Борьба за спасение Земли ведется из космоса
Изменение климата — глобальная угроза. Лучше всего его последствия видны из космоса. Чтобы спасти Землю, ученые наблюдают за переменами со спутников и ставят эксперименты в невесомости.
Вид Земли из космоса
Когда Юрий Гагарин, первый человек, которому удалось покинуть пределы атмосферы, посмотрел на Землю из космоса, его мировоззрение изменилось раз и навсегда. «Я впервые увидел, как прекрасна наша планета, — сказал Гагарин, вернувшись на Землю. — Люди, будем хранить и приумножать эту красоту, а не разрушать ее».
С тех пор астронавты, побывавшие в космосе, много раз говорили о возникающем желании защитить Землю, которая внезапно казалась такой крошечной, хрупкой и одинокой во Вселенной. Совсем недавно американский астронавт Скотт Келли признался, что, увидев, как наша планета выглядит из космоса, становишься «активным защитником окружающей среды». По словам Келли, рассматривая Землю с Международной космической станции (МКС), он заметил, что в некоторых местах она затянута густым облаком газов.
Новые перспективы борьбы с изменениями климата
Сегодня взгляд на Землю из космоса не просто меняет наши отношения с планетой на концептуальном уровне, а помогает разрабатывать решения для ее защиты. Более 100 ученых собрались в середине апреля в Кельне на климатической конференции, организованной Немецким аэрокосмическим центром (DLR), чтобы обсудить, как космические исследования могут помочь лучше понять изменения климата и адаптироваться к ним. «Земля больна, и мы должны контролировать ее состояние. Лучше всего это делать с помощью спутников», — заявил на конференции Морис Боржо, руководитель отдела науки и технологий будущего в Европейском космическом агентстве (ЕКА).
Юрий Гагарин увидел из космоса всю незащищенность Земли
Ученые-климатологи собирают и анализируют данные, поступающие с десятков спутников наблюдения за Землей, опоясывающих нашу планету. С помощью спутников можно следить за таянием льдов и повышением уровня моря, наблюдать за увеличением площади пустынь и даже заблаговременно предупреждать о стихийных бедствиях, таких, как ураганы и наводнения.
Эти наблюдения имеют решающее значение для борьбы с изменением климата, говорит Хуан Карлос Вильягран де Леон, возглавляющий боннское отделение Программы космической информации ООН для борьбы со стихийными бедствиями и чрезвычайного реагирования (UN-SPIDER). «Космос дает нам возможность глобально взглянуть на глобальные процессы, которые мы не можем проанализировать, проводя изолированные измерения, — рассказывает Вильягран де Леон в интервью DW. — Одним из основных вопросов является повышение уровня моря. С помощью спутников мы можем сравнивать процессы, происходящие в разных регионах мира».
Марсианский ландшафт: снимки, сделанные зондом Mars Pathfinder
Большинство данных, полученных со спутников, находятся в открытом доступе и ими бесплатно могут пользоваться правительства всех стран мира. ООН надеется, что эта информация побудит глав государств и правительств увеличить взносы в рамках Парижского климатического соглашения, регулирующего меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере. Только если у вас есть факты, вы знаете, что нужно изменить, подчеркивает Вильягран де Леон.
В поисках следов СО2
Вскоре с помощью спутников можно будет анализировать не только последствия изменения климата, но и его причины. В настоящее время ученые не могут точно оценить ни скорость, с которой мы загрязняем атмосферу парниковыми газами, ни место их выделения. Интенсивность выбросов углекислого газа отдельными странами рассчитывается с учетом использования энергии и добычи угля, нефти и других видов ископаемого топлива.
Космонавт Антон Шкаплеров с листьями салата, выращенными на МКС
Но, по словам ученых, не имея возможности независимо исследовать и проверять выбросы СО2, сложно определить, насколько человечество преуспело в уменьшении их количества. По словам ученых-климатологов, если мы хотим выполнить задачи, предусмотренные Парижским соглашением, необходимо контролировать уровень выбросов СО2.
Именно это и пытается сделать Европейское космическое агентство (ЕКА). С помощью спутников эксперты ЕКА хотят научиться определять количество парниковых газов, окружающих Землю, место их проникновения в атмосферу и даже местоположение источников их появления, таких, как крупные электростанции. Ученые, занимающиеся поиском следов СО2, смогут выявлять основных виновников загрязнения атмосферы и помогать правительствам определиться с задачами, решение которых необходимо для выполнения обязательств в борьбе с уменьшением объемов парниковых газов. Программу по наблюдению за выбросами СО2 Европейское космическое агентство планирует запустить в 2025 году.
Внеземное земледелие
Информация о загрязнении атмосферы — не единственный вклад, который космические агентства вносят в поддержание жизни на нашей планете. Недавно в рамках проекта, начатого с учетом перспективы возможного освоения Марса, астронавты вырастили в космосе овощи и при этом сделали открытие, которое может помочь человечеству выжить на Земле.
Изучая возможность растений развиваться в невесомости, астронавты установили, что в условиях космической станции растениям нужно значительно меньше воды, чем на Земле. Результаты исследования могут помочь фермерам уменьшить потребление воды, которая с повышением мировых температур и глобальным потеплением будет играть все более важную роль.
В начале апреля работающие на МКС космонавты собрали урожай красного салата-латука, выращенного в ходе эксперимента NASA «Вег». Часть урожая нужно было доставить на Землю. Остальной салат они могли съесть. «Было вкусно», — написал космонавт Антон Шкаплеров на своей странице в Instagram.
В открытом космосе, за пределами Земли даже самый обыкновенный салат становится чудом. Но до высадки первых колонистов на бесплодные, непригодные для жизни пустыни Марса еще далеко. А сейчас самое время прислушаться к ученым и сохранить нашу планету пригодной для жизни.
Источник
Что можно сделать, чтобы спасти Землю от смертоносного астероида?
Представьте себе, что однажды обсерватории мира все как один подтвердят: к Земле приближается астероид, столкновение неизбежно. Космические нации должны договориться, как его остановить. Каменные глыбы, летящие через космос, могут нанести катастрофические повреждения нашей планете. Что произойдет дальше, зависит от того, сколько времени на раздумья нам оставляет астероид. Ни один из вариантов не будет простым, возможно, потребуется применение ядерного оружия. Что мы будем делать, когда такой день наступит?
Как много опасностей для нашей планеты таит в себе космос
Часто ли падают астероиды
Большие астероиды падают редко. Последним из таких, что вызвал суровые повреждения для жизни, был Тунгусский метеорит в 1908 году. Считается, что это был метеорит, который взорвался в 10 километрах над удаленной сибирской областью.
Такого рода падение происходит раз в несколько столетий. Но Сибирь далеко; даже сегодня ее население мало и разбросано по огромной территории. Если бы этот же объект прибыл на четыре-пять часов позднее, он упал бы на Санкт-Петербург и произвел взрыв, который эквивалентен мегатонному ядерному взрыву.
Падение метеорита и вызванный им взрыв подобен мегатонному ядерному взрыву
Уменьшенную версию этого кошмарного сценария мы имели честь наблюдать совсем недавно. В 2013 году Челябинский метеорит, который развалился на высоте 30 километров, выбил стекла и поранил 1400 человек в российском городе. Взрыв, который он вызвал, был эквивалентен 500 килотоннам — порядка 30 бомб, сброшенных на Хиросиму, — но произошел достаточно высоко, чтобы все обошлось. Такие падения происходят довольно часто, три раза в год в среднем. Большинство из них происходят над океаном или в удаленных местах, поэтому их не замечают. И все же волнующий нас вопрос будет «не случится ли такое падение вообще и когда оно случится?».
Можно ли предотвратить падение астероидf
Государства относятся к этому вопросу очень серьезно и предпринимают первые шаги по предупреждению опасного падения. В январе NASA сформировало отдел по координации планетарной защиты (Planetary Defense Coordination Office), который станет координационным центром по наблюдению за астероидами и работе с другими космическими агентствами над тем, как нужно действовать в случае возможного столкновения крупных космических камней с Землей.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
На текущий момент PDCO тратит большую часть своих усилий на обнаружение, координацию различных программ наблюдения, говорит Линдли Джонсон, офицер планетарной обороны NASA. Потому что нельзя бороться с космическими камнями, если не знать, где они. «Мы пытаемся найти все, что может стать угрозой в ближайшие годы и даже десятилетия, заранее», говорит он. Как только обнаруживается опасный астероид, начинается работа над планами по остановке конкретно этого объекта.
Простейший метод включает своего рода планетарный бильярд, использующий космический зонд, который направит тяжелый объект (или сам зонд) для столкновения с объектом. Тогда астероид, как полагают, изменит свой курс и пролетит мимо Земли.
Совместная миссия Европейского космического агентства и NASA должна будет проверить такую технологию в следующие несколько лет: называется она Asterod Impact and Deflection Assesment (Aida). Миссия состоит из двух космических аппаратов, один из которых называется Asteroid Impact Mission (Aim), который будет запущен в конце 2020 года, и второй, Double Asteroid Redirection Test (Dart), будет запущен в 2021 году.
Посадка на астероид
В 2022 году они прибудут на двойной астероид 65803 Didymos, который летит с компаньоном Didymoon. Didymos в поперечнике 780 метров, а Didymoon – 170 метров. Младший обращается вокруг старшего каждые 11,9 часа, и находятся они близко друг от друга — всего в 1100 метрах. Аппарат Aim встретится с астероидом и изучит его состав. Как только прибудет Dart, он врежется в Didymoon, и Aim изучит последствия для орбиты младшего из камней. Задача миссии — выяснить, как можно перенаправить астероид так, чтобы не вывести его на опасную траекторию. С этого, собственно, стоит начинать планирование миссии.
Чтобы понимать перспективность такой миссии, знаменитый Аризонский кратер в американском штате Аризона был, вероятно, образован объектом в три раза меньше, чем Didymoon, и диаметр его 1,18 километра. Камень размером с Didymos, который попадает в Землю на скорости 125 метров в секунду, вызовет взрыв эквивалентом в две мегатонны; этого достаточно, чтобы уничтожить город. И это минимальная скорость. На своей максимальной скорости (порядка 186 метров в секунду) он выбросит четыре мегатонны энергии — это около четырех миллионов тонн в тротиловом эквиваленте.
«Мы хотим изменить орбиту этого спутника, — говорит Патрик Мишель, старший научный сотрудник Национального центра научных исследований Франции и один из лидеров команды Aida, — поскольку орбитальная скорость спутника вокруг основного тела всего 19 сантиметров в секунду». Даже небольшие изменения можно будет измерить с Земли, добавляет он, изменив орбитальный период Didymoon на четыре минуты.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Важно также посмотреть, сработает ли взрывной элемент. «Все модели столкновений, которые мы прорабатываем, основаны на понимании физики столкновений, которая проверялась лишь в лабораторных масштабах на сантиметровых целях», говорит Мишель. Сработают ли эти модели на настоящих астероидах, пока не совсем понятно.
Джонсон добавляет, что эта технология является наиболее зрелой — люди уже продемонстрировали способность добраться до астероида, в частности, с миссией Dawn к Церере и миссией «Розетты» к комете 67P/Чурюмова — Герасименко.
Помимо подхода с боеголовкой, есть также гравитационный подход — просто разместить относительно массивный космический аппарат на орбите возле астероида и дать их взаимному гравитационному притяжению мягко направить объект на новый путь. Преимущество такого метода в том, что по сути нужно только доставить к месту назначения космический аппарат. Миссия NASA ARM может косвенно проверить эту идею; часть этого плана заключается в возвращении астероида в околоземное пространство.
Так выглядит Аризонский кратер
Сколько времени готовится космическая миссия
Однако ключевым элементом таких методов будет время; потребуется добрых четыре года, чтобы собрать космическую миссию за пределы орбиты Земли, а космическому аппарату потребуется лишний год или два, чтобы добраться до нужного астероида. Если времени будет мало, придется пробовать что-нибудь еще.
Квичен Чжан, физик Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, считает, что нам помогут лазеры. Лазер не взорвет астероид, как какая-нибудь Звезда Смерти, но испарит небольшую часть его поверхности. Чжан вместе с коллегами работали с экспериментальным космологом Филиппом Любиным, чтобы представить набор орбитальных симуляций Астрономическому обществу Тихого океана.
Спасти Землю можно с помощью новейших технологий
Такой план может показаться неэффективным, но не забывайте, что если начать заранее и работать долго, можно изменить курс тела на многие тысячи километров. Чжан говорит, что преимуществом лазера является то, что большой лазер можно построить на земной орбите и не потребуется лететь к астероиду. Лазер мощностью в один гигаватт, работающий в течение месяца, может сдвинуть 80-метровый астероид — вроде тунгусского метеорита — на два земных радиуса (12 800 километров). Этого достаточно, чтобы избежать столкновения.
Другой вариант этой идеи — послать космический аппарат, оснащенный менее мощным лазером, но в этом случае ему придется добраться до астероида и следовать за ним относительно близко. Поскольку лазер будет меньше — в диапазоне 20 кВт — ему придется работать многие годы, хотя моделирование Чжана показывает, что спутник, преследующий астероид, может столкнуть его с курса за 15 лет.
Чжан говорит, что среди плюсов использования орбиты Земли то, что преследование астероида или кометы не так-то просто осуществить, как кажется, несмотря на то что мы уже это делали. «Розетта изначально должна была лететь к другой комете (46P), но задержка в запуске привела к тому, что первоначальная цель ушла с привлекательной позиции. Но если комета решит направиться к Земле, у нас не будет возможности сменить ее на вариант получше». Следить за астероидами несложно, но чтобы добраться до него, все равно нужно не меньше трех лет.
Джонсон, однако, отмечает одну из самых больших проблем, связанных с использованием лазера любого рода: никто еще не запускал километровый объект на орбиту, не говоря уж о лазере или о целом массиве таковых. «Есть много незрелых моментов в этом плане; непонятно даже, как надежно преобразовать солнечную энергию в лазерную, чтобы тот функционировал достаточно долго».
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Есть еще «ядерный вариант». Если вы видели фильм «Армагеддон», такой вариант кажется вам простым, но на деле он намного сложнее, чем кажется. «Придется отправлять целую инфраструктуру», говорит Массимилиано Василе из Университета Страйтклайда. Он предлагает взорвать ядерную бомбу на некотором расстоянии от цели. Как и с лазером, план заключается в том, чтобы испарить часть поверхности, тем самым создав тягу и изменив орбиту астероида. «При подрыве вы получаете преимущество высокой эффективности использования энергии», говорит он.
Падения метеоритов могут опасны для густонаселенных городов
В то время как лазеры и ядерные бомбы могут сработать, когда астероид находится ближе, даже в этих случаях важное значение будет иметь состав объекта, поскольку температура испарения будет отличаться от астероида к астероиду. Другой вопрос — летающий щебень. Многие астероиды могут быть просто собранием пород, которые слабенько держатся вместе. В случае с таким объектом боеголовка не подойдет. Гравитационный буксир будет лучше — он не зависит от состава астероида.
Любой из этих методов, впрочем, может столкнуться с последним препятствием: политикой. Договор по космосу 1967 года запрещает использование ядерного оружия и его испытания в космосе, а вывод гигаваттного лазера на орбиту может заставить некоторых людей нервничать.
Чжан отмечает, что если мощь орбитального лазера будет снижена до 0,7 гигаватта, он сместит астероид всего на 0,3 земного радиуса — около 1911 километров. «Небольшие астероиды, которые могут уничтожить город, намного более распространены, чем разрушители планет. Теперь представьте, что такой астероид на траектории, ведущей к Нью-Йорку. В зависимости от обстоятельств, попытка и частично неудачное отклонение астероида от Земли может сместить место падения на Лондон, например. Если будет хоть какой-нибудь риск ошибки, европейцы просто не дадут США отклонять астероид».
Таких препятствий вообще ожидают в последний момент. «В этих договорах есть лазейка», говорит Джонсон, говоря о договоре по космосу и договоре о полном запрете на ядерные испытания. Они не запрещают запуск баллистических ракет, которые движутся через космос и могут быть вооружены ядерным оружием. И в свете необходимости в защите планеты, критики могут и потерпеть.
Мишель также отмечает, что, в отличие от любого другого стихийного бедствия, конкретно этого мы можем избежать. «Естественный риск такого очень низок, по сравнению с цунами и тому подобному. Но в этом случае мы можем сделать хоть что-то».
Источник