Stel je voor dat op een dag de observatoria van de wereld allemaal zullen bevestigen: een asteroïde nadert de aarde, een botsing is onvermijdelijk. Ruimtelanden moeten het eens worden over hoe ze dit kunnen stoppen. Keien die door de ruimte vliegen, kunnen catastrofale schade toebrengen aan onze planeet. Wat er daarna gebeurt, hangt af van hoeveel tijd de asteroïde ons overlaat om na te denken. Geen van de opties zal gemakkelijk zijn; kernwapens zijn mogelijk vereist. Wat gaan we doen als die dag komt?
Grote asteroïden vallen zelden. De laatste daarvan die ernstige schade aan mensenlevens veroorzaakte, was de Tunguska-meteoriet in 1908. Er wordt aangenomen dat het een meteoriet was die 10 kilometer boven het afgelegen Siberische gebied explodeerde.
Dit soort val gebeurt om de paar eeuwen. Maar Siberië is ver weg; zelfs vandaag de dag is de bevolking klein en verspreid over een uitgestrekt gebied. Als hetzelfde object vier tot vijf uur later was aangekomen, zou het op Sint-Petersburg zijn gevallen en een explosie hebben veroorzaakt die overeenkomt met een nucleaire explosie van een megaton.
We hadden de eer om vrij recent een verkleinde versie van dit vreselijke scenario te observeren. In 2013 verbrijzelde de Chelyabinsk-meteoriet, die instortte op een hoogte van 30 kilometer, glas en verwondde 1.400 mensen in een Russische stad. De explosie die hij veroorzaakte, was het equivalent van 500 kiloton - ongeveer 30 bommen die op Hiroshima zijn gevallen - maar hij was hoog genoeg om in orde te zijn. Dergelijke valpartijen komen vrij vaak voor, gemiddeld drie keer per jaar. De meeste komen voor boven de oceaan of op afgelegen locaties, dus ze worden niet opgemerkt. En toch is de vraag die ons zorgen baart, "zal zo'n val überhaupt gebeuren en wanneer zal het gebeuren?"
Staten nemen deze kwestie zeer serieus en nemen de eerste stappen om gevaarlijke valpartijen te voorkomen. In januari richtte NASA het Planetary Defense Coordination Office op, dat het brandpunt zal worden voor het observeren van asteroïden en het samenwerken met andere ruimteagentschappen om om te gaan met een mogelijke botsing van grote ruimterotsen met de aarde.
PDCO besteedt momenteel het grootste deel van zijn inspanningen aan detectie en het coördineren van verschillende bewakingsprogramma's, zegt Lindley Johnson, NASA's planetaire verdedigingsofficier. Omdat je geen ruimtestenen kunt bestrijden als je niet weet waar ze zijn. "We proberen van tevoren alles te vinden dat een bedreiging zou kunnen worden in de komende jaren en zelfs decennia", zegt hij. Zodra een gevaarlijke asteroïde wordt ontdekt, begint het werk aan plannen om dit specifieke object te stoppen.
Promotie video:
De eenvoudigste methode is een soort planetair biljart dat een ruimtesonde gebruikt om een zwaar object (of de sonde zelf) te laten botsen met het object. Dan wordt aangenomen dat de asteroïde van koers verandert en langs de aarde vliegt.
Een gezamenlijke missie van de European Space Agency en NASA zal dergelijke technologie de komende jaren moeten testen: het heet Asterod Impact and Deflection Assesment (Aida). De missie bestaat uit twee ruimtevaartuigen, een genaamd de Asteroid Impact Mission (Aim), die eind 2020 wordt gelanceerd, en de tweede, de Double Asteroid Redirection Test (Dart), die in 2021 wordt gelanceerd.
In 2022 komen ze aan op de dubbele asteroïde 65803 Didymos, die vliegt met zijn metgezel Didymoon. Didymos is 780 meter breed en Didymoon is 170 meter breed. De jongere draait zich elke 11,9 uur om de oudere en ze zijn dicht bij elkaar - op slechts 1100 meter afstand. Het Aim-ruimtevaartuig zal de asteroïde ontmoeten en de samenstelling ervan bestuderen. Zodra Dart arriveert, zal hij tegen Didymoon botsen, en Aim zal de gevolgen voor de baan van de jongere rots bestuderen. Het doel van de missie is om erachter te komen hoe je de asteroïde kunt omleiden om hem niet op een gevaarlijk traject te zetten. Dit is in feite het startpunt voor missieplanning.
Om de belofte van een dergelijke missie te begrijpen, werd de beroemde krater van Arizona in de Amerikaanse staat Arizona waarschijnlijk gevormd door een object dat drie keer kleiner is dan Didymoon, en met een diameter van 1,18 kilometer. Een rots ter grootte van Didymos die de aarde raakt met 125 meter per seconde zal een explosie veroorzaken die gelijk is aan twee megaton; dat is genoeg om de stad te vernietigen. En dit is de minimale snelheid. Op zijn maximale snelheid (ongeveer 186 meter per seconde) zal het vier megaton energie uitstoten - dat is ongeveer vier miljoen ton TNT.
"We willen de baan van deze satelliet veranderen", zegt Patrick Michel, senior onderzoeker bij het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek en een van de leiders van het Aida-team, "aangezien de baansnelheid van de satelliet rond het hoofdlichaam slechts 19 centimeter per seconde is." Zelfs kleine veranderingen kunnen vanaf de aarde worden gemeten, voegt hij eraan toe, door de omlooptijd van Didymoon met vier minuten te veranderen.
Het is ook belangrijk om te zien of het explosieve element zal vuren. “Alle botsingsmodellen waar we aan werken, zijn gebaseerd op kennis van botsingsfysica die alleen op laboratoriumschaal is getest op centimeter doelen”, zegt Michel. Of deze modellen zullen werken op echte asteroïden is nog niet helemaal duidelijk.
Johnson voegt eraan toe dat deze technologie de meest volwassen is - mensen hebben al laten zien dat ze in staat zijn om een asteroïde te bereiken, met name met de Dawn-missie naar Ceres en de Rosetta-missie naar komeet 67P / Churyumov-Gerasimenko.
Naast de kernkopbenadering is er ook de zwaartekrachtbenadering - plaats eenvoudig een relatief massief ruimtevaartuig in een baan nabij een asteroïde en laat hun wederzijdse zwaartekracht het object voorzichtig naar een nieuw pad leiden. Het voordeel van deze methode is dat u het ruimtevaartuig in wezen alleen op zijn bestemming hoeft af te leveren. NASA's ARM-missie kan dit idee indirect testen; een deel van dit plan is om de asteroïde terug te brengen naar de ruimte nabij de aarde.
Tijd zal echter een sleutelelement zijn bij dergelijke methoden; het zal ruim vier jaar duren om een ruimtemissie buiten de baan van de aarde te organiseren, en het zal het ruimtevaartuig een extra jaar of twee nodig hebben om de gewenste asteroïde te bereiken. Als de tijd kort is, moet u iets anders proberen.
Quichen Zhang, een natuurkundige aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, gelooft dat lasers ons zullen helpen. De laser zal een asteroïde niet tot ontploffing brengen zoals een Death Star, maar een klein deel van het oppervlak verdampen. Zhang en collega's werkten samen met de experimentele kosmoloog Philip Lubin om een reeks orbitale simulaties te presenteren aan de Astronomical Society of the Pacific.
Dit plan lijkt misschien ondoeltreffend, maar onthoud dat als je vroeg begint en lang werkt, je de loop van het lichaam vele duizenden kilometers kunt veranderen. Zhang zegt dat het voordeel van de laser is dat een grote laser in een baan om de aarde kan worden gebouwd zonder naar een asteroïde te hoeven vliegen. Een laser van één gigawatt, die een maand in bedrijf is, kan een asteroïde van 80 meter - zoals de Tunguska-meteoriet - over twee aardstralen (12.800 kilometer) verplaatsen. Dit is voldoende om een botsing te voorkomen.
Een andere variatie op dit idee is om een ruimtevaartuig te sturen dat is uitgerust met een minder krachtige laser, maar in dit geval zal het de asteroïde moeten bereiken en deze relatief dichtbij moeten volgen. Omdat de laser kleiner zal zijn - in het bereik van 20 kW - zal hij vele jaren moeten werken, hoewel de simulaties van Zhang aantonen dat een satelliet die een asteroïde achtervolgt hem binnen 15 jaar uit zijn koers kan slaan.
Zhang zegt dat een van de voordelen van het gebruik van de baan om de aarde is dat het achtervolgen van een asteroïde of komeet niet zo eenvoudig is als het klinkt, ondanks het feit dat we het al hebben gedaan. “Rosetta zou oorspronkelijk naar een andere komeet (46P) vliegen, maar door de vertraging bij de lancering verliet het oorspronkelijke doelwit een aantrekkelijke positie. Maar als de komeet besluit naar de aarde te gaan, zullen we niet de gelegenheid hebben om er een betere optie van te maken. Het bijhouden van asteroïden is eenvoudig, maar het duurt nog minstens drie jaar om het te bereiken.
Johnson merkt echter een van de grootste problemen op in verband met het gebruik van een laser van welke aard dan ook: niemand heeft ooit een kilometer lang object in een baan om de aarde gelanceerd, laat staan een laser of de hele reeks. “Er zijn in dit opzicht veel onvolwassen momenten; het is niet eens duidelijk hoe zonne-energie betrouwbaar kan worden omgezet in laserenergie, zodat deze lang genoeg functioneert."
Er is ook een "nucleaire optie". Als je de film Armageddon hebt gezien, lijkt deze optie je eenvoudig, maar in werkelijkheid is het veel ingewikkelder dan het lijkt. "We zullen de hele infrastructuur moeten verschepen", zegt Massimiliano Vasile van Straitclyde University. Hij biedt aan om op enige afstand van het doel een atoombom tot ontploffing te brengen. Net als bij een laser is het de bedoeling om een deel van het oppervlak te verdampen, waardoor stuwkracht ontstaat en de baan van de asteroïde verandert. "Als je ontploft, heb je het voordeel van een hoge energie-efficiëntie", zegt hij.
Hoewel lasers en atoombommen kunnen afgaan wanneer de asteroïde dichterbij is, zal zelfs in deze gevallen de samenstelling van het object belangrijk zijn, aangezien de verdampingstemperatuur zal verschillen van asteroïde tot asteroïde. Een ander probleem is rondvliegend puin. Veel asteroïden zijn misschien gewoon een verzameling stenen die losjes aan elkaar kleven. In het geval van een dergelijk object zal de kernkop niet werken. De zwaartekrachtsleepboot zal beter zijn - het hangt niet af van de samenstelling van de asteroïde.
Elk van deze methoden kan echter met een laatste obstakel worden geconfronteerd: politiek. Het Outer Space Treaty van 1967 verbiedt het gebruik en testen van kernwapens in de ruimte, en het plaatsen van een gigawatt-laser in een baan om de aarde kan sommige mensen nerveus maken.
Zhang merkt op dat als de kracht van de in een baan om de aarde draaiende laser wordt teruggebracht tot 0,7 gigawatt, deze de asteroïde slechts 0,3 straal van de aarde zal verplaatsen - ongeveer 1.911 kilometer. “Kleine asteroïden die een stad kunnen vernietigen, komen veel vaker voor dan planetaire vernietigers. Stel je nu voor dat zo'n asteroïde zich op een traject bevindt dat naar New York leidt. Afhankelijk van de omstandigheden kan de poging en de gedeeltelijk mislukte afbuiging van de asteroïde van de aarde de crashlocatie bijvoorbeeld naar Londen verplaatsen. Als er een risico op fouten is, zullen de Europeanen de VS de asteroïde gewoon niet laten afbuigen."
Dergelijke obstakels worden doorgaans op het laatste moment verwacht. "Er zit een maas in deze verdragen", zegt Johnson, verwijzend naar het ruimteverdrag en het totale testverbodverdrag. Ze verbieden niet de lancering van ballistische raketten die door de ruimte reizen en mogelijk bewapend zijn met kernwapens. En in het licht van de noodzaak om de planeet te beschermen, kunnen critici geduld hebben.
Michelle merkt ook op dat dit, in tegenstelling tot elke andere natuurramp, precies is wat we kunnen vermijden. “Het natuurlijke risico hiervan is erg laag in vergelijking met tsunami en dergelijke. Maar in dit geval kunnen we in ieder geval iets doen."
ILYA KHEL
