Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра - Борис Шустов

которое в Палермской шкале получило наименование «нормализованного риска». Другими словами, нормализованный риск — это вероятность столкновения тела с Землей, взвешенная по отношению к вероятности столкновения с Землей тел такой же или большей энергии за время, оставшееся до предполагаемого столкновения. Десятичный логарифм этой величины P определяет Палермскую техническую шкалу для оценки угрозы столкновения тел с Землей:

P = lg R. (9.15)

Все вышесказанное применимо равным образом и тогда, когда астероид или комета имеют на рассматриваемом интервале времени серию сближений с Землей. В этом случае вычисляется совокупный нормализованный риск, который сопоставляется с фоновым риском, исчисляемым за время до конца рассматриваемых событий.

Исходя из определения Палермской шкалы, можно отметить, что события, получающие оценку ноль, представляют такую же угрозу, которую создает естественный фон тел, способных сближаться с Землей, такой же или большей энергии. Значение шкалы –2 соответствует событию, представляющему в сто раз меньшую опасность по сравнению с естественным фоном, а оценка +3 означает событие в тысячу раз более опасное по сравнению с вероятными столкновениями Земли со случайными телами такой же энергии за время, остающееся до события.

Как связаны друг с другом Туринская и Палермская шкалы? Это разные шкалы. Не существует правила перехода от одной шкалы к другой, хотя бы уже потому, что Палермская шкала непрерывная, а Туринская — целочисленная. В целом, если событие имеет вероятность, большую чем фоновые события, то и по Палермской, и по Туринской шкале они имеют оценку, превосходящую 0. С другой стороны, события, имеющие оценку 1 по Туринской шкале, часто по Палермской шкале оказываются отрицательными, достигая по абсолютной величине нескольких единиц.

Наивысшую оценку по Туринской шкале, равную 4, имел в конце декабря 2004 г. астероид 2004 MN4, впоследствии получивший номер (99942) и имя Апофис (см. главу 7).

Еще один астероид (144898) 2004 V D17 с февраля по май 2006 г. имел оценку 2 по Туринской шкале из-за возможного столкновения с Землей в 2102 г. После новых наблюдений астероида эта оценка в конце концов была понижена до нуля. В настоящее время оценку 1 по Туринской шкале имеет астероид 2007 V K184. В 2048–2057 гг. он будет четырежды сближаться с Землей, причем суммарная оценка вероятности столкновения составляет 3,4 10-4. Оценка угрозы по Палермской шкале равна –1,82.

Наибольшую оценку по Палермской шкале, которая может достигать величины +0,17, в настоящее время имеет астероид (29075) 1950 DA, который был открыт еще в 1950 г., но затем был утерян на целых пятьдесят лет до 31 декабря 2000 г. Объединение наблюдений 1950 г. с наблюдениями 2000–2001 гг. позволило существенным образом уточнить орбиту астероида. В период его очередного сближения с Землей 3–7 марта 2001 г. были выполнены радиолокационные наблюдения астероида, которые дали возможность определить его форму и размеры (слегка асимметричный сфероид со средним диаметром около 1,1 км), а также возможные положения в пространстве его оси вращения. Период вращения оказался одним из самых коротких для тел подобного размера — всего лишь 2,12 ч.

Когда орбита астероида была уточнена с учетом оптических и радарных наблюдений и был выполнен прогноз движения астероида в будущем, оказалось, что он будет иметь необычайно тесное сближение с Землей 16 марта 2880 г. [Giorgini et al., 2002]. К сожалению, на сегодняшний день физические параметры астероида и положение его оси вращения известны недостаточно точно. В зависимости от их значений вероятность столкновения оценивается в диапазоне от 0 до 1/300. Дело в том, что на интервале почти в 880 лет астероид подвергается действию различных сил, в том числе таких, действием которых на менее значительных интервалах времени обычно пренебрегают по причине их малого влияния. К ним, в частности, относится световое давление и эффект Ярковского (см. главы 3 и 7). Последний эффект зависит от положения оси вращения астероида. На интервале в 880 лет эти эффекты становятся вполне ощутимыми для тела диаметром 1,1 км и в состоянии оказать заметное влияние на вероятность столкновения. Неопределенность с положением оси вращения не позволяет дать более точный прогноз. В самом худшем случае, т. е. когда вероятность столкновения составляет 1/300, оценка угрозы столкновения по Палермской шкале равна +0,17. Это означает, что риск столкновения с данным астероидом в 2880 г. превосходит фоновый риск, определяемый возможными случайными столкновениями до 2880 г. с телами той же самой или большей энергии, в 100,17 раз, т. е. примерно в полтора раза. На сегодняшний день астероид (29075) 1950 DA — единственное тело, для которого риск столкновения на исследованном интервале времени (для разных тел он различен, но обычно составляет сто лет) превосходит фоновый риск.

Глава 10

Современные возможности противодействия астероидной опасности

Если желаешь спасать род людской, изволь сперва получить государственный подряд.

Как следует из предыдущих глав, проблемы астероидной опасности и противодействия ей вполне созрели для разработки как технологические проблемы. В таком виде система противодействия астероидно-кометной опасности включает в себя эффективную систему обнаружения и мониторинга опасных объектов, надежную и рациональную технологию прогнозирования степени риска возможных столкновений и оценки последствий (ущерба). Система противодействия также должна включать необходимые технические средства уничтожения или отклонения опасного тела, эффективную систему организации действий в чрезвычайных обстоятельствах и, конечно, эффективную систему принятия решений.

В настоящей главе в основном рассматривается комплекс вопросов, касающихся противодействия удару угрожающего астероида по Земле, включая вопрос доставки средств противодействия к угрожающему телу (в его окрестность или на поверхность).

Большинство предложений по организации противодействия страдает недостатком количественных оценок различных аспектов проблемы. Это препятствует реальному представлению о возможном технологическом облике всего комплекса средств как пассивного (смягчение возможных последствий без предотвращения самого столкновения), так и активного (предотвращение удара по Земле) противодействия астероидной опасности. В первую очередь, это касается оценок практической реализуемости активных средств противодействия на базе существующего или хотя бы в какой-то степени прогнозируемого развития технических средств в обозримом будущем.

К настоящему времени ясно, что первым шагом по пути противодействия астероидной опасности должна быть возможно полная каталогизация небесных тел, представляющих опасность для Земли. По-видимому, уже в близком будущем начнется реализация программы обнаружения и каталогизации 90 % всех объектов, сближающихся с Землей, размером более 140 м. Но в отношении создания средств активного противодействия (устранение удара по Земле) пока сделано еще очень мало. Необходимость оценки возможности практического создания средств активного противодействия удару по Земле остается насущной.

10.1. Проблема противодействия — общие аспекты

Растущее понимание существа астероидно-кометной опасности и ее текущего состояния сформировало определенную методологию последовательного решения проблемы астероидной опасности. Эту методологию предложено основывать на рациональном разделении проблемы астероидной опасности в целом на три составные части [Лощенков и др., 2004]:

• обнаружение и мониторинг потенциально опасных и угрожающих объектов;

• выбор средств противодействия;

• доставка средств противодействия к угрожающему объекту. Первая составная часть и связанные с ней проблемы сегодня находятся в процессе решения (см., например, главу 6). Развитие же активности в двух других направлениях происходит гораздо медленнее, поэтому в данной главе основное внимание будет уделяться именно им.

Существует два метода активного противодействия космической угрозе: уничтожение (дефрагментация) угрожающего тела и увод тела с орбиты, приводящей его к удару по Земле.

Метод уничтожения предполагает достаточно полное разрушение малого небесного тела и его превращение в поток метеороидов, хорошей защитой от которых служит атмосфера Земли. Очевидно, что в этом случае размеры отдельных фрагментов разрушенного астероида не должны превышать нескольких метров. Альтернативный метод борьбы — метод увода — предусматривает изменение орбиты астероида, влекущей за собой удар по Земле, на другую траекторию, минующую Землю на безопасном расстоянии.