ИССЛЕДОВАНИЕ  КОСМИЧЕСКОЙ  БЕЗОПАСНОСТИ  НАШЕЙ  ПЛАНЕТЫ

Карписонова  Ирина  Владимировна

студент  1  курса  ЮТИ  ТПУ,  г.  Юрга

E-mail: 

Теслева  Елена  Павловна

научный  руководитель  канд.  физ.-мат.  наук,  доцент  ЮТИ  ТПУ,  г.  Юрга

15  февраля  2013  года  произошло  событие,  которое  заставило  человечество  задуматься  о  хрупкости  и  уязвимости  жизни  на  нашей  планете.  В  9.23  сверкающий  болид  пронзил  атмосферу  и  осветил  яркой  вспышкой  небо  в  районе  Челябинска.  Метеорит  стал  видимым  на  расстоянии  около  92  километров  над  поверхностью  Земли,  его  скорость  достигала  17,5  километров  в  секунду.  Примерно  через  11  секунд,  будучи  уже  на  высоте  около  30  километров,  он  взорвался  и  выпал  в  виде  метеоритного  дождя.  Самые  крупные  осколки  упали  в  озеро  Чебаркуль,  образовав  пятиметровую  полынью,  остальные  —  в  южных  окрестностях  Челябинска.  По  оценкам  ученых  мощность  взрыва  составила  300  килотонн,  что  эквивалентно  мощности  взрыва  20  атомных  бомб.  Образовавшаяся  взрывная  волн  выбила  стекла  зданий  у  жителей  Челябинска  и  близлежащих  населённых  пунктов,  обрушила  стены  зданий  цинкового  завода. 

Расчеты  показали,  что  диаметр  метеорита,  который  получил  название  Челябинский,  составлял  17  метров  (размер  7  этажного  дома),  вес  около  10000  тонн  (Эйфелева  башня).  Метеорит  относится  к  типу  —  LL  5,  «хондрит  обыкновенный».  Возраст  небесного  тела  —  не  меньше  4,5  миллиардов  лет.

Ученые  организации  NASA  выявили  более  полутора  сотен  космических  объектов,  которые  несут  с  собой  потенциальную  угрозу  для  нашей  цивилизации. 

Цель  исследования:  изучить  космические  угрозы  и  способы  защиты  от  них.

Задачи  исследования:

1.  Изучить  случаи  падения  на  Землю  небесных  тел.

2.  Проанализировать  различные  угрозы  со  стороны  космоса.

3.  Определить  степень  их  опасности  для  жизни  на  Земле.

4.  Рассмотреть  возможные  способы  защиты  Земли  от  космических  угроз

Проанализировав  процессы,  происходящие  в  космосе  мы  выделили  ряд  глобальных  космических  катаклизмов,  угрожающих  жизни  на  Земле:  к  ним  можно  отнести  астероиды,  кометы,  столкновение  с  другой  планетой,  увеличение  активности  Солнца,  гамма-всплески.

1.Астероиды.  «Челябинский  пришелец»  не  единственный  метеорит,  упавший  на  землю  со  времени  ее  образования  [1].  Из  крупных  столкновений  Земли  с  небесными  объектами  можно  выделить  следующие  (табл.  1).  Падение  метеоритов  на  планеты  солнечной  системы  довольно  частое  явление.  Достаточно  посмотреть  на  облик  нашей  соседки  Луны  или  изучить  фотографии  Марса.  По  некоторым  оценкам,  за  год  на  Землю  падает  около  тысячи  небольших  (десятки  килограмм  и  меньше)  метеоритов,  хотя  очень  немногие  из  них  оказываются  замеченными,  а  тем  более,  найденными  и  исследованными. 

Таблица  1.

Крупнейшие  столкновения  небесных  тел  с  Землей

Таблица  2.

Известные  потенциально  опасные  астероиды

Опасность  исходит  от  находящегося  в  непосредственной  близости  от  Земли  пояса  астероидов,  который  расположен  между  орбитами  Марса  и  Юпитера  и  является  заготовкой  несформировавшейся  планеты.  Пояс  содержит  миллионы  осколков  разных  размеров  и  форм,  которые  могут  периодически  менять  свою  траекторию.  Среди  известных  потенциально  опасных  можно  выделить  следующие  (табл.  2)  [3].

2.Кометы.  В  отличие  от  астероидов  ядра  комет,  находятся  в  облаке  Оорта,  которое  окружает  Солнечную  систему  и  находится  далеко  за  орбитой  Плутона.  В  нем  —  миллиарды  и  триллионы  ледяных  глыб,  которые  очень  медленно  вращаются  вокруг  Солнца  по  очень  широким  орбитам.  Кометы  движутся  по  траекториям,  пересекающим  земную  орбиту  почти  перпендикулярно  и  с  гораздо  большей  скоростью,  чем  астероиды.  Поскольку  периоды  обращения  комет  крайне  велики,  то  и  появление  среди  них  новых  непредсказуемо.  Кроме  того,  кометы  имеют  тенденцию  рассыпаться  в  цепочки  обломков,  растягивающихся  по  орбите,  которые  превращаются  в  своего  рода  автоматные  очереди,  способные  поразить  планету  сразу  в  нескольких  местах.  По  одной  из  версий  Тунгусский  метеорит  был  ни  что  иное,  как  небольшая  комета.  Мощность  взрыва  превышала  челябинский  в  100  тысяч  раз.

3.Столкновение  с  другой  планетой.  В  солнечной  системе  обнаружено  много  малых  (карликовых)  планет  которые  расположены  в  поясе  астероидов  (Церера,  Паллада,  Веста  и  Гигея)  и  поясе  Койпера  (Плутон  и  его  спутник  Харон;  Хаумеа  и  Макемаке).  Пояс  Койпера  —  область  Солнечной  системы  от  орбиты  Нептуна  до  расстояния  55  а.  е.  от  Солнца.  Хотя  пояс  Койпера  похож  на  пояс  астероидов,  он  примерно  в  20  раз  шире  и  в  20—200  раз  массивнее.  Как  и  пояс  астероидов,  он  состоит  в  основном  из  малых  тел,  то  есть  материала,  оставшегося  после  формирования  Солнечной  системы.  В  отличие  от  объектов  пояса  астероидов,  которые  в  основном  состоят  из  горных  пород  и  металлов,  объекты  пояса  Койпера  состоят  главным  образом  из  летучих  веществ  (называемых  льдами),  таких  как  метан,  аммиак  и  вода.  Однако  можно  отметить,  что  эти  планеты,  так  же  как  и  крупные,  движутся  по  своим  орбитам  не  пересекая  земную.

4.Увеличение  активности  Солнца.  В  настоящее  время  Солнце  является  звездой  среднего  возраста.  Его  возраст  оценивается  приблизительно  в  4,57  миллиарда  лет.  Солнце  просуществует  в  неизменном  виде  ещё  приблизительно  5  миллиардов  лет,  постепенно  увеличивая  свою  яркость  на  10  %  каждый  миллиард  лет,  после  чего  водород  в  ядре  будет  исчерпан.  Далее  Солнце  перейдет  в  стадию  красного  гиганта,  при  этом  его  размеры  вырастут  как  минимум  в  200  раз,  то  есть  почти  до  современной  земной  орбиты.  Меркурий  и  Венера  будут  им  поглощены  и  полностью  испарятся.  Земля,  если  не  разделит  их  судьбу,  будет  разогрета  настолько,  что  шансов  на  сохранение  жизни  не  будет  никаких.  Океаны  же  испарятся  задолго  до  перехода  Солнца  на  стадию  красного  гиганта,  приблизительно  через  1,1  миллиарда  лет. 

5.Гамма-всплеск  —  масштабный  космический  выброс  энергии  взрывного  характера,  наблюдаемый  в  отдалённых  галактиках  в  самой  жёсткой  части  электромагнитного  спектра.  Гамма-всплески  —  наиболее  яркие  электромагнитные  события,  происходящие  во  Вселенной,  длящиеся  от  нескольких  секунд  до  часа.  Большинство  наблюдаемых  гамма-всплесков  предположительно  представляет  собой  сравнительно  узкий  луч  мощного  излучения,  испускаемого  во  время  вспышки  сверхновой,  когда  быстро  вращающаяся  массивная  звезда  коллапсирует,  превращаясь  либо  в  нейтронную  звезду,  либо  в  кварковую  звезду,  либо  в  чёрную  дыру.  За  несколько  секунд  вспышки  высвобождается  столько  энергии,  сколько  Солнцем  выделяется  за  10  миллиардов  лет.  Если  на  пути  таких  лучей  окажется  планета  Земля,  то  за  секунды  они  сожгут  огромную  часть  озонового  слоя  Земли,  вызывая  радикальные  изменения  климата  и  обширный  экологический  ущерб,  в  том  числе  многочисленные  вымирание.

В  РАН  в  2011  году  был  сформирован  совет  по  космическим  угрозам.  В  состав  экспертной  рабочей  группы  вошли  более  полусотни  инженеров  и  ученых:  это  представители  Министерства  обороны,  «Росатома»,  Роскосмоса  и  двух  десятков  НИИ.  Разработанная  советом  программа  модернизации  телескопов  рассчитана  на  10  лет  и  требует  затрат  58  млрд.  рублей.  В  США  этим  занимается  отдел  NASA,  который  уже  с  1998  года,  открывает  астероиды,  в  том  числе  и  2012  DA14,  пролетевший  в  феврале  очень  близко  к  Земле.  В  России  все  сведения  об  астероидах  берутся  из  этой  системы.  Первостепенная  задача  данных  служб  —  наблюдение  и  регистрация  потенциально  опасных  объектов,  а  также  разработка  и  апробация  технологий  по  ее  предотвращению  [2].

Рассмотрим  некоторые  возможные  способы  защиты:

1.  Применение  ядерного  оружия.  Идея  заключается  вовсе  не  в  том,  чтобы  взорвать  астероид,  отправив  к  приближающемуся  объекту  посылку  с  бомбой.  Целью  является  заставить  его  поменять  свое  направление.  При  взрыве  ядерной  бомбы  эффект  будет  достигнут  вовсе  не  за  счет  мощнейшей  силы,  а  за  счет  сильнейшей  радиации.  Такая  энергия  сможет  помочь  испарить  часть  поверхности  астероида.

2.  Метод  «бильярдных  шаров».  Некоторые  ученые  полагают,  что  ядерные  стратегии  ни  к  чему  хорошему  не  приведут  и  что  можно  передвинуть  астероид  куда  менее  опасными  способами.  Альтернативой  может  выступить  «кинетический  перехватчик»,  который  сможет  сдвинуть  астероид  со  своего  курса,  слегка  стукнувшись  об  него.  Идея  заключается  в  том,  чтобы  подвинуть  астероид,  не  повреждая  его.  По  некоторым  подсчетам,  столкновения  на  скорости  всего  1,6  километров  в  час  будет  достаточно,  чтобы  отвести  астероид  на  2373500  километров,  если  ударить  по  нему  за  20  лет  до  предполагаемого  столкновения.

3.  Перекрашивание.  Как  известно,  темный  цвет  поглощает  солнечное  тепло,  когда  как  светлый,  наоборот,  отражает.  Ученые  полагают,  что  если  у  астероида  будет  светлая  отражающая  поверхность,  солнечная  радиация,  отражаясь  от  него,  будет  постепенно  толкать  его  с  первоначального  маршрута.

4.  Солнечный  парус.  Некоторые  стратегии  по  перемещению  астероида  предполагают  использование  мощной  энергии  солнечного  ветра.  Например,  можно  отправить  к  астероиду  и  закрепить  на  нем  электрический  солнечный  парус  —  специальный  аппарат,  который  будет  использовать  энергию  солнечного  ветра  и,  как  в  океане,  гнать  его  прочь  от  Земли.

5.  Углеродные  сети.  Ученые  космического  агентства  НАСА  выдвинули  предположение,  что  особо  опасный  астероид  Апофис  можно  поймать  в  ловушку  из  огромной  сетки  из  углеродной  нити,  которая  на  Земле  весила  бы  250  килограмм.  Идея  заключается  в  том,  что  сетка  будет  выступать  в  роли  солнечного  паруса,  увеличивая  количество  солнечной  радиации,  которая  будет  впитываться  и  отражаться  астероидом.

6.  Зеркала.  Стратегически  расположенные  зеркала  могут  сконцентрировать  солнечные  лучи  и  тепло  на  поверхности  астероида,  заставляя  его  материалы  испаряться.  Это  позволит  изменить  путь  астероида  в  космическом  пространстве.  Вначале  для  этой  цели  предлагалось  установить  одно  огромное  зеркало  в  космосе,  однако  позже  ученые  посчитали,  что  зеркальная  система  из  множества  зеркал,  работающих  в  унисон,  будет  куда  эффективнее.

7.  Ракета.  Некоторые  ученые  считают,  что  на  поверхность  астероида  можно  посадить  космический  аппарат,  который  сможет  отвратить  угрозу  от  нашей  планеты.

Социологический  опрос,  проведенный  среди  120  респондентов,  дал  следующие  результаты  (рис.  1—4):

Рисунок  1.  Любите  ли  вы  смотреть  на  звезды?

Рисунок  2.  Испытываете  ли  Вы  страх,  беспокойство,  дискомфорт  после  этого  события?

Рисунок  3.  Задумывались  ли  Вы  о  возможности  космической  катастрофы  до  падения  метеорита  в  Челябинской  области?

Рисунок  4.  Считаете  ли  Вы,  что  государство  должно  вкладывать  деньги  в  разработку  систем  наблюдения  и  защиты  от  возможной  угрозы  из  космоса?

Большинство  людей  любят  наблюдать  за  звездами,  при  этом  основная  масса  не  задумывается,  что  космические  просторы  могут  хранить  угрозу  для  нашей  цивилизации.  Падение  метеорита  в  густонаселенном  районе  не  испугало  людей,  но  заставило  задуматься  о  проблеме  защиты  Земли  от  подобных  катаклизмов.

Выводы

1.  Земля  в  процессе  своей  эволюции  неоднократно  подвергалась  метеоритной  бомбардировке. 

2.  Наименее  опасными  для  Земли  можно  считать  гамма-всплески,  увеличение  активности  Солнца,  столкновение  с  другой  планетой. 

3.  Наиболее  опасными  является  столкновение  с  астероидом  или  кометой.

4.  Из  наиболее  опасных  астероидов  можно  выделить  Апофис,  2004  VD  17,  2001  WN5.

5.  Необходимо  разрабатывать  более  совершенные  системы  наблюдения  и  способы  защиты  планеты  от  возможных  космических  угроз.

Список  литературы:

1.Егошин  А.  10  самых  больших  «шрамов»  Земли.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.priroda.su/item/446  (Дата  обращения:  25.03.13).

2.Самые  потенциально  опасные  астероиды:  есть  ли  риск  для  землян?  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.infoniac.ru/news/Samye-potencial-no-opasnye-asteroidy-est-li-risk-dlya-zemlyan.html  (Дата  обращения:  1.04.2013).            

3.Сумеркин  Н.  В  РАН  сформирован  совет  по  космическим  угрозам  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.spacecorp.ru/press/branchnews/item1628.php  (Дата  обращения:  15.04.2013).