Как мы знаем, последствия падений на Землю космических тел могут быть самыми разными. Например, мы не заметим столкновения с нашей планетой мельчайших космических пылинок. Однако падение метеоритного тела, размером в несколько метров, способно вызвать серьезные разрушения и даже нанести вред здоровью людей.
Единственный задокументированный случай попадания метеорита в человека произошёл 30 ноября 1954 в штате Алабама. Метеорит весом около 4 кг пробил крышу дома и рикошетом ударил Анну Элизабет Ходжес по руке и бедру. Женщина получила ушибы.
Как известно, при столкновении Земли с небесным телом первый удар принимает на себя наша атмосфера. Дальнейшее зависит от скорости встречи, от угла входа тела в атмосферу, от его массы и состава. Каменистые тела поперечником около 150 м на высотах 5-10 км подвергаются взрывному дроблению, при этом взрывная волна вызывает разрушение в радиусе до нескольких десятков километров. Тугоплавкие тела размером в несколько сот метров пробьют воздух без заметного торможения и разрушения. Почти вся энергия их движения обрушится на земную поверхность. Это приведет к взрыву и выбросу массы вещества, в сто и более раз превышающей массу упавшего тела. По расчетам Института теоретической астрономии за миллион лет Земля может 1-2 раза столкнуться с телом диаметром около 1 км, что породит бедствие регионального масштаба. Глобальную катастрофу может вызвать встреча Земли с объектом диаметром порядка 2 км. Вероятность такой катастрофы на 2 порядка меньше - она может случиться в среднем один раз за 100 млн. лет.
2.2 Наиболее «уязвимые» места нашей планеты
Несомненно, масштабы катастрофы зависят и от места падения тела. Возможны два варианта:
1. Попадание метеорита на землю.
В этом случае метеорит может нанести вред живым организмам, в том числе человеку, а также различным постройкам на данной местности.
Удар может быть нанесен и по сейсмоопасной зоне. В Институте физики Земли ученые провели анализ и расчеты последствий падений небесных тел в истории Земли. Они пришли к выводу, что в некоторых случаях удары приходились в геологически напряженные области. В результате освобождалась сейсмическая энергия и происходил взрыв на порядок более мощный, чем просто от столкновения. В этом случае геологические слои ведут себя подобно закаленному стеклу, которое, как известно, может взорваться от слабого, но резкого удара.
Если же метеоритное тело упадет на атомную электростанцию, то катастрофа может быть по размерам ничуть не меньше. Выбросы радиации губительно скажутся на всем живом, радиационные облака ветром могут распространяться на многие десятки, сотни и даже тысячи километров, нанося огромный вред территориям, находящимся вдали от места катастрофы. Область же, на которой произошла катастрофа, на многие годы останется безжизненной.
Также огромную катастрофу может вызвать попадание метеорита в сооружения химического комбината или в хранилище отравляющих веществ.
2. Попадание метеорита в Мировой океан.
Если достаточно крупное тело упадет в океан, то возникшее цунами и последующие наводнения приведут к разрушениям на огромных прибрежных территориях. Данная местность также окажется безжизненной на долгие годы. И, тем не менее, попадание космического тела в океан можно считать менее катастрофичным, по сравнению с падением метеорита на сушу.
2.3 Всемирная служба космической безопасности
На рубеже 80-90 гг. двадцатого века ученые предложили использовать возможности военно-промышленного комплекса для создания щита, способного укрыть земную цивилизацию от факторов космической опасности. Первые шаги в этом направлении уже сделаны: в 1991 году на генеральной ассамблее Международного астрономического союза в Буэнос-Айресе был сформирован специальный координирующий центр. Кроме того, в Санкт-Петербурге создан Международный институт проблем астероидной опасности. В Риме видными специалистами в этой области учрежден международный фонд «Космическая стража». В России и в других странах проходят международные конференции, посвященные проблеме метеоритной опасности.
Важнейшими задачами всемирной службы космической безопасности могут стать:
- продолжение теоретических исследований;
- учет крупных небесных тел, которые могут столкнуться с Землей;
- организация системы контроля с целью обнаружения и отслеживания с помощью наземных и космических средств небесных тел, падение которых может вызвать катастрофу местного характера;
- создание ракетно-ядерной системы, которая обеспечит перехват опасных космических объектов с целью изменения их орбиты или уничтожения.
2.4 Пассивные меры космической защиты
Примеры пассивных мер борьбы с метеоритной опасностью:
1. Заблаговременное обнаружение опасных небесных объектов.
2. Наблюдение за метеоритными телами, оценка возможных последствий столкновения.
3. Эвакуация населения и ценностей, защита наиболее важных объектов на Земле.
Проблемы пассивных мер защиты: опасные объекты, размеры которых измеряются метрами или десятками метров, могут быть и вовсе обнаружены лишь на подлете к Земле на расстоянии нескольких десятков тысяч километров, когда до встречи останется несколько десятков минут.
Прогнозы на будущее: чтобы взять на учет все объекты, способные привести к глобальным катастрофам, надо в обоих полушариях выделить 6-8 телескопов, оснастить их специальными сверхчувствительными приемниками света и средствами компьютерной обработки информации, которые позволят отличать небесные объекты, сближающиеся с Землей (ОСЗ) от других объектов, определять их координаты, а затем и траекторию. Более перспективны наблюдения ОСЗ с помощью космических телескопов. Их можно проводить круглосуточно. Лишь высокая стоимость не позволяет подобные проекты реализовать.
2.5 Активные меры космической защиты
Активные способы защиты сводятся к уничтожению потенциально опасных космических объектов или к изменению их орбит. Конкретные способы защиты будут определяться в зависимости от имеющегося запаса времени до столкновения.
Способ №1. Если времени достаточно, возможны экзотические решения. Например, установить на небесный объект солнечный парус или воздействовать на него зеркальным концентратором солнечной энергии.
Проблемы: надо иметь в виду, что даже огромному солнечному парусу площадью в сотни гектаров понадобятся десятки, а то и сотни лет, чтобы изменить траекторию объекта на пролетную. Увеличить или уменьшить давление солнечного света на небесное тело можно, изменив отраженные свойства поверхности: покрыв ее, например, порошком нужного цвета. Но и в этом случае эффекта придется ждать столь же долго.
Способ №2. Допустим, опасный объект нам удалось обнаружить за несколько витков до встречи. В этом случае наиболее оптимальным было бы решение изменить его орбиту, чего можно добиться двумя путями: мощным ударом по опасному объекту, либо длительным воздействием на него. В любом случае к обнаруженному небесному телу надо запустить космический аппарат, который доставит средство воздействия. В простейшем случае можно спланировать столкновение посланного зонда с опасным объектом или укрепить на ОСЗ двигатель. Для получения необходимого эффекта двигатель большой тяги придется снабдить сотнями тонн топлива.
Проблемы: большие затраты на топливо для двигателя.
Способ №3. Можно представить и такую ситуацию, когда ОСЗ будет обнаружен очень поздно, и его траекторию уже нельзя будет изменить до безопасной, тогда единственным возможным способом защиты станет разрушение опасного объекта. По всей видимости, космической защите придется при этом иметь дело с относительно небольшими объектами поперечником не более 100 м. Какую технологию взрыва использовать? Как показывает опыт ядерных испытаний, при поверхностном взрыве доля энергии, передаваемой в грунт, составляет всего около 8%. Наиболее эффективным будет глубинный термоядерный взрыв, который должен раздробить объект на осколки диаметром менее 10 м каждый. При таком варианте значительную часть кинетической энергии падающего тела примет на себя атмосфера Земли. Здесь возникает проблема внедрения ядерного заряда в тело летящего к Земле ударника. Есть расчеты, что потребуется как минимум 2 удара. Первый - механический удар - должен «вырыть» достаточно глубокую нишу в приближающемся объекте, а уже второй произведет в нише собственно термоядерный взрыв.
Перечислю и другие, пока еще научно-фантастические проекты защиты Земли:
использование лазеров для разрушения или изменения траектории опасных объектов;
нанесение ракетного удара с лунной базы;
нанесение удара по опасному небесному телу другим небесным телом меньшей массы путем предварительного изменения его орбиты.
Выбор и оценка способов защиты требуют новых теоретических и экспериментальных исследований. Рассматривая проблему космической защиты жизни и цивилизации на нашей планете, нельзя не учитывать возможные экологические последствия планируемых активных мер. Поскольку большую часть Земли занимают океаны, то наиболее вероятное последствие падения опасного объекта - цунами. Задача защиты в этом случае - дробление ОСЗ на части и «развод» фрагментов на максимально возможное расстояние. Надо предупредить также возможность попадания осколков в густонаселенные районы и на производственные объекты повышенной опасности. Не менее опасно разрушение падающего объекта с образованием аэрозольной массы, способной вызвать климатические изменения на Земле.
Таким образом, представленные три способа активных мер борьбы с метеоритными телами, являются наиболее эффективными. Однако каждый из данных способов может быть применен в зависимости от количества времени, оставшегося до падения метеорита на Землю. И, тем не менее, изменение орбиты метеоритного тела будет наиболее практичным способом, по сравнению со всеми другими.
После событий, связанных с метеоритным дождем в Челябинске, заместитель премьер-министра РФ Дмитрий Рогозин сказал, что Россия и США должны разработать систему для защиты планеты от подобных событий в будущем. 18 февраля 2013 года на пресс-конференции была названа стоимость защиты России от космических угроз - объём федеральной целевой программы, рассчитанной на десять лет, составляет 58 млрд рублей. Программа одобрена Роскосмосом и передана вице-премьеру Дмитрию Рогозину. Ранее, 15 февраля, стало известно, что Роскосмос разрабатывает совместно с РАН программу, которая поможет узнать больше об исходящей из космоса опасности. По словам начальника Управления стратегического планирования целевых программ Роскосмоса Юрия Макарова, для этого создаются, в том числе, новые средства наблюдения, однако из-за масштаба проблемы всё находится ещё в начале пути.
Заключение
Итак, мы получили новые знания о метеоритной опасности: рассмотрели строение метеоритов, процесс их вхождения в атмосферу, получили новые сведения о зависимости размеров метеорита и катастрофы, к которой может привести его падение.
Мы также выявили наиболее опасные для метеоритной атаки зоны нашей страны - сейсмоопасные зоны, районы с атомными электростанциями.
Решение проблемы космической защиты нашей цивилизации может быть только комплексным: обнаружение опасных объектов - уточнение его характеристик и возможного района падения - определение стратегии и тактики противодействия. В настоящее время наиболее действенный способ борьбы с падениями метеоритов - это изменение их орбит путем мощного кратковременного воздействия (взрыва) или продолжительного воздействия на них.
Проблема космической защиты может эффективно решаться только параллельно с изучением и освоением космоса. Начало этого долгого пути уходит в незапамятные времена и продолжается сегодня. Тем не менее, можно с уверенностью сказать, что с развитием науки и техники человечество преодолеет очень многое и однажды найдет способ уберечь свою планету от вторжения космических тел.
Литература
1. Е. Л. Кринов «Вестники Вселенной» - М. : Государственное издательство географической литературы, 1983 год.
2. Энциклопедия для детей, т. 8. - М. : Аванта+, 1997 год.
3. Энциклопедия для детей, т. 8. - М. : Аванта+, 2004 год.
4. Е. П. Левитан «Астрономия» - М. : Дрофа, 2011 год.
5. Журнал «Физика в школе», 1998 год, № 13
6. Журнал «Физика в школе», 1997 год, № 5
7. Журнал «Наука и жизнь», 2005 год, № 2
8. Журнал «Физика в школе», 2003 год, № 3
9. Журнал «Физика в школе», 2000 год, № 42
10. Журнал «Природа», 1998 год, № 6