Kategorie
Kosmologia

Przemieszczanie planetoid

Przemieszczanie planetoid

Tak więc dobrą wiadomością jest to, że martwić się musimy jedynie kilkoma tysiącami małych planetoid, o sile uderzenia kilkuset milionów kiloton każda, plus kilkoma milionami mniejszych kamieni, o sile uderzenia od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy kiloton. Ponieważ żadna instytucja nie ubezpiecza od uderzenia meteorytu, Kongres USA uznał zagrożenie za dostatecznie poważne, by wysupłać kilka milionów dolarów na program NEOPO (Near-Earth Object Program Office), prowadzony przez NASA. Jego celem jest rejestrowanie i systematyczne śledzenie wszystkich potencjalnie niebezpiecznych pocisków. Wyposażeni w kilka małych i przestarzałych teleskopów, ludzie z NEOPO będą potrzebowali kilku dziesięcioleci, by skatalogować główne zagrożenia. Prawdopodobnie mamy na to czas. Mniejsze, stumetrowe obiekty o niszczycielskiej sile kilkuset bomb wodorowych nie zostaną jednak dostrzeżone. To poważna wada programu, gdyż mniejsze ciała uderzają znacznie częściej niż wielkie planetoidy-zabójcy. Poza tym gdyby małe obiekty zostały dostrzeżone, mielibyśmy znacznie więcej szans na skuteczne wytrącenie ich z orbity. Co prowadzi do pytania za 64 tysiące dolarów: jeżeli odkryjemy zmierzającą ku nam wielką planetoidę, co możemy zrobić?

Jest kilka możliwości, które można rozważyć. Oto one:

1. Siedzieć nic nie robiąc i umrzeć. To tradycyjne podejście, które koniecznie trzeba zmienić.

2. Ewakuować Ziemię. Jeszcze przez długi czas będzie to niewykonalne technicznie, zawsze natomiast będzie niepożądane.

3. Usunąć Ziemię z drogi planetoidy. Zabawna opcja, lecz jest to technicznie niewykonalne.

4. Zniszczyć planetoidę przed zderzeniem. To nie zadziała. Z naszą bronią prawdopodobnie nie udałoby nam się zniszczyć nawet kilometrowego ciała, lecz nawet gdybyśmy mogli tego dokonać, nic by to nie dało. Uderzając w Ziemię, fragmenty wyrządziłyby prawie tyle samo szkód, co meteoryt w jednym kawałku.

5. Wybić planetoidę z jej toru tak, żeby minęła Ziemię. Trudne, lecz w zasadzie wykonalne. Dlatego właśnie ta opcja najbardziej zainteresowała ludzi zajmujących się problemem.

Jak wytrącić nadlatującą planetoidę z orbity? Tak brzmiał temat konferencji, która odbyła się w styczniu 1992 roku w Laboratorium Narodowym Los Alamos. Większość technicznych rozwiązań została zaproponowana przez osoby związane z projektami zaawansowanych głowic termojądrowych (pracownicy Los Alamos i Livermore), więc w sposób naturalny dyskusja skupiła się na możliwościach wykorzystania tego typu urządzeń. Przez to niektórzy okrzyknęli całą grupę zbiorowiskiem wielbicieli i producentów bomb, którzy usiłują utrzymać się w interesie po rozpadzie Związku Radzieckiego. To nie jest jednak sprawiedliwy osąd. Broń jądrowa to bez dwóch zdań najpotężniejsza broń, jaką dysponuje obecnie ludzkość. Z pewnością więc nie jest rzeczą niemądrą użycie jej przy planowaniu obrony Ziemi przed planetoidami, a przynajmniej przebadanie tej możliwości. Zajmijmy się tym i my.

Weźmy dla przykładu planetoidę o średnicy kilometra, która leci w kierunku Ziemi z typową prędkością, czyli około 16 kilometrów na sekundę (km/s). Jest wiele różnych typów planetoid. Niektóre zbudowane są z żelaza i niklu – twarde jak stal. Inne zbudowane są z kamienia. Jeszcze inne ze słabszych materiałów węglopochodnych albo nawet z lodu. Przyjmijmy, że nasz obiekt jest kamienny, gdyż właśnie takie planetoidy najczęściej spotykamy w pobliżu Ziemi, poza tym gęstość takiego ciała ma wartość pośrednią między gęstością planetoidy żelaznej a węglowej czy lodowej. W takim wypadku nasza planetoida będzie mieć masę około 2,5 biliona kilogramów (2,5 miliarda ton). Załóżmy, że wysyłamy dziesięciomegatonową głowicę termojądrową i odpalamy ją tuż przy powierzchni planetoidy, by wybić ją w ten sposób z trajektorii. Bomba ma masę około 10 ton i uwalnia 4 x 1016 dżuli (11 terawatogodzin) energii. Jeżeli cała ta energia zmieni się w energię kinetyczną (czy bez strat spowodowanych promieniowaniem), fragmenty bomby zostaną wyrzucone ze średnią prędkością 2,8 miliona metrów na sekundę. Całkowity impuls wytworzony przez bombę wyniesie 28 miliardów kg m/s, z czego jedna czwarta wpłynie na planetoidę i tor jej lotu. Prędkość planetoidy zostanie zmieniona o (7 x 109 kg m/s) / (2,5 x 1012 kg) = 0,0028 m/s. Ziemia ma średnicę około 12 800 kilometrów, więc musimy odchylić trajektorię planetoidy co najmniej o tę wartość, by uniknąć kolizji. Dzieląc 12 800 km przez 0,0028 m/s (pierwsze przybliżenie w równaniach zmiany trajektorii, które jest dostatecznie dokładne na potrzeby naszych obliczeń), otrzymujemy, że bomba musiałaby zostać odpalona 4,6 miliarda sekund, czyli 145 lat, przed zderzeniem, aby wybić planetoidę z kursu kolizyjnego. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że nie będziemy mieli aż tyle czasu.

Można by uzyskać zdecydowanie większą zmianę prędkości, gdyby głowicę zaopatrzyć w specjalnie skonstruowany czubek i wystrzelić z dużą prędkością, tak by wbiła się w grunt przed detonacją. Oczywiście, takie rozwiązanie nie jest możliwe w wypadku planetoidy zbudowanej z żelaza i niklu. Nawet w wypadku zwykłej, kamiennej planetoidy, lecz zawierającej skupiska metali, mogłoby się okazać, że bomba ulegnie zniszczeniu podczas uderzenia w powierzchnię i nie dojdzie do eksplozji. Gdyby jednak planetoida składała się w całości z kamienia lub, jeszcze lepiej, ze skał zawierających węgiel prawdopodobnie dałoby się uzyskać za pomocą tej metody całkiem niezłe wyniki. W takim wypadku 4 x 1016 dżuli energii uwolnionych przy eksplozji zostałoby zaabsorbowane nie przez 10 ton materii, lecz przez znacznie więcej, może nawet 1000 ton. Prędkość charakterystyczna wyrzuconej masy byłaby 10 razy mniejsza w porównaniu z poprzednimi obliczeniami, lecz ponieważ wyrzucone zostaje 100 razy więcej masy, w rezultacie otrzymujemy 10 razy większy impuls. Tak więc przy tym wariancie czas potrzebny na pozbycie się problemu ulega skróceniu do 14,5 roku. A gdyby energia bomby została w jakiś sposób zaabsorbowana przez 100 tysięcy ton masy planetoidy, czas skróciłby się do 1,45 roku.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *