NộI Dung
Chúng ta có thể làm bất cứ điều gì về một tiểu hành tinh được định sẵn để tấn công Trái đất không? Câu trả lời là, vâng, với điều kiện là nó đủ nhỏ và chúng ta có đủ thời gian để gửi tàu vũ trụ để làm chệch hướng nó. Như chúng ta sẽ thấy, thời gian cảnh báo chúng ta càng dài, tiểu hành tinh chúng ta sẽ có thể quản lý càng lớn. Nhiều khía cạnh của giảm thiểu tác động của tiểu hành tinh đã được tóm tắt trong Báo cáo tàu vũ trụ. Gần đây, NASA cũng đã hoàn thành một nghiên cứu và đang được quốc hội sử dụng để quyết định những bước nào Hoa Kỳ và các quốc gia khác có thể và nên thực hiện.
Các nhà thiên văn học đã dành rất nhiều thời gian để cố gắng tìm ra cách cứu Trái đất khỏi tác động của tiểu hành tinh. Trước tiên, bạn phải tìm tất cả các tiểu hành tinh, tính toán quỹ đạo của chúng và xem những hành tinh nào đến gần Trái đất một cách nguy hiểm. Một khi bạn biết quỹ đạo, bạn có thể tìm ra khi nào nó sẽ chạm. Điều này cho bạn biết bạn có bao nhiêu thời gian cảnh báo. Và cuối cùng, nếu bạn có thể tìm ra khối tiểu hành tinh, bạn có thể tính toán mức độ khó của bạn để đẩy nó để thay đổi quỹ đạo của nó vừa đủ để bỏ lỡ Trái đất. Ý tưởng của Hollywood về việc gửi một quả bom tới, thổi nó lên là không thực tế bởi vì các phương tiện phóng ngày nay có thể mang theo một quả bom đủ lớn. Ngoài ra, thay vì một cơ thể to lớn, bạn có thể sẽ có nhiều mảnh nhỏ hướng về Trái đất.
Tìm chúng
Tìm tiểu hành tinh tương đối dễ dàng. Người đầu tiên được Giuseppe Piazzi tìm thấy vào năm 1801. Một số đài quan sát hiện đang dành riêng cho việc tìm kiếm các tiểu hành tinh và theo dõi chúng (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS và những người khác). Vào thời điểm hiện tại, khoảng 80% các tiểu hành tinh có đường kính lớn hơn 1 km đã được tìm thấy. Không ai trong số chúng có quỹ đạo mang chúng đến mắt bò trên mặt đất. Vào năm 2004, một tiểu hành tinh có kích thước 250 m đã được phát hiện, dự kiến sẽ đi sát Trái đất vào ngày 13 tháng 4 năm 2029 (Thứ Sáu ngày 13!). Được đặt tên là Apophis, xác suất tác động của tiểu hành tinh là 1 trên 45000 và dự kiến sẽ giảm khi quỹ đạo được tinh chỉnh trong những năm tới. Tiểu hành tinh 1950 DA sẽ đến rất gần Trái đất vào năm 2880. Theo quan điểm về sự không chắc chắn trong quỹ đạo của nó, tác động vẫn là một khả năng.
Khi nói đến tác động của tiểu hành tinh, vấn đề kích thước. Các tiểu hành tinh có đường kính nhỏ hơn khoảng 10m là mối đe dọa nhỏ vì chúng sẽ vỡ hoặc cháy trong khí quyển. Những người có đường kính lớn hơn khoảng 5 km là quá lớn để chúng ta có thể làm bất cứ điều gì. Đây chỉ là ước tính vì nó là khối lượng, không phải đường kính là quan trọng. Một số tiểu hành tinh là đống đá vụn của người Hồi giáo, tập hợp lỏng lẻo của các cơ thể nhỏ hơn được giữ với nhau bởi trọng lực yếu của tiểu hành tinh. Những người khác là những tảng đá cứng, dày đặc như chondrites và bàn là. Nhưng đại khái, phạm vi kích thước quan trọng là từ 10 m đến 5000 mét đường kính. Vì vậy, hãy suy nghĩ về các tảng đá giữa kích thước của ngôi nhà của bạn và Mt. Rushmore.
Nếu một tiểu hành tinh được tìm thấy có tên Earth Earth được viết trên đó, có rất nhiều việc phải làm. Các quỹ đạo không được biết đến với độ chính xác vô hạn, luôn có những sự không chắc chắn nhỏ. Nó sẽ thực sự tấn công Trái đất hay nó sẽ vượt qua chúng ta một cách an toàn với vài nghìn km? (một vài nghìn km là rất, rất gần!) Trong khi một số nhà thiên văn học làm việc để thắt chặt độ chính xác của quỹ đạo, những người khác sẽ cố gắng đo khối lượng tiểu hành tinh.
Đo lường chúng
Đây là khó khăn. Ngay cả trong kính viễn vọng lớn nhất, hầu hết các tiểu hành tinh không là gì ngoài những điểm sáng trên bầu trời đêm. Chúng ta có thể nhìn thấy kích thước và cấu trúc thực tế của chúng, chỉ màu sắc và độ sáng của chúng. Từ những điều này và dự đoán về mật độ của tiểu hành tinh, chúng ta có thể ước tính khối lượng. Nhưng sự không chắc chắn là quá lớn để thực hiện một nhiệm vụ làm lệch hướng đáng tin cậy. Vì vậy, bước tiếp theo sẽ là gửi một tàu vũ trụ đến tiểu hành tinh để đo khối lượng của nó và các thuộc tính khác như hình dạng, mật độ, thành phần, tốc độ quay và độ kết dính. Đây có thể là máy bay hoặc tàu đổ bộ. Một nhiệm vụ như vậy cũng sẽ cung cấp thông tin quỹ đạo cực kỳ chính xác bởi vì tàu vũ trụ có thể hoạt động như một đèn hiệu hoặc đặt một bộ phát sóng vô tuyến trên tiểu hành tinh.
Làm chệch hướng tiểu hành tinh là phần khó, mặc dù vật lý khá đơn giản. Ý tưởng là để đẩy tiểu hành tinh và thay đổi quỹ đạo của nó một lượng nhỏ. Nó thường tấn công Trái đất với tốc độ khoảng 30 km / giây, mặc dù điều này phụ thuộc vào việc nó đi ngang, đầu hay từ phía sau. Nhưng hãy để Lừa lấy 30 km / s làm ví dụ.
Chúng ta biết bán kính Trái đất: 6375 km. Nếu chúng ta biết thời gian cảnh báo sẽ tác động đến mức nào - giả sử là 10 năm - thì tất cả những gì chúng ta phải làm là tăng tốc hoặc làm chậm tiểu hành tinh 6375 km / 10 năm, hoặc khoảng 2 cm / giây. Một tiểu hành tinh có đường kính 1 km nặng khoảng 1,6 triệu tấn. Để thay đổi tốc độ của nó thêm 2 cm / s cần nhiều hơn 3 megatons năng lượng.
An toàn phụ thuộc vào việc tìm kiếm các tiểu hành tinh càng sớm càng tốt. Rõ ràng, bạn càng có nhiều thời gian cảnh báo, bạn càng dễ dàng thực hiện thay đổi vì bạn không cần phải cố gắng hết sức. Hoặc bạn có thể trì hoãn việc đẩy trong khi bạn tinh chỉnh quỹ đạo hoặc phát triển công nghệ. Ngoài ra, thời gian cảnh báo ngắn có nghĩa là bạn phải bận rộn và cố gắng hết sức có thể. Cảnh báo sớm là cách tiếp cận tốt nhất. Như câu nói, "Một mũi khâu kịp thời tiết kiệm chín."
Sao chổi là lá bài hoang dã của trò chơi tác động trên mặt đất. Chúng thường chỉ được phát hiện vài tháng trước khi tiếp cận hệ mặt trời bên trong. Với đường kính vài km và tốc độ lên tới 72 km / giây, chúng là một mối đe dọa không thể kiểm soát. Với ít hơn một vài năm cảnh báo, có lẽ sẽ không đủ thời gian để thực hiện một nhiệm vụ làm chệch hướng.
Tàu vũ trụ đã cố tình đâm vào hạt nhân của sao chổi Tempel 1 với tốc độ khoảng 10 km / s. Đây là kết quả. Ngày 4 tháng 7 năm 2005. Hình ảnh NASA.
Làm chệch hướng họ
Có một số cách để làm chệch hướng các tiểu hành tinh, mặc dù chưa có cách nào được thử. Các phương pháp tiếp cận được chia thành hai loại - các bộ làm lệch hướng xua đuổi tiểu hành tinh ngay lập tức hoặc trong vài giây, và làm chậm các bộ làm lệch hướng đẩy áp dụng một lực yếu vào tiểu hành tinh trong nhiều năm.
Làm lệch hướng bốc đồng có hai loại: bom và đạn. Cả hai đều nằm trong khả năng công nghệ hiện tại. Bằng cách đặt bom trên hoặc gần tiểu hành tinh, vật chất được thổi từ bề mặt. Các tiểu hành tinh quay lại theo hướng ngược lại. Một khi khối lượng tiểu hành tinh được biết đến, thật dễ dàng để tìm ra mức độ lớn của một quả bom để sử dụng. Các thiết bị nổ lớn nhất mà chúng ta có là bom hạt nhân. Chúng là phương tiện cung cấp năng lượng mạnh mẽ và đáng tin cậy nhất và do đó độ lệch hạt nhân là phương pháp được ưa thích. Bom hạt nhân mạnh hơn hàng trăm ngàn lần so với cách tiếp cận tốt nhất tiếp theo; đạn.
Cách tiếp cận của đội đầu đạn cũng rất đơn giản. Một viên đạn tốc độ cao được đâm vào tiểu hành tinh. Hiện tại chúng tôi có công nghệ gửi một viên đạn nặng vài tấn vào một tiểu hành tinh. Nếu tốc độ đủ cao, cách tiếp cận này có thể mang lại lực đẩy lớn hơn nhiều lần so với những gì sẽ xảy ra do tác động một mình bởi vì vật chất sẽ được thổi ra khỏi tiểu hành tinh theo cách tương tự như một quả bom. Trên thực tế, cách tiếp cận viên đạn - làm lệch hướng động lực học như tên gọi của nó - thực sự đã được thử theo cách gián tiếp. Vào năm 2005, tàu vũ trụ NASA Impact Deep Impact đã cố tình di chuyển vào con đường của sao chổi Tempel 1. Mục đích là để đục một lỗ trên sao chổi và xem những gì xuất hiện. Va no đa hoạt động. Mặc dù sự thay đổi trong vận tốc sao chổi quá nhỏ để đo lường, nhưng kỹ thuật này đã chứng minh rằng chúng ta có thể theo dõi và nhắm mục tiêu thành công một tiểu hành tinh.
Đẩy chậm chủ yếu là khái niệm tại thời điểm này. Chúng bao gồm: động cơ ion, máy kéo trọng lực và trình điều khiển khối lượng. Ý tưởng là vận chuyển thiết bị đến tiểu hành tinh, hạ cánh và gắn vào nó, sau đó đẩy hoặc kéo liên tục trong nhiều năm. Động cơ ion và trình điều khiển khối lượng bắn vật liệu ở tốc độ cao từ bề mặt. Như trước đây, tiểu hành tinh thu lại. Một máy kéo trọng lực là một khối được kiểm soát nổi bật khỏi tiểu hành tinh bằng cách sử dụng một cái gì đó giống như một máy đẩy ion. Khối lượng của máy kéo kéo tiểu hành tinh bằng trọng lực riêng của nó. Ưu điểm của tất cả các máy đẩy chậm là khi tiểu hành tinh được di chuyển, vị trí và tốc độ của nó có thể được theo dõi liên tục và do đó có thể thực hiện chỉnh sửa nếu cần thiết.
Hình ảnh NASA với các chỉnh sửa minh họa.
Gắn một cái gì đó vào một tiểu hành tinh là khó khăn vì trọng lực cực kỳ yếu và các đặc tính bề mặt có thể không được biết đến. Làm thế nào bạn sẽ gắn một máy vào một đống cát? Hầu hết các tiểu hành tinh đều quay và do đó, người đẩy sẽ quay xung quanh và hiếm khi được chỉ đúng hướng. Nó cũng sẽ phải xoay với tiểu hành tinh và điều này cần nhiều năng lượng. Trong khi máy kéo trọng lực không bị những nhược điểm này, nó cần một nguồn năng lượng ổn định. Tất cả các thiết bị này là phức tạp. Chúng phải được cung cấp năng lượng, điều khiển và chế tạo để hoạt động từ xa trong không gian liên tục trong nhiều năm, một trật tự rất cao.
Chúng tôi đã chứng minh rằng động cơ ion có thể hoạt động trong ít nhất vài năm trong không gian, nhưng cho đến nay, động cơ ion không có đủ lực để làm chệch hướng một tiểu hành tinh đang đe dọa trừ khi có thời gian cảnh báo cực kỳ dài. Mặt trái của thời gian cảnh báo dài là sự không chắc chắn trong quỹ đạo của tiểu hành tinh làm cho không thể chắc chắn nó sẽ đâm vào Trái đất. Có một vài khái niệm đẩy chậm ra xa: sơn màu trắng của tiểu hành tinh và để ánh sáng mặt trời gây áp lực bức xạ; đặt một tia laser vào quỹ đạo và bắn nó nhiều lần; đẩy một tiểu hành tinh nhỏ hơn đủ gần để làm chệch hướng nó. Tuy nhiên, khi các nhà thiên văn học chạy các con số, các ý tưởng không thuộc bất kỳ hệ thống thực tế nào.
Các nhà thiên văn học không phải là những người duy nhất lo lắng về các tác động của tiểu hành tinh. Các chính trị gia, các tổ chức ứng phó khẩn cấp và Liên Hợp Quốc đều quan tâm. Nếu chúng ta phải làm chệch hướng một tiểu hành tinh, ai sẽ trả tiền cho nó? Ai sẽ thực sự phóng tàu vũ trụ? Nếu bom hạt nhân là cách chắc chắn nhất để làm chệch hướng tiểu hành tinh, chúng ta có phải giữ bom hạt nhân trên tay không? Các quốc gia khác sẽ tin tưởng Mỹ, Israel, Nga hay Ấn Độ để đưa vũ khí hạt nhân vào vũ trụ, ngay cả cho một nhiệm vụ nhân đạo? Điều gì sẽ xảy ra nếu tiểu hành tinh hướng đến Geneva và chúng ta chỉ có phương tiện để thay đổi vị trí tác động thêm 1000 km. Chúng ta chọn hướng nào và ai quyết định? Chúng ta có thể chắc chắn thực hiện một sự thay đổi chính xác với các công nghệ làm lệch chưa được kiểm tra?
Nếu việc tấn công tiểu hành tinh là không thể tránh khỏi, chúng ta phải làm gì? Nếu chúng ta biết nơi nó sẽ tấn công, chúng ta có di tản người dân khỏi khu vực không? Chúng ta di chuyển chúng bao xa? Nếu các mảnh vụn tác động vẫn còn trong khí quyển, làm mát toàn cầu có thể xảy ra. Ai chịu trách nhiệm cung cấp thực phẩm thế giới? Nếu nó sẽ tấn công trong đại dương, sóng thần sẽ lớn đến mức nào? Làm thế nào chúng ta có thể chắc chắn rằng sự tàn phá mà chúng ta dự đoán là chính xác hoặc chúng ta đã không bỏ qua điều gì? Có lẽ điều đáng lo ngại nhất, các tác động của tiểu hành tinh là một loại thảm họa hoàn toàn mới: làm thế nào để chúng ta chuẩn bị cho sự hủy diệt (nói) miền đông nước Mỹ khi chúng ta có 20 năm cảnh báo?
Những câu hỏi này và những câu hỏi khác đang được thảo luận ngày hôm nay trong các cuộc họp khoa học trên toàn thế giới. May mắn thay, cơ hội thậm chí một tiểu hành tinh nhỏ đâm vào Trái đất trong tương lai gần là rất nhỏ.
Tìm hiểu thêm: Các tiểu hành tinh gần trái đất: Chúng là gì và chúng đến từ đâu?
David K. Lynch, Tiến sĩ, là một nhà thiên văn học và nhà khoa học hành tinh sống ở Topanga, CA. Khi không quanh quẩn với lỗi của San Andreas hoặc sử dụng kính viễn vọng lớn trên Mauna Kea, anh chơi trò nghịch ngợm, thu thập rắn chuông, thuyết trình công khai về cầu vồng và viết sách (Màu sắc và Ánh sáng trong Tự nhiên, Nhà xuất bản Đại học Cambridge) và các bài tiểu luận. Cuốn sách mới nhất của Tiến sĩ Lynchs là Hướng dẫn thực địa về đứt gãy San Andreas. Cuốn sách chứa mười hai chuyến đi một ngày dọc theo các phần khác nhau của lỗi và bao gồm nhật ký đường từng dặm và tọa độ GPS cho hàng trăm tính năng lỗi. Khi điều đó xảy ra, ngôi nhà Daves đã bị phá hủy vào năm 1994 bởi trận động đất 6,7 độ richter.