galning er omkring en ud af 210 [kilde:Bailey]. Oddsen for at blive dræbt af en kosmisk kartoffel er en anelse lavere - cirka en ud af 200, 000 til 700, 000 i løbet af din levetid, afhængigt af hvem der foretager beregningen [kilder:Bailey, Flette]. Men her er gnidningen:Ingen enkeltperson - ikke engang en så ond som Hitler - kunne udslette hele menneskeheden. En asteroide kunne. Hvis en sten på kun 10 kilometer på tværs ramte vores smukke, blå verden, det ville være adiós muchachos for hver eneste af os [kilde:Plait].
Så, det er fornuftigt at stoppe en asteroide fra at blinde jorden men er det overhovedet muligt? Og hvis det er muligt, har vi råd til det? Svaret på det første spørgsmål kan overraske dig, fordi der er, faktisk, mange forskellige måder at modarbejde en rumsten. (Ingen sagde nogensinde, at de var kloge.) Hvor meget det kan koste, er i bedste fald usikkert. Penge, imidlertid, burde ikke være den største bekymring, når du taler om menneskehedens overlevelse. Så lad os smide det spørgsmål ud af vinduet og fokusere på de 10 bedste måder at stoppe en dræber asteroide, uanset hvor skøre (eller dyre) de ser ud på papiret.
Først op, vi har en løsning baseret på afprøvet og sand koldkrigsteknologi:atomvåben.
IndholdAtomvåben er muligvis ikke originale, men de er en kendt enhed, og som resultat, et logisk valg, hvis du skal sprænge en kampesten til grunde. Denne supermachotilgang indebærer at smække et atomsprænghoved ind i en asteroide, der nærmer sig. Der er kun ét problem:Et direkte slag på et stort objekt kan kun bryde det i flere mindre stykker (husk "Deep Impact"?). En bedre mulighed kan være at detonere et sprænghoved nær asteroiden, lad varme fra eksplosionen brænde den ene side af klippen. Når materialet fordamper fra overfladen, asteroiden ville accelerere i den modsatte retning - lige nok (krydsede fingre) til at styre den væk fra Jorden.
Hvis eksplosioner ikke er din ting, men du vil stadig ramme noget, så vil du sætte pris på en anden teknik kendt som kinetisk påvirkning af nedbøjning . Den "kinetiske" refererer i dette tilfælde til kinetisk energi, som alle bevægelige objekter har og universet bevarer. Men vi går foran os selv. Vend siden for at lære, hvordan billardkugles opførsel bare kan redde vores planet.
Hvis du nogensinde har spillet pool, så ved du om kinetisk energi , som er energien i besiddelse af ethvert objekt i bevægelse. Den kinetiske energi af en slået købold er, hvad der overføres til andre bolde på bordet. Astronomer mener, at det samme princip kan aflede en jordbunden asteroide. I dette tilfælde, cue -bolden er et ubemandet rumfartøj, der ligner sonden, der blev brugt i NASA's Deep Impact -mission (ikke at forveksle med filmen). Massen af Deep Impact -fartøjet var kun 816 pund (370 kg), men det bevægede sig virkelig, virkelig hurtig - 10 kilometer i sekundet [kilde:NASA].
Kinetisk energi afhænger af både objektets masse og hastighed, så en lille genstand, der bevæger sig hurtigt, har stadig meget energi. Da missionsingeniører slog Deep Impact -sonden i overfladen af Tempel 1 -kometen i 2005, det var beregnet til at levere 19 gigajoules kinetisk energi. Det svarer til 4,8 tons TNT, nok til at flytte kometen nogensinde så lidt i sin bane [kilde:NASA].
Astronomer søgte ikke at ændre Tempel 1's bane, men de ved nu, at det kunne lade sig gøre, skulle en asteroide eller komet sætte sine seværdigheder på Jorden. Selv med en succes under deres bælte, videnskabsfolk anerkender den enorme udfordring ved en sådan mission. Det er ligesom at ramme en hurtig kanonkugle med en fartkugle. Et forkert træk, og du kan gå glip af dit mål helt eller ramme det off-center, får det til at vælte eller revne i stykker. I 2005, Det europæiske rumagentur kom med Don Quijote -konceptet for at forbedre oddsene for en kinetisk impactor -mission (se sidebjælken).
Du kan klassificere atomvåben eller kinetiske påvirkninger som øjeblikkelige tilfredsstillelsesløsninger, fordi deres succes (eller fiasko) ville være umiddelbart synlig. Mange astronomer, imidlertid, foretrækker at tage den lange visning, når det kommer til asteroidebøjning.
Hidalgo, Sancho og Don QuijoteOverlad det til Europa for at flette stor litteratur med stor indflydelse. Det Europæiske Rumagenturs antagelse af en kinetisk påvirkningsanordning kaldes Don Quijote og opfordrer til to rumfartøjer - en orbiter ved navn Sancho og en nedslagsdriver ved navn Hidalgo. Sancho ville først ankomme til morderens asteroide, få grunden til at ligge og sende detaljer tilbage til Hidalgo. Slæbende bag sin ledsager, Hidalgo ville ankomme med al den intelligens, den havde brug for for at finde en strejke.
Elektromagnetisk energi produceret af solen anvender tryk på ethvert objekt i solsystemet. Astronomer kalder det gerne solenergi , eller stråling , tryk og har længe troet, at denne energistrøm kunne være en kilde til fremdrift til raketter. Bare spænd nogle sejl på et rumfartøj, lad dem fange et par stråler, og det geniale fartøj vil langsomt, lidt efter lidt, øge hastigheden, når indkommende fotoner overfører deres momentum til sejlet. Kunne noget lignende virke på en asteroide? Det mener et par forskere. Forudsat at du havde lidt tid - vi taler årtier her - kan du spænde nogle solsejl på en asteroide, gør lidt hug og styr klippen væk fra Jorden.
Selvfølgelig, selv Bruce Willis er måske ikke ekstrem nok til at lande på en klump af sten og forsøge at omdanne den til en kosmisk sejlbåd. En anden mulighed ville være at pakke asteroiden ind i folie eller belægge den med stærkt reflekterende maling. Hver løsning ville have den samme effekt som et solsejl, udnytte energien fra indkommende fotoner. Så igen, hvem vil prøve at vikle folie omkring en kæmpe kartoffel, der rejser, sige, med 25 kilometer i sekundet [kilde:Jessa]? Eller bære et par millioner liter maling ud i rummet?
Heldigvis der er en anden solcentreret løsning, der måske ikke virker så skør.
Du kender puffballs, ret? De er de små runde svampe, vi ofte ser på marker og skove, der formerer sig ved at frigive sporer gennem et udgangshul på forsiden. Prik en frisk puffball, og du vil se sort røg skyde ud i en jet.
Underligt nok, astronomer tror, at de kan få en asteroide til at gøre det samme, dog ikke ved at stikke det. I stedet, de forestiller sig at parkere en ubemandet sonde i kredsløb omkring en krænkende sten, derefter sigte en laser mod objektets overflade. Når laseren opvarmer det stenede underlag, damp og andre gasser vil bryde ud i jetfly i hurtig bevægelse. Ifølge Newtons bevægelseslove, hvert gasudbrud anvender en lille kraft i den modsatte retning. Varm asteroiden længe nok, og du får det til at hvæse som en tekande og bevæge sig, centimeter for centimeter, ud af sin oprindelige kurs.
Nogle ser laseren som den begrænsende faktor i dette scenario. Hvad hvis det ikke kan trække nok strøm til at opretholde langtidsopvarmning? Du kan bevæbne sonden med en række spejle. Når du får rumfartøjet i kredsløb omkring asteroiden, du folder simpelthen spejlene ud og orienterer dem, så de retter en stråle af koncentreret sollys mod objektets overflade. Dette giver den nødvendige opvarmning uden behov for en kraftfuld laser.
Så igen, hvorfor ikke bruge det kredsende rumfartøj uden alle tricks og gimmicks? Har den ikke masse og, som resultat, tyngdekraft? Og trækker tyngdekraften ikke på genstande i nærheden? Hvorfor, Ja, Sir Isaac, det gør det.
Hvert objekt i universet, endda noget så lille som en sten, har tyngdekraften. Du kan ikke mærke en grunds tyngdekraft, fordi dens masse er så lille, men den er der stadig trækker sig væk fra alt, hvad der kommer tæt på. Den tætte del er vigtig, fordi tyngdekraften også er relateret til afstanden, der adskiller to objekter. Jo tættere de er, jo større tyngdekraftsattraktion.
Et rumfartøj, der zipper gennem solsystemet, følger de samme principper, udøver et tyngdekraftstræk direkte proportional med dens masse og omvendt proportional med afstanden mellem den og et andet objekt. Nu, sammenlignet med en asteroide, som kan have massen af Mount Everest, et rumfartøj er ret ubehageligt, men dens tyngdekraft kan stadig få ting til at ske. Faktisk, hvis du placerer en ubemandet sonde i en tæt bane omkring en asteroide, det vil trække så lidt på klippen. Over en periode på 15 år eller mere, denne næsten uendelige slæbebåd kunne aflede asteroidens bane lige nok til at beskytte Jorden mod et grimt slag [kilde:BBC News].
Astronomer omtaler dette som en gravitationstraktor og synes, det er en levedygtig løsning - så længe de ved om en potentiel kollision år i forvejen. Tidlig opdagelse er lige så afgørende for den næste idé på listen.
Hvis tyngdekraftstraktorkonceptet virker for delikat og prisset, du er heldig. Et par forskere foreslår en anden måde at gøre brug af et rumskib, der ikke kræver at smække det ind i en asteroide eller komme ind i en passiv bane. De studerede travle havne her på Jorden og observerede, hvordan slæbebåde dytter store skibe op til kajen. Derefter udviklede de et asteroide-afbøjningsscenario ved hjælp af en lignende teknik.
Sådan fungerer det:Først, du bygger et specielt skib med kraftfulde plasmamotorer og en række radiatorpaneler til at sprede varme fra de indbyggede atomreaktorer. Når du er blevet advaret om en trussel, du starter skibet og flyver det til den krænkende asteroide. Derefter letter du rumtrækket tæt på den stenede overflade og fastgør fartøjet ved hjælp af flere segmenterede arme. Endelig, du går let på gashåndtaget og starter langsomt, blidt skub. Hvis alt går godt, 15 til 20 år med at skubbe i retning af asteroidens orbitale bevægelse vil aflede den lige nok til at undgå en katastrofe [kilde:Schweickart].
Stadig ikke overbevist? Tag derefter din luffe og fortsæt med at flytte til den næste side.
Kan du huske de baseball -pitchemaskiner, du stod overfor, da du var barn? De havde et fremføringsrør og en hjulsamling til at skyde boldene ud med 80 til 97 kilometer i timen. Ville det ikke være fantastisk, hvis du kunne opsætte en pitchemaskine på en asteroide? For ikke at tage slagpraksis, men for at redde verden?
Så skørt som det lyder, astronomer har en idé om at gøre netop det. De kalder deres maskine a massechauffør , men det fungerer på samme måde. Det øser sten fra overfladen af en asteroide og smider dem ud i rummet. For hvert kast, maskinen anvender en kraft på klippen, men klippen, takket være Newtons handlingsreaktionslov, anvender en kraft tilbage på maskinen - og på asteroiden. Kast et par hundrede tusinde sten, og du vil faktisk flytte asteroidens bane.
Selvfølgelig, konceptet har opfordret til en del kritik. Hvordan får du massechaufføren på asteroiden? Og hvordan holder du det drevet? En pitchemaskine tilsluttes en elektrisk forsyning, men forlængerledninger er svære at klare ude i rummet. Og hvad hvis den darn bryder sammen? Der er muligvis ikke en lettelseskande til rådighed for at afslutte spillet.
Måske er baseball den forkerte sport. Måske tilbyder en anden baggårdsfavorit en bedre løsning.
Underholder dig selv, indtil verden enderIngen, REM, vi har det slet ikke godt, men vi kan lige så godt få nogle bøger og svirpe ind, mens vi venter. Her er nogle (ikke-eskapisme) valg:
I 2009, en doktorand ved North Carolina State University foreslog en ny asteroide-afbøjningsteknik i sin afhandling. Dette var ideen:Fastgør den ene ende af en tøjring til en asteroide og den anden ende til en massiv vægt kendt som en ballast . Ballasten fungerer som et anker, ændre asteroidens tyngdepunkt og aflede dets bane i løbet af 20 til 50 år, afhængigt af størrelsen på den sten, der flyttes og ballastens vægt.
Eleven udarbejdede ikke alle detaljer, men han vurderede, at bindingen skulle være et sted mellem 621 miles og 62, 137 miles (1, 000 og 100, 000 kilometer) lang. Han foreslog også en halvmåneformet fastgørelsesbjælke, der ligner dem, der findes på globus. Dette ville gøre det muligt for asteroiden at rotere uden at snøre tetheren (ingen kan lide en sammenfiltret tøjre).
Nu, hvis du synes, det lyder bare for skørt til at fungere, du bør vide, at astronomer har omfavnet rumtøj i årevis. Faktisk, NASA har brugt dem med succes på flere missioner til at flytte nyttelast i Jordens kredsløb. Fremtidige missioner kræver levering af materiale til månen ved at aflevere nyttelast på tværs af en række tøjre.
Stadig, et tether- og ballastsystem, ligesom de fleste løsninger i vores nedtælling, kræver tid. Og tiden kræver tidlig opsporing. Som vi ser næste gang, asteroiddetektion kan være langt vigtigere end afbøjning.
Når det kommer til asteroider, du vil være som Rolling Stones og lægge tid på din side (ja, du gør). Heldigvis der bliver taget skridt til at undersøge og opdage genstande nær Jorden , eller NEO'er .
NASA adresserer NEO -afsløring gennem to undersøgelser, der er pålagt af den amerikanske kongres. Den første, kendt som Spaceguard Survey, søger at opdage 90 procent af NEO'er 1 kilometer (0,621 miles) i diameter. Kongressen havde fastsat den oprindelige frist som 2008, men arbejdet fortsætter, mens astronomer bliver ved med at opdage og lære mere om disse gådefulde klipper. Den anden undersøgelse, George E. Brown Jr., Near-Earth Object Survey, søger at opdage 90 procent af nær-jord-objekter, der er 140 meter i diameter eller større inden 2020. Begge undersøgelser er afhængige af kraftfulde teleskoper til gentagne gange at scanne store områder af himlen.
Fra marts 2012, disse teleskoper havde opdaget 8, 818 nær-jordgenstande. Næsten 850 af disse NEO'er var asteroider med en diameter på cirka 1 kilometer eller større. Næsten 1, 300 blev mærket som potentielt farlige asteroider , eller PHA'er . PHA'er skal være mindst 150 meter brede og skal være inden for 7,48 millioner kilometer fra Jorden [kilde:NASA]
Nu, hvis du er tilbøjelig til at gå i panik, husk at nøgleordet er "potentielt". Ikke alle rumklipper, der nærmer sig jorden, vil påvirke. Stadig, det er et nøgternt tal, især når du indser, at solsystemet sandsynligvis indeholder hundredtusinder, eller endda millioner, af asteroider. Hvor mange har vi bare ikke set? Og hvor mange vil gå ubemærket hen, indtil det er for sent?
Mens vi kæmper med det sidste spørgsmål, vi må se en hård virkelighed i øjnene:På trods af vores bedste indsats, en katastrofal indvirkning kan være i Jordens fremtid. Næste, vi overvejer et par civile forsvarsstrategier, der kan være nødvendige, hvis en asteroide banker på.
Så, tetheren på dit tether-and-ballast-system blev sammenfiltret. Tyngdekraftstraktoren var ikke bygget Ford-hård. Hvad gør du nu ved den morderiske asteroide, der tapper mod Jorden? Godt, hvis du prøvede en af de netop nævnte afbødningsstrategier, asteroiden er sandsynligvis (a) stor og (b) langt væk. Det giver dig lidt tid til at forberede dig på effekt, selvom du ikke har nogen historisk præcedens for at levere bedste praksis.
Faktisk, mange astronomer peger på fiktive beretninger - "On the Beach" af Nevil Shute, for eksempel - som det bedste kildemateriale om, hvad vi kan gøre, og hvordan vi kan klare os i en sand global katastrofe. Klart, astronomer ville forsøge at finde ud af, hvor asteroiden ville ramme, så jord-nul-områder kunne evakueres, og regeringer ville forsøge at bygge underjordiske bunkers, opbevar mad og vand, indsamle dyre- og plantearter, og skærpe op for den globale finansielle, elektronisk, sociale og retshåndhævende infrastrukturer. Virkningen af en mindre asteroide - sig f.eks. en omkring 300 meter bred - kan ødelægge et område på størrelse med en lille nation. Men en sten større end 1 km bred ville påvirke hele verden. En sten større end 3 kilometer ville afslutte civilisationen [kilde:Chapman].
Tsunamier, brandstorme og jordskælv kan forårsage yderligere skade. Uanset hvad - påvirkning i havet eller land - offentlige embedsmænd har muligvis kun dage eller timer til at evakuere stærkt befolkede områder. Millioner af liv ville sandsynligvis gå tabt.
I betragtning af disse scenarier, du kan se, hvorfor regeringer rundt om i verden er så interesserede i at holde asteroider langt fra vores biosfære. Du kan også se, hvorfor dollars ikke altid driver beslutninger - fordi omkostningerne ved fiasko langt overstiger omkostningerne ved selv det mest udførlige afbøjningskoncept.
Land eller hav?Selv en lille, 300 meter asteroide betyder ballade. Hvis det ramte havet, en episk tsunami på mindst 10 meter høj ville skylle over kystområderne, med opfølgende bølger, der øger elendigheden. Tsunamien i december 2004 i Sydøstasien kan tjene som et eksempel, selvom en asteroideinduceret flodbølge måske opfører sig ganske uventet.
Hvis klippen ramte land, det ville grave et krater ud på 1,86 til 2,49 miles (3 til 4 kilometer) på tværs og dybere end Grand Canyon. Alt inden for en radius af 50 kilometer fra eksplosionen ville blive ødelagt [kilde:Chapman].
Læs mereFor et par år siden, Jeg så et tv -program om den øgede kontakt mellem mennesker og hajer. Der var et fantastisk skud, der holdt fast i mig:Det viste en luftfoto af svømmere lige ved kysten af Nags Head, og, uden at vide dem, hundredvis af hajer svømmede i nærheden. Man kunne se deres skygger blandt badegæsterne, mørkt og skummelt. Havde folk i vandet vidst, hvad der lurede i nærheden, de ville have været på stranden på få sekunder. Jeg har det på samme måde med NASAs NEO -detekteringsprogram. Er vi bedre stillet til at vide, at alle de sten er derude, kredser om os som hajer? Nogle gange virker det bedre at være den uvidende bodysurfer, der svømmer i uvidende lyksalighed.
Sidste artikelSådan fungerer rumregulering
Næste artikelSådan piloteres et stjerneskib