Vermeidung von Asteroideneinschlägen -Asteroid impact avoidance

"Planetare Verteidigung" leitet hier weiter. Zur Verteidigung gegen die Alien-Invasion in der Fiktion siehe Alien-Invasion .
Nicht zu verwechseln mit Planetenschutz .
Weitere Informationen: Asteroideneinschlagsvorhersage
Illustration der Mission Double Asteroid Redirection Test , bei der ein Raumschiff mit einem Asteroiden kollidierte, um zu messen, wie stark sich seine Umlaufbahn verändert hat.

Die Asteroideneinschlagsvermeidung umfasst die Methoden, mit denen erdnahe Objekte (NEO) auf einem potenziellen Kollisionskurs mit der Erde abgelenkt werden könnten, um zerstörerische Einschlagsereignisse zu verhindern . Ein Einschlag eines ausreichend großen Asteroiden oder anderer NEOs würde je nach Einschlagsort massive Tsunamis oder mehrere Feuerstürme und einen Einschlagswinter verursachen, der durch die sonnenlichtblockierende Wirkung großer Mengen von pulverisiertem Gesteinsstaub und anderen Trümmern verursacht wird, die in die Stratosphäre eingebracht werden . Es wird angenommen, dass eine Kollision vor 66 Millionen Jahren zwischen der Erde und einem Objekt mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern (6 Meilen) den Chicxulub-Krater erzeugt hatund löste das Kreide-Paläogen-Aussterben aus, von dem die wissenschaftliche Gemeinschaft versteht , dass es das Aussterben aller Nicht-Vogel-Dinosaurier verursacht hat.

Während die Wahrscheinlichkeit einer größeren Kollision kurzfristig gering ist, ist es nahezu sicher , dass es irgendwann zu einer solchen kommen wird, wenn keine Abwehrmaßnahmen ergriffen werden. Astronomische Ereignisse – wie die Einschläge von Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter und der Chelyabinsk-Meteor 2013 sowie die wachsende Zahl erdnaher Objekte, die entdeckt und in der Sentry Risk Table katalogisiert wurden – haben neue Aufmerksamkeit auf solche Bedrohungen gelenkt. Die Popularität des Films Don't Look Up aus dem Jahr 2021 trug dazu bei, das Bewusstsein für die Möglichkeit zu schärfen, NEOs zu vermeiden .

Im Jahr 2016 warnte ein NASA -Wissenschaftler, dass die Erde auf ein solches Ereignis nicht vorbereitet sei. Im April 2018 berichtete die B612 Foundation : „Es ist zu 100 Prozent sicher, dass wir von einem verheerenden Asteroiden getroffen werden, aber wir sind nicht zu 100 Prozent sicher, wann.“ Ebenfalls im Jahr 2018 betrachtete der Physiker Stephen Hawking in seinem letzten Buch „ Brief Answers to the Big Questions “ eine Asteroidenkollision als die größte Bedrohung für den Planeten. Es wurden mehrere Möglichkeiten zur Vermeidung eines Asteroideneinschlags beschrieben. Nichtsdestotrotz berichteten Wissenschaftler im März 2019, dass Asteroiden viel schwieriger zu zerstören sein könnten als bisher angenommen. Darüber hinaus kann sich ein Asteroid aufgrund der Schwerkraft wieder zusammensetzen, nachdem er gestört wurde. Im Mai 2021 berichteten NASA-Astronomen, dass 5 bis 10 Jahre Vorbereitung erforderlich sein könnten, um einen virtuellen Impaktor zu vermeiden, basierend auf einer simulierten Übung, die von der Planetary Defense Conference 2021 durchgeführt wurde.

Ablenkungsbemühungen

Bekannte erdnahe Objekte  – Stand Januar 2018
Video (0:55; 23. Juli 2018)
(Erdbahn in Weiß)

Laut Expertenaussagen im US-Kongress im Jahr 2013 würde die NASA mindestens fünf Jahre Vorbereitungszeit benötigen, bevor eine Mission zum Abfangen eines Asteroiden gestartet werden könnte. Im Juni 2018 warnte der US National Science and Technology Council , dass die Vereinigten Staaten nicht auf einen Asteroideneinschlag vorbereitet seien, und entwickelte und veröffentlichte den "National Near-Earth Object Preparedness Strategy Action Plan", um sich besser vorzubereiten.

Die meisten Ablenkungsbemühungen für ein großes Objekt erfordern eine Warnung von einem Jahr bis zu Jahrzehnten, was Zeit für die Vorbereitung und Durchführung eines Kollisionsvermeidungsprojekts lässt, da noch keine bekannte planetare Verteidigungshardware entwickelt wurde. Es wurde geschätzt, dass eine Geschwindigkeitsänderung von nur 3,5/t × 10 –2 m·s –1 (wobei t die Anzahl der Jahre bis zum möglichen Aufprall ist) erforderlich ist, um einen Körper erfolgreich auf einer direkten Kollisionsbahn abzulenken. Außerdem werden unter Umständen viel kleinere Geschwindigkeitsänderungen benötigt. Zum Beispiel wurde geschätzt, dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gab, dass 99942 Apophis im Jahr 2029 mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 –4 an der Erde vorbeischwirrten und 2035 oder 2036 ein „Schlüsselloch“ passierten und auf einer Aufprallbahn zurückkehrten. Es wurde dann festgestellt, dass es sich um eine Ablenkung handelte von dieser potentiellen Rückkehrbahn, mehrere Jahre vor dem Swing-by, könnte mit einer Geschwindigkeitsänderung in der Größenordnung von 10 –6  ms –1 erreicht werden .

Der Double Asteroid Redirection Test (DART) der NASA, die weltweit erste umfassende Mission zum Testen von Technologie zum Schutz der Erde gegen potenzielle Asteroiden- oder Kometengefahren, wurde mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete vom Space Launch Complex 4 East auf der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien gestartet.

Ein Aufprall eines 10 Kilometer (6,2 Meilen) großen Asteroiden auf der Erde hat in der Vergangenheit aufgrund katastrophaler Schäden an der Biosphäre ein Ereignis auf Aussterbeniveau verursacht . Es besteht auch die Bedrohung durch Kometen , die in das innere Sonnensystem eindringen. Die Aufprallgeschwindigkeit eines Kometen mit langer Periode wäre wahrscheinlich um ein Vielfaches höher als die eines erdnahen Asteroiden , was seinen Aufprall viel zerstörerischer macht; zudem dürfte die Vorwarnzeit nicht mehr als ein paar Monate betragen. Einschläge von Objekten mit einem Durchmesser von nur 50 Metern (160 Fuß), die weitaus häufiger vorkommen, sind historisch gesehen regional äußerst zerstörerisch (siehe Barringer-Krater ).

Es ist auch hilfreich, die Materialzusammensetzung des Objekts herauszufinden, bevor man sich für eine geeignete Strategie entscheidet. Missionen wie die Sonde Deep Impact 2005 und die Raumsonde Rosetta haben wertvolle Informationen darüber geliefert, was zu erwarten ist.

REP. STEWART: ... sind wir technologisch in der Lage, etwas zu starten, das [einen Asteroiden] abfangen könnte? ... DR. A'HEARN: Nein. Wenn wir bereits Pläne für Raumfahrzeuge in den Büchern hätten, würde das ein Jahr dauern ... ich meine, eine typische kleine Mission ... dauert vier Jahre von der Genehmigung bis zum Start ...

—  Abgeordneter Chris Stewart (R, UT) und Dr. Michael F. A'Hearn , 10. April 2013, Kongress der Vereinigten Staaten
Häufigkeit kleiner Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 20 Metern, die in die Erdatmosphäre einschlagen.

Geschichte der US-Regierungsmandate

Die Bemühungen zur Vorhersage von Asteroideneinschlägen haben sich auf die Vermessungsmethode konzentriert. Der 1992 von der NASA gesponserte Near-Earth-Object Interception Workshop, der vom Los Alamos National Laboratory veranstaltet wurde , bewertete Probleme beim Abfangen von Himmelsobjekten, die die Erde treffen könnten. In einem Bericht an die NASA aus dem Jahr 1992 wurde eine koordinierte Spaceguard -Umfrage empfohlen, um erdkreuzende Asteroiden zu entdecken, zu verifizieren und Folgebeobachtungen bereitzustellen. Diese Untersuchung sollte innerhalb von 25 Jahren 90 % dieser Objekte entdecken, die größer als ein Kilometer sind. Drei Jahre später empfahl ein weiterer NASA-Bericht Sucherhebungen, die innerhalb von zehn Jahren 60–70 % der kurzzeitigen erdnahen Objekte mit einer Größe von mehr als einem Kilometer entdecken und innerhalb von fünf weiteren Jahren eine Vollständigkeit von 90 % erreichen würden.

1998 hat sich die NASA offiziell zum Ziel gesetzt, bis 2008 90 % aller erdnahen Objekte (NEOs) mit Durchmessern von 1 km oder mehr zu finden und zu katalogisieren, die ein Kollisionsrisiko für die Erde darstellen könnten. Die Metrik mit einem Durchmesser von 1 km wurde gewählt, nachdem umfangreiche Studien darauf hindeuteten, dass der Aufprall eines Objekts, das kleiner als 1 km ist, erhebliche lokale oder regionale Schäden verursachen könnte, aber wahrscheinlich keine weltweite Katastrophe verursachen wird. Der Einschlag eines Objekts mit einem Durchmesser von über 1 km könnte sehr wohl zu weltweiten Schäden bis hin zum Aussterben der menschlichen Spezies führen . Das Engagement der NASA hat zur Finanzierung einer Reihe von NEO-Suchbemühungen geführt, die bis 2008 beträchtliche Fortschritte in Richtung des 90-%-Ziels gemacht haben. Die Entdeckung mehrerer NEOs im Jahr 2009 mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 3 Kilometern (z. B. 2009 CR 2 , 2009 HC 82 , 2009 KJ , 2009 MS und 2009 OG ) zeigten, dass immer noch große Objekte zu erkennen waren.

Der Vertreter der Vereinigten Staaten, George E. Brown Jr. (D-CA), wurde zitiert, als er seine Unterstützung für planetare Verteidigungsprojekte in Air & Space Power Chronicles zum Ausdruck brachte und sagte: „Wenn wir eines Tages in der Zukunft lange im Voraus entdecken, dass ein Asteroid, der groß ist genug, um ein Massensterben zu verursachen, die Erde treffen wird, und dann ändern wir den Kurs dieses Asteroiden, damit er uns nicht trifft, es wird eine der wichtigsten Errungenschaften in der gesamten Menschheitsgeschichte sein."

Aufgrund des langjährigen Engagements des Kongressabgeordneten Brown für die Verteidigung des Planeten wurde ein Gesetzentwurf des US-Repräsentantenhauses, HR 1022, ihm zu Ehren benannt: The George E. Brown, Jr. Near-Earth Object Survey Act. Dieser Gesetzentwurf „zur Bereitstellung eines erdnahen Objektvermessungsprogramms zur Erkennung, Verfolgung, Katalogisierung und Charakterisierung bestimmter erdnaher Asteroiden und Kometen“ wurde im März 2005 von Rep. Dana Rohrabacher (R-CA) eingebracht. Es wurde schließlich in S.1281, dem NASA Authorization Act von 2005 , aufgenommen, der am 22. Dezember 2005 vom Kongress verabschiedet, anschließend vom Präsidenten unterzeichnet wurde und teilweise besagt:

Der US-Kongress hat erklärt, dass das allgemeine Wohlergehen und die Sicherheit der Vereinigten Staaten erfordern, dass die einzigartige Kompetenz der NASA darauf gerichtet ist, erdnahe Asteroiden und Kometen zu entdecken, zu verfolgen, zu katalogisieren und zu charakterisieren, um vor der potenziellen Gefahr zu warnen und sie zu mindern solcher erdnahen Objekte zur Erde. Der NASA-Administrator plant, entwickelt und implementiert ein Programm zur Untersuchung erdnaher Objekte, um die physikalischen Eigenschaften von erdnahen Objekten mit einem Durchmesser von mindestens 140 Metern zu erkennen, zu verfolgen, zu katalogisieren und zu charakterisieren, um die Bedrohung durch zu bewerten solche erdnahen Objekte zur Erde. Ziel des Survey-Programms ist es, innerhalb von 15 Jahren nach Inkrafttreten dieses Gesetzes eine 90%ige Fertigstellung seines erdnahen Objektkatalogs (basierend auf statistisch vorhergesagten Populationen erdnaher Objekte) zu erreichen. Der NASA-Administrator übermittelt dem Kongress spätestens 1 Jahr nach Inkrafttreten dieses Gesetzes einen ersten Bericht, der Folgendes enthält: (A) Eine Analyse möglicher Alternativen, die die NASA zur Durchführung des Vermessungsprogramms einsetzen kann, einschließlich Boden- raumbasierte und weltraumbasierte Alternativen mit technischen Beschreibungen. (B) Eine empfohlene Option und ein vorgeschlagenes Budget zur Durchführung des Umfrageprogramms gemäß der empfohlenen Option. (C) Analyse möglicher Alternativen, die die NASA einsetzen könnte, um ein Objekt auf einem wahrscheinlichen Kollisionskurs mit der Erde abzulenken.

Das Ergebnis dieser Richtlinie war ein Bericht, der dem Kongress Anfang März 2007 vorgelegt wurde. Dies war eine Analyse der Alternatives (AoA)-Studie, die vom NASA-Büro für Programmanalyse und -bewertung (PA&E) mit Unterstützung externer Berater, der Aerospace Corporation, NASA Langley Research, geleitet wurde Center (LaRC) und SAIC (unter anderem).

Siehe auch Auswirkungsvorhersage verbessern .

Laufende Projekte

Anzahl der von verschiedenen Projekten erkannten NEOs.
NEOWISE  – Daten der ersten vier Jahre ab Dezember 2013 (animiert; 20. April 2018)

Das Minor Planet Center in Cambridge, Massachusetts , katalogisiert seit 1947 die Umlaufbahnen von Asteroiden und Kometen. Kürzlich kamen Vermessungen hinzu, die sich auf die Lokalisierung von erdnahen Objekten (NEO) spezialisiert haben, von denen viele (seit Anfang 2007) von der NASA finanziert werden Near Earth Object Program Office als Teil ihres Spaceguard-Programms. Eines der bekanntesten ist LINEAR , das 1996 begann. Bis 2004 entdeckte LINEAR jedes Jahr Zehntausende von Objekten und machte 65 % aller neuen Asteroidenentdeckungen aus. LINEAR verwendet zwei Ein-Meter-Teleskope und ein Halb-Meter-Teleskop mit Sitz in New Mexico.

Die Catalina Sky Survey (CSS) wird an der Catalina Station des Steward Observatory in der Nähe von Tucson, Arizona , in den Vereinigten Staaten durchgeführt. Es verwendet zwei Teleskope, ein 1,5-Meter (60 Zoll) f/2-Teleskop auf dem Gipfel des Mount Lemmon und ein 68 cm (27 Zoll) f/1,7 Schmidt - Teleskop in der Nähe des Mount Bigelow (beide in Tucson, Arizona Bereich). Im Jahr 2005 wurde CSS zur produktivsten NEO-Untersuchung und übertraf Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) in Bezug auf die Gesamtzahl der seitdem jedes Jahr entdeckten NEOs und potenziell gefährlichen Asteroiden. CSS entdeckte 2005 310 NEOs, 2006 396, 2007 466 und 2008 wurden 564 NEOs gefunden.

Spacewatch , das ein 90-Zentimeter-Teleskop am Kitt Peak Observatory in Arizona verwendet, das mit automatischen Ziel-, Bildgebungs- und Analysegeräten aktualisiert wurde, um den Himmel nach Eindringlingen abzusuchen, wurde 1980 von Tom Gehrels und Robert S. McMillan von Lunar gegründet und Planetary Laboratory der University of Arizona in Tucson und wird nun von McMillan betrieben. Das Spacewatch-Projekt hat ein 1,8-Meter-Teleskop, ebenfalls am Kitt Peak, erworben, um nach NEOs zu jagen, und hat das alte 90-Zentimeter-Teleskop mit einem verbesserten elektronischen Bildgebungssystem mit viel größerer Auflösung ausgestattet, wodurch seine Suchfähigkeit verbessert wird.

Weitere Programme zur Verfolgung erdnaher Objekte sind Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT), Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS), Campo Imperatore Near-Earth Object Survey (CINEOS), Japanese Spaceguard Association und Asiago-DLR Asteroid Survey . Pan-STARRS schloss den Bau des Teleskops im Jahr 2010 ab und beobachtet nun aktiv.

Das Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System , das jetzt in Betrieb ist, führt häufige Scans des Himmels im Hinblick auf eine spätere Erkennung der Kollisionsstrecke der Asteroidenbahn durch. Diese wären viel zu spät für eine Ablenkung, aber noch rechtzeitig für eine Evakuierung und Vorbereitung der betroffenen Erdregion.

Ein weiteres von der Europäischen Union gefördertes Projekt ist NEOShield , das realistische Möglichkeiten analysiert, die Kollision eines NEO mit der Erde zu verhindern. Ihr Ziel ist es, Testmissionsdesigns für realisierbare NEO-Minderungskonzepte bereitzustellen. Das Projekt betont insbesondere zwei Aspekte.

  1. Der erste ist der Fokus auf die technologische Entwicklung grundlegender Techniken und Instrumente, die für Führung, Navigation und Kontrolle (GNC) in unmittelbarer Nähe von Asteroiden und Kometen benötigt werden. Dies wird es beispielsweise ermöglichen, solche Körper mit einem kinetischen Hochgeschwindigkeits-Impaktor-Raumfahrzeug zu treffen und sie vor, während und nach einem Abschwächungsversuch zu beobachten, z. B. zur Bahnbestimmung und -überwachung.
  2. Der zweite konzentriert sich auf die Verfeinerung der Charakterisierung von erdnahen Objekten (NEO). Darüber hinaus wird NEOShield-2 astronomische Beobachtungen von NEOs durchführen, um das Verständnis ihrer physikalischen Eigenschaften zu verbessern, sich auf die kleineren Größen zu konzentrieren, die für Minderungszwecke am wichtigsten sind, und um weitere Objekte zu identifizieren, die für Missionen zur physikalischen Charakterisierung und Demonstration der NEO-Ablenkung geeignet sind.

„ Spaceguard “ ist der Name für diese lose verbundenen Programme, von denen einige NASA-Mittel erhalten, um eine Anforderung des US-Kongresses zu erfüllen, bis 2008 90 % der erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von über 1 km zu entdecken. Eine 2003 von der NASA durchgeführte Studie eines Folgeprogramms schlägt vor, 250 bis 450 Millionen US-Dollar auszugeben, um bis 2028 90 % aller erdnahen Asteroiden mit einer Größe von 140 Metern und mehr zu entdecken.

NEODyS ist eine Online-Datenbank bekannter NEOs.

Sentinel-Mission

Hauptartikel: B612 Foundation und Sentinel Space Telescope

Die B612 Foundation ist eine private gemeinnützige Stiftung mit Hauptsitz in den Vereinigten Staaten, die sich dem Schutz der Erde vor Asteroideneinschlägen verschrieben hat . Es wird hauptsächlich von Wissenschaftlern, ehemaligen Astronauten und Ingenieuren des Institute for Advanced Study , des Southwest Research Institute , der Stanford University , der NASA und der Raumfahrtindustrie geleitet .

Als Nichtregierungsorganisation hat sie zwei Linien verwandter Forschung durchgeführt, um dabei zu helfen, NEOs zu entdecken, die eines Tages die Erde treffen könnten, und die technologischen Mittel zu finden, um ihren Weg umzuleiten, um solche Kollisionen zu vermeiden. Das Ziel der Stiftung war es, ein privat finanziertes Weltraumteleskop zur Asteroidensuche , Sentinel , zu entwerfen und zu bauen, das 2017–2018 gestartet werden sollte. Das Projekt wurde jedoch 2015 abgebrochen. Wäre das Infrarotteleskop des Sentinel in einer Umlaufbahn ähnlich der der Venus geparkt worden , hätte es dazu beigetragen, bedrohliche NEOs zu identifizieren, indem es 90 % derjenigen mit Durchmessern von mehr als 140 Metern (460 Fuß) ebenfalls katalogisiert hätte wie die Vermessung kleinerer Objekte im Sonnensystem.

Die von Sentinel gesammelten Daten hätten dazu beigetragen, Asteroiden und andere NEOs zu identifizieren, die ein Kollisionsrisiko mit der Erde darstellen, indem sie an wissenschaftliche Datenaustauschnetzwerke weitergeleitet wurden, darunter die NASA und akademische Einrichtungen wie das Minor Planet Center. Die Stiftung schlägt auch die Asteroidenablenkung potenziell gefährlicher NEOs durch den Einsatz von Schwerkrafttraktoren vor, um ihre Flugbahnen von der Erde wegzulenken, ein Konzept, das vom CEO der Organisation, dem Physiker und ehemaligen NASA-Astronauten Ed Lu , miterfunden wurde .

Zukünftige Projekte

Orbit@home beabsichtigt, verteilte Rechenressourcen bereitzustellen, um die Suchstrategie zu optimieren. Am 16. Februar 2013 wurde das Projekt wegen fehlender Zuschüsse gestoppt. Am 23. Juli 2013 wurde das orbit@home-Projekt jedoch vom Near Earth Object Observation-Programm der NASA zur Finanzierung ausgewählt und sollte Anfang 2014 den Betrieb wieder aufnehmen. Ab dem 13. Juli 2018 ist das Projekt laut seiner Website offline.

Das derzeit im Bau befindliche Large Synoptic Survey Telescope soll ab Anfang der 2020er Jahre eine umfassende, hochauflösende Durchmusterung durchführen.

Erkennung aus dem All

Am 8. November 2007 hielt der Unterausschuss für Raumfahrt und Luftfahrt des Ausschusses für Wissenschaft und Technologie des Repräsentantenhauses eine Anhörung ab, um den Status des NASA-Programms zur Untersuchung erdnaher Objekte zu untersuchen. Die Aussicht, den Wide-field Infrared Survey Explorer zu verwenden , wurde von NASA-Beamten vorgeschlagen.

WISE untersuchte den Himmel im Infrarotbereich mit sehr hoher Empfindlichkeit. Asteroiden, die Sonnenstrahlung absorbieren, können durch das Infrarotband beobachtet werden. Es wurde verwendet, um NEOs zu erkennen, zusätzlich zur Erfüllung seiner wissenschaftlichen Ziele. Es wird prognostiziert, dass WISE innerhalb der einjährigen Mission 400 NEOs (ungefähr zwei Prozent der geschätzten NEO-Population von Interesse) entdecken könnte.

NEOSSat , der Near Earth Object Surveillance Satellite, ist ein im Februar 2013 von der Canadian Space Agency (CSA) gestarteter Mikrosatellit , der im Weltraum nach NEOs suchen wird. Darüber hinaus startete Near-Earth Object WISE (NEOWISE) , eine Erweiterung der WISE - Mission, im September 2013 (in seiner zweiten Missionserweiterung) mit der Jagd auf Asteroiden und Kometen in der Nähe der Erdumlaufbahn .

Tiefe Wirkung

Eine in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 26. März 2009 veröffentlichte Forschung beschreibt, wie Wissenschaftler einen Asteroiden im Weltraum identifizieren konnten, bevor er in die Erdatmosphäre eintrat, wodurch Computer seinen Ursprungsort im Sonnensystem bestimmen und die Ankunftszeit vorhersagen konnten und Ort auf der Erde seiner zerschmetterten überlebenden Teile. Der vier Meter große Asteroid namens 2008 TC 3 wurde erstmals am 6. Oktober 2008 vom automatisierten Catalina Sky Survey -Teleskop gesichtet . Berechnungen sagten korrekt voraus, dass er 19 Stunden nach seiner Entdeckung in der Nubischen Wüste im Nordsudan einschlagen würde.

Eine Reihe potenzieller Bedrohungen wurde identifiziert, wie beispielsweise 99942 Apophis (früher bekannt unter seiner vorläufigen Bezeichnung 2004 MN 4 ), das im Jahr 2004 vorübergehend eine Einschlagswahrscheinlichkeit von etwa 3 % für das Jahr 2029 hatte. Zusätzliche Beobachtungen revidierten diese Wahrscheinlichkeit auf Null .

Muster zur Berechnung der Auswirkungswahrscheinlichkeit

Warum die Wahrscheinlichkeit eines Asteroideneinschlags oft steigt, dann sinkt.

Die Ellipsen im Diagramm rechts zeigen die vorhergesagte Position eines Beispiel-Asteroiden bei der größten Erdannäherung. Bei nur wenigen Asteroidenbeobachtungen ist die Fehlerellipse zunächst sehr groß und schließt die Erde ein. Weitere Beobachtungen verkleinern die Fehlerellipse, enthalten aber immer noch die Erde. Dies erhöht die prognostizierte Einschlagswahrscheinlichkeit, da die Erde nun einen größeren Teil der Fehlerregion abdeckt. Schließlich verkleinern noch mehr Beobachtungen (häufig Radarbeobachtungen oder die Entdeckung einer früheren Sichtung desselben Asteroiden auf Archivbildern) die Ellipse und zeigen, dass sich die Erde außerhalb der Fehlerregion befindet und die Einschlagswahrscheinlichkeit nahe Null liegt.

Für Asteroiden, die tatsächlich auf dem Weg sind, die Erde zu treffen, steigt die vorhergesagte Wahrscheinlichkeit eines Einschlags weiter an, je mehr Beobachtungen gemacht werden. Dieses ähnliche Muster macht es schwierig, zwischen Asteroiden zu unterscheiden, die der Erde nur nahe kommen, und solchen, die sie tatsächlich treffen werden. Dies wiederum macht es schwierig zu entscheiden, wann ein Alarm ausgelöst werden sollte, da es Zeit braucht, um mehr Gewissheit zu erlangen, was die Zeit verkürzt, die zur Verfügung steht, um auf einen vorhergesagten Aufprall zu reagieren. Ein zu frühes Auslösen des Alarms birgt jedoch die Gefahr, einen Fehlalarm auszulösen und einen Boy Who Cried Wolf - Effekt zu erzeugen, wenn der Asteroid tatsächlich die Erde verfehlt.

Kollisionsvermeidungsstrategien

Verschiedene Kollisionsvermeidungstechniken haben unterschiedliche Kompromisse in Bezug auf Metriken wie Gesamtleistung, Kosten, Ausfallrisiken, Betrieb und Technologiebereitschaft. Es gibt verschiedene Methoden, um den Kurs eines Asteroiden/Kometen zu ändern. Diese können durch verschiedene Arten von Attributen wie die Art der Minderung (Ablenkung oder Fragmentierung), die Energiequelle (kinetisch, elektromagnetisch, gravitativ, solar/thermisch oder nuklear) und die Annäherungsstrategie (Abfangen, Rendezvous oder Gegenstelle).

Strategien fallen in zwei Grundgruppen: Fragmentierung undVerzögerung. Die Fragmentierung konzentriert sich darauf, den Impaktor unschädlich zu machen, indem er fragmentiert und die Fragmente so verstreut werden, dass sie die Erde verfehlen oder klein genug sind, um in der Atmosphäre zu verglühen. Delay nutzt die Tatsache aus, dass sich sowohl die Erde als auch der Impaktor im Orbit befinden. Ein Aufprall tritt auf, wenn beide gleichzeitig denselben Punkt im Weltraum erreichen, oder genauer gesagt, wenn ein Punkt auf der Erdoberfläche die Umlaufbahn des Impaktors schneidet, wenn der Impaktor ankommt. Da die Erde einen Durchmesser von etwa 12.750 km hat und sich mit ca. Mit einer Geschwindigkeit von 30 km pro Sekunde auf seiner Umlaufbahn legt er eine Strecke von einem Planetendurchmesser in etwa 425 Sekunden oder etwas mehr als sieben Minuten zurück. Das Verzögern oder Vorziehen der Ankunft des Impaktors um Zeiten dieser Größenordnung kann, abhängig von der genauen Geometrie des Aufpralls, dazu führen, dass er die Erde verfehlt.

Kollisionsvermeidungsstrategien können auch als entweder direkt oder indirekt angesehen werden und wie schnell sie Energie auf das Objekt übertragen. Die direkten Methoden wie nukleare Sprengstoffe oder kinetische Impaktoren unterbrechen schnell die Bahn des Boliden. Direkte Methoden werden bevorzugt, da sie im Allgemeinen weniger zeit- und kostenaufwändig sind. Ihre Wirkung kann sofort eintreten und spart so wertvolle Zeit. Diese Methoden würden für kurzfristige und langfristige Bedrohungen funktionieren und sind am effektivsten gegen feste Objekte, die direkt geschoben werden können, aber im Fall von kinetischen Impaktoren sind sie nicht sehr effektiv gegen große, lose angesammelte Trümmerhaufen. Indirekte Methoden wie Schwerkrafttraktoren , das Anbringen von Raketen oder Massentreiber sind viel langsamer. Sie müssen zum Objekt reisen, den Kurs um bis zu 180 Grad für ein Rendezvous im Weltraum ändern und dann viel mehr Zeit in Anspruch nehmen, um die Bahn des Asteroiden gerade so weit zu ändern, dass er die Erde verfehlt.

Viele NEOs gelten als „fliegende Trümmerhaufen “, die nur lose durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, und ein typischer Ablenkungsversuch eines kinetischen Impaktors in der Größe eines Raumfahrzeugs könnte das Objekt einfach zerbrechen oder fragmentieren, ohne seinen Kurs ausreichend anzupassen. Wenn ein Asteroid in Fragmente zerbricht, würde jedes Fragment mit einem Durchmesser von mehr als 35 Metern nicht in der Atmosphäre verglühen und könnte selbst die Erde treffen. Die Verfolgung der Tausenden schrotähnlichen Fragmente, die aus einer solchen Explosion resultieren könnten, wäre eine sehr beängstigende Aufgabe, obwohl eine Fragmentierung vorzuziehen wäre, nichts zu tun und den ursprünglich größeren Trümmerkörper, der einem Schrot und einer Wachskugel entspricht , einschlagen zu lassen die Erde.

In Cielo -Simulationen, die 2011–2012 durchgeführt wurden, bei denen die Geschwindigkeit und Menge der Energieabgabe ausreichend hoch und an die Größe des Trümmerhaufens angepasst waren, wie beispielsweise nach einer maßgeschneiderten Atomexplosion, zeigten die Ergebnisse, dass alle Asteroidenfragmente nach dem Impuls entstanden sind der abgegebenen Energie keine Gefahr des Wiederzusammenwachsens darstellen würde ( auch nicht für solche mit der Form des Asteroiden Itokawa ), sondern schnell eine Fluchtgeschwindigkeit aus ihrem Mutterkörper erreichen würde (die für Itokawa etwa 0,2 m/s beträgt) und sich daher bewegen würde aus einer Erdstoßbahn.

Atomsprengkörper

Siehe auch: Nuklearer Impulsantrieb , Robust Nuclear Earth Penetrator und Operation Fishbowl
In ähnlicher Weise wie die früheren, mit einem Helium -Partialdruck gefüllten Pfeifen , wie sie im Ivy-Mike -Test von 1952 verwendet wurden, war der Castle-Bravo -Test von 1954 ebenfalls stark mit Sichtlinienrohren (LOS) instrumentiert , um besser zu definieren und Quantifizieren Sie das Timing und die Energien der Röntgenstrahlen und Neutronen, die von diesen frühen thermonuklearen Geräten erzeugt werden. Eines der Ergebnisse dieser diagnostischen Arbeit führte zu dieser grafischen Darstellung des Transports von energiereichen Röntgenstrahlen und Neutronen durch eine etwa 2,3 km lange Vakuumleitung, woraufhin sie im Blockhaus "Station 1200" feste Materie erhitzten und so eine Sekundärenergie erzeugten Feuerball.

Das Zünden eines Kernsprengkörpers über , auf oder knapp unter der Oberfläche eines bedrohlichen Himmelskörpers ist eine mögliche Ablenkungsoption, wobei die optimale Detonationshöhe von der Zusammensetzung und Größe des Objekts abhängt. Es ist nicht erforderlich, dass das gesamte NEO verdampft wird, um eine Aufprallgefahr zu mindern. Im Falle einer eingehenden Bedrohung durch einen "Schutthaufen" wurde der Abstand oder die Detonationshöhe über der Oberflächenkonfiguration als Mittel vorgeschlagen, um das mögliche Brechen des Trümmerhaufens zu verhindern. Die durch die Detonation freigesetzten energiereichen Neutronen und weichen Röntgenstrahlen , die Materie nicht nennenswert durchdringen, werden beim Auftreffen auf die Oberflächenmaterie des Objekts in thermische Wärme umgewandelt, wodurch alle der Sichtlinie ausgesetzten Oberflächenbereiche des Objekts bis zu einer geringen Tiefe ablativ verdampft werden und sich drehen das Oberflächenmaterial wird zu Auswurf erhitzt , und analog zum Auswurf eines chemischen Raketenmotorabgases ändert sich die Geschwindigkeit oder "stupst" das Objekt durch die Reaktion vom Kurs ab, dem dritten Newtonschen Gesetz folgend , wobei Auswurf in eine Richtung geht und das Objekt wird im anderen angetrieben. Abhängig von der Energie des Sprengkörpers würde der resultierende Raketenabgaseffekt , der durch die hohe Geschwindigkeit des verdampften Massenauswurfs des Asteroiden in Verbindung mit der geringen Massenreduzierung des Objekts erzeugt wird, eine ausreichende Änderung der Umlaufbahn des Objekts bewirken, um es zu verfehlen die Erde.

Eine Hypervelocity Asteroid Mitigation Mission for Emergency Response (HAMMER) wurde vorgeschlagen.

Stand-off-Ansatz

Wenn das Objekt sehr groß, aber immer noch ein lose zusammengehaltener Trümmerhaufen ist, besteht eine Lösung darin, einen oder mehrere Kernsprengkörper neben dem Asteroiden in einer Abstandshöhe von 20 Metern oder mehr zur Detonation zu bringen über seiner Oberfläche, um das möglicherweise lose zusammengehaltene Objekt nicht zu zerbrechen. Vorausgesetzt, dass diese Abstandsstrategie weit genug im Voraus durchgeführt wurde, würde die Kraft einer ausreichenden Anzahl von Nuklearexplosionen die Flugbahn des Objekts ausreichend verändern, um einen Aufprall zu vermeiden, laut Computersimulationen und experimentellen Beweisen von Meteoriten , die dem thermischen Röntgenstrahl ausgesetzt waren Impulse der Z-Maschine .

1967 wurden Doktoranden unter Professor Paul Sandorff am Massachusetts Institute of Technology beauftragt, eine Methode zu entwickeln, um einen hypothetischen 18 Monate entfernten Einschlag des 1,4 Kilometer breiten Asteroiden 1566 Icarus auf der Erde zu verhindern , ein Objekt, das nähert sich regelmäßig der Erde, manchmal bis zu 16 Mondentfernungen . Um die Aufgabe innerhalb des Zeitrahmens und mit begrenztem Materialwissen über die Zusammensetzung des Asteroiden zu erfüllen, wurde ein variables Abstandssystem konzipiert. Dies hätte eine Reihe modifizierter Saturn-V -Raketen verwendet, die auf Abfangkurse geschickt wurden, und die Schaffung einer Handvoll nuklearer Sprengkörper im Energiebereich von 100 Megatonnen - zufälligerweise die gleiche wie die maximale Ausbeute der sowjetischen Zarenbombe gewesen wäre wenn ein Uran-Manipulator verwendet worden wäre – als Nutzlast jedes Raketenfahrzeugs . Die Designstudie wurde später als Project Icarus veröffentlicht , das als Inspiration für den Film Meteor von 1979 diente .

Eine 2007 durchgeführte NASA -Analyse von Ablenkungsalternativen besagte:

Nukleare Abstandsexplosionen werden als 10- bis 100-mal wirksamer eingeschätzt als die in dieser Studie analysierten nichtnuklearen Alternativen. Andere Techniken, die den Einsatz von nuklearen Sprengstoffen an der Oberfläche oder unter der Oberfläche beinhalten, können effizienter sein, aber sie gehen ein erhöhtes Risiko ein, das Ziel-NEO zu zerbrechen. Sie tragen auch höhere Entwicklungs- und Betriebsrisiken.

Im selben Jahr veröffentlichte die NASA eine Studie, in der angenommen wurde, dass der Asteroid Apophis (mit einem Durchmesser von etwa 300 Metern oder 1.000 Fuß) eine viel geringere Trümmerhaufendichte (1.500 kg/m 3 oder 100 lb/cu ft) und daher eine geringere Masse als heute bekannt ist, und in der Studie wird angenommen, dass es sich für das Jahr 2029 auf einer Einschlagbahn mit der Erde befindet. Unter diesen hypothetischen Bedingungen stellt der Bericht fest, dass ein "Cradle-Raumschiff" ausreichen würde, um abzulenken es vom Erdeinschlag. Dieses konzeptionelle Raumschiff enthält sechs B83 -Physikpakete, jedes für seine maximale Ausbeute von 1,2 Megatonnen ausgelegt, zusammengebündelt und irgendwann in den 2020er Jahren von einem Ares V -Fahrzeug hochgehoben, wobei jedes B83 gezündet wird , um über der Oberfläche des Asteroiden in einer Höhe von 100 Metern zu detonieren oder 330 Fuß ("1/3 des Objektdurchmessers" als Abstand), eine nach der anderen, mit stundenlangen Intervallen zwischen jeder Detonation. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass ein einziger Einsatz dieser Option "NEOs mit einem Durchmesser von 100–500 Metern oder 330–1.640 Fuß zwei Jahre vor dem Aufprall und größere NEOs mit einer Vorwarnung von mindestens fünf Jahren ablenken kann". Diese Wirksamkeitszahlen werden von den Autoren als "konservativ" angesehen, und es wurde nur die thermische Röntgenstrahlungsleistung der B83-Geräte berücksichtigt, während die Neutronenheizung zur Vereinfachung der Berechnung vernachlässigt wurde.

Oberflächen- und Untergrundnutzung

Die künstlerische Darstellung dieser frühen Asteroiden-Umleitungsmission deutet auf eine andere Methode hin, die Umlaufbahn eines großen bedrohlichen Himmelskörpers zu verändern, indem man relativ kleinere Himmelsobjekte einfängt und diese, und nicht die normalerweise vorgeschlagenen kleinen Teile von Raumfahrzeugen, als Mittel zur Erzeugung eines starken kinetischen Aufpralls verwendet. oder alternativ ein stärkerer, schneller wirkender Gravitationstraktor , da einige Asteroiden mit geringer Dichte wie 253 Mathilde Aufprallenergie zerstreuen können .

Im Jahr 2011 begann der Direktor des Asteroid Deflection Research Center an der Iowa State University , Dr. Bong Wie (der zuvor kinetische Impaktor-Ablenkungsstudien veröffentlicht hatte), Strategien zu untersuchen, die mit 50 bis 500 Meter Durchmesser umgehen könnten (200 –1.600 ft) Objekte, wenn die Zeit bis zum Aufprall auf der Erde weniger als ein Jahr betrug. Er kam zu dem Schluss, dass zur Bereitstellung der erforderlichen Energie eine nukleare Explosion oder ein anderes Ereignis, das die gleiche Kraft liefern könnte, die einzigen Methoden sind, die innerhalb dieser Zeitbeschränkungen gegen einen sehr großen Asteroiden wirken können.

Diese Arbeit führte zur Schaffung eines konzeptionellen Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV), das einen kinetischen Impaktor kombiniert , um einen ersten Krater für eine nachfolgende unterirdische nukleare Detonation innerhalb dieses ersten Kraters zu erzeugen, was ein hohes Maß an Effizienz in der erzeugen würde Umwandlung der bei der Detonation freigesetzten Kernenergie in Antriebsenergie zum Asteroiden.

Ein ähnlicher Vorschlag würde anstelle des kinetischen Impaktors ein oberflächendetonierendes Nukleargerät verwenden, um den anfänglichen Krater zu erzeugen, und dann den Krater als Raketendüse verwenden, um nachfolgende nukleare Detonationen zu kanalisieren.

Auf der NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Konferenz 2014 erklärten Wie und seine Kollegen, dass „wir mit unserem Basiskonzept die Lösung haben, um die Bedrohung durch Asteroideneinschläge mit jeder Art von Warnung zu mindern.“ Zum Beispiel würde nach ihren Computermodellen mit einer Vorwarnzeit von 30 Tagen ein 300 Meter breiter (1.000 Fuß) Asteroid durch die Verwendung eines einzelnen HAIV neutralisiert, wobei weniger als 0,1 % der Masse des zerstörten Objekts möglicherweise die Erde treffen würden , was im Vergleich mehr als akzeptabel wäre.

Seit 2015 arbeitet Wie mit dem Danish Emergency Asteroid Defense Project ( EADP ) zusammen, das letztendlich beabsichtigt, ausreichende Mittel für den Entwurf, den Bau und die Lagerung eines nichtnuklearen HAIV-Raumfahrzeugs als planetare Versicherung zu sammeln. Für bedrohliche Asteroiden, die zu groß und/oder zu nah am Erdeinschlag sind, um effektiv durch den nicht-nuklearen HAIV-Ansatz abgelenkt zu werden, sind nukleare Sprengkörper (mit 5% der Sprengkraft als diejenigen, die für die Abstandsstrategie verwendet werden) vorgesehen unter internationaler Aufsicht ausgetauscht werden, wenn Umstände eintreten, die dies erfordern.

Möglichkeit der Kometenablenkung

"Wer weiß, ob, wenn ein Komet sich dieser Kugel nähert, um sie zu zerstören ... Menschen nicht mit Dampf Felsen aus ihren Fundamenten reißen und Berge gegen die flammende Masse schleudern werden, wie es die Riesen getan haben sollen?"
— Lord Byron

Nach den Einschlägen des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter im Jahr 1994 schlug Edward Teller einem Kollektiv von US-amerikanischen und russischen Waffendesignern aus dem Kalten Krieg bei einem Workshop zur Planetenverteidigung 1995 im Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) vor, bei der Entwicklung zusammenzuarbeiten ein nuklearer Sprengsatz von einer Gigatonne , was der kinetischen Energie eines Asteroiden mit einem Durchmesser von einem Kilometer entsprechen würde. Das theoretische Ein-Gigaton-Gerät würde etwa 25 bis 30 Tonnen wiegen und leicht genug sein, um es auf die Energia -Rakete zu heben. Es könnte verwendet werden, um innerhalb weniger Monate einen Asteroiden von einem Kilometer (0,62 Meilen) sofort zu verdampfen und die Bahnen von Asteroiden der ELE-Klasse (mit einem Durchmesser von mehr als 10 Kilometern oder 6,2 Meilen) umzuleiten. Mit einer Frist von einem Jahr und an einem Abfangort, der nicht näher als Jupiter ist, könnte es auch mit den noch selteneren kurzperiodischen Kometen fertig werden, die aus dem Kuipergürtel herauskommen und innerhalb von zwei Jahren die Erdumlaufbahn passieren können. Für Kometen dieser Klasse mit einem geschätzten maximalen Durchmesser von 100 Kilometern diente Chiron als hypothetische Bedrohung.

Im Jahr 2013 unterzeichneten die zugehörigen National Laboratories der USA und Russlands ein Abkommen, das die Absicht beinhaltet, bei der Verteidigung gegen Asteroiden zusammenzuarbeiten.

Vorhandene Fähigkeit

Ein GAO - Bericht vom April 2014 stellt fest, dass die NNSA Konservenunterbaugruppen (CSAs – nukleare Sekundärstufen) in einem unbestimmten Zustand aufbewahrt, bis eine hochrangige Regierungsbewertung ihrer Verwendung zur planetaren Verteidigung gegen erdgebundene Asteroiden aussteht NNSA stellte fest, dass die Demontage der Neun-Megatonnen- B53 - Komponente "verzögert" war, was einige Beobachter zu dem Schluss veranlasste, dass es sich möglicherweise um die Sprengkopf-CSAs handelte, die für potenzielle planetare Verteidigungszwecke zurückbehalten wurden.

Kinetische Wirkung

Siehe auch: Rammen , Tiefer Aufprall (Raumfahrzeug) , Leichtes Exo-Atmosphären-Projektil , Doppelter Asteroiden-Umleitungstest und Hayabusa2
Die Deep Impact -Kollision von 2005 mit dem acht mal fünf Kilometer großen Kometen Tempel 1 . Der Aufprallblitz und die daraus resultierenden Auswürfe sind deutlich sichtbar. Der Impaktor lieferte beim Aufprall 19 Gigajoule (das Äquivalent von 4,8 Tonnen TNT ). Es erzeugte eine vorhergesagte Geschwindigkeitsänderung von 0,0001 mm / s (0,014 in / h) in der Umlaufbahn des Kometen und verringerte seine Perihelentfernung um 10 m (33 ft). Nach dem Einschlag berichtete eine Zeitung, dass sich die Umlaufbahn des Kometen um 10 cm (3,9 Zoll) verändert habe.“

Der Aufprall eines massiven Objekts, wie eines Raumfahrzeugs oder sogar eines anderen erdnahen Objekts, ist eine weitere mögliche Lösung für einen bevorstehenden NEO-Einschlag. Ein erdnahes Objekt mit hoher Masse könnte auf Kollisionskurs mit dem Asteroiden geschickt werden und ihn vom Kurs abbringen.

Wenn der Asteroid noch weit von der Erde entfernt ist, besteht ein Mittel zum Ablenken des Asteroiden darin, seinen Impuls direkt zu ändern, indem ein Raumschiff mit dem Asteroiden kollidiert.

Eine 2007 durchgeführte NASA -Analyse von Ablenkungsalternativen besagte:

Nichtnukleare kinetische Impaktoren sind der ausgereifteste Ansatz und könnten in einigen Ablenkungs-/Minderungsszenarien verwendet werden, insbesondere für NEOs, die aus einem einzigen kleinen, festen Körper bestehen.

Bei dieser von DART und für einen ganz anderen Zweck (Analyse der Struktur und Zusammensetzung eines Kometen) von der Raumsonde Deep Impact der NASA implementierten Abweichungsmethode wird ein Raumschiff gegen das erdnahe Objekt geschossen . Die Geschwindigkeit des Asteroiden ändert sich aufgrund des Impulserhaltungssatzes :

M 1 x V 1 + M 2 x V 2 = (M 1 + M 2 ) x V 3

mit M 1 Masse des Raumfahrzeugs, M 2 Masse des Himmelskörpers, V 1 Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs, V 2 Geschwindigkeit des Himmelskörpers nach dem Aufprall, M 1 und M 2 jeweilige Masse des Raumfahrzeugs und des Himmelskörpers. Geschwindigkeiten sind hier Vektoren .

Auch die NEOShield-2-Mission der Europäischen Union untersucht in erster Linie die Minderungsmethode des Kinetic Impactors. Das Prinzip der kinetischen Impaktor-Abschwächungsmethode besteht darin, dass der NEO oder Asteroid nach einem Aufprall eines Impaktor-Raumfahrzeugs abgelenkt wird. Das Prinzip der Impulsübertragung wird verwendet, da der Impaktor mit einer sehr hohen Geschwindigkeit von 10 km / s (36.000 km / h) oder mehr auf den NEO aufprallt. Der Impuls des Impaktors wird auf den NEO übertragen, was zu einer Geschwindigkeitsänderung und damit zu einer geringfügigen Abweichung von seinem Kurs führt.

Ab Mitte 2021 ist die modifizierte AIDA-Mission genehmigt. Das kinetische Impaktor-Raumschiff Double Asteroid Redirection Test ( DART ) der NASA wurde im November 2021 gestartet. Ziel war es, Dimorphos (Spitzname Didymoon ), den 180 Meter (590 Fuß) großen Kleinplanetenmond des erdnahen Asteroiden 65803 Didymos , zu treffen . Der Aufprall ereignete sich im September 2022, als Didymos der Erde relativ nahe war, sodass erdgestützte Teleskope und Planetenradar das Ereignis beobachten konnten. Das Ergebnis des Aufpralls wird darin bestehen, die Umlaufgeschwindigkeit und damit die Umlaufzeit von Dimorphos um einen ausreichend großen Betrag zu ändern, der von der Erde aus gemessen werden kann. Dies wird zum ersten Mal zeigen, dass es möglich ist, die Umlaufbahn eines kleinen 200 Meter (660 Fuß) großen Asteroiden auf etwa die Größe zu ändern, die in Zukunft höchstwahrscheinlich eine aktive Minderung erfordert. Der zweite Teil der AIDA -Mission – die ESA- Raumsonde HERA – wurde im Oktober 2019 von den ESA-Mitgliedstaaten genehmigt. Sie würde das Didymos-System im Jahr 2027 erreichen und sowohl die Masse von Dimorphos als auch die genaue Auswirkung des Aufpralls auf diesen Körper messen. was eine viel bessere Extrapolation der AIDA- Mission auf andere Ziele ermöglicht.

Asteroidengravitationstraktor

Hauptartikel: Schwerkrafttraktor
Das Asteroid Redirect Mission -Fahrzeug wurde konzipiert, um die planetare Verteidigungstechnik des „ Schwerkrafttraktors “ auf einem Asteroiden gefährlicher Größe zu demonstrieren. Die Schwerkraft-Traktor-Methode nutzt die Masse des Raumfahrzeugs, um eine Kraft auf den Asteroiden auszuüben, wodurch die Flugbahn des Asteroiden langsam verändert wird.

Eine andere Alternative zur explosiven Ablenkung besteht darin, den Asteroiden langsam im Laufe der Zeit zu bewegen. Eine kleine, aber konstante Schubkraft sammelt sich an, um ein Objekt ausreichend von seinem Kurs abzulenken. Edward T. Lu und Stanley G. Love haben vorgeschlagen, ein massives unbemanntes Raumschiff zu verwenden, das über einem Asteroiden schwebt, um den Asteroiden durch die Schwerkraft in eine ungefährliche Umlaufbahn zu ziehen. Obwohl beide Objekte durch die Schwerkraft zueinander gezogen werden, kann das Raumfahrzeug der Kraft auf den Asteroiden zum Beispiel durch ein Ionentriebwerk entgegenwirken , so dass der Nettoeffekt darin besteht, dass der Asteroid auf das Raumfahrzeug zu beschleunigt und somit leicht von seiner Umlaufbahn abgelenkt wird. Diese Methode ist zwar langsam, hat aber den Vorteil, dass sie unabhängig von der Zusammensetzung oder Rotationsgeschwindigkeit des Asteroiden funktioniert. Trümmerhaufen -Asteroiden wären durch nukleare Detonationen schwer abzulenken, während eine Schubvorrichtung schwierig oder ineffizient auf einem schnell rotierenden Asteroiden zu montieren wäre. Ein Schwerkrafttraktor müsste wahrscheinlich mehrere Jahre neben dem Asteroiden verbringen, um effektiv zu sein.

Eine 2007 durchgeführte NASA -Analyse von Ablenkungsalternativen besagte:

"Slow-Push"-Minderungstechniken sind die teuersten, haben die niedrigste technische Bereitschaft, und ihre Fähigkeit, einen bedrohlichen NEO sowohl anzusteuern als auch abzulenken, wäre begrenzt, es sei denn, Missionsdauern von vielen Jahren bis Jahrzehnten sind möglich.

Ionenstrahlhirte

Hauptartikel: Ionenstrahlhirte

Eine andere "kontaktlose" Asteroidenablenkungstechnik wurde von C. Bombardelli und J. Peláez von der Technischen Universität Madrid vorgeschlagen . Die Methode beinhaltet die Verwendung eines Ionentriebwerks mit geringer Divergenz, das von einem in der Nähe schwebenden Raumschiff auf den Asteroiden gerichtet ist. Der Impuls, der von den Ionen übertragen wird, die die Asteroidenoberfläche erreichen, erzeugt eine langsame, aber kontinuierliche Kraft, die den Asteroiden auf ähnliche Weise wie der Schwerkrafttraktor ablenken kann, jedoch mit einem leichteren Raumschiff.

Fokussierte Sonnenenergie

HJ Melosh mit IV Nemchinov schlug vor, einen Asteroiden oder Kometen abzulenken, indem man Sonnenenergie auf seine Oberfläche fokussierte, um Schub aus der resultierenden Verdampfung von Material zu erzeugen. Diese Methode würde zunächst den Bau einer Raumstation mit einem System aus großen sammelnden, konkaven Spiegeln erfordern, ähnlich denen, die in Sonnenöfen verwendet werden .

Die Umlaufbahnminderung mit hochkonzentriertem Sonnenlicht ist skalierbar, um die vorgegebene Auslenkung innerhalb eines Jahres selbst für einen global bedrohlichen Körper ohne längere Vorwarnzeit zu erreichen.

Eine solche beschleunigte Strategie kann aktuell werden, wenn eine potenzielle Gefahr zu spät erkannt wird, und falls erforderlich auch, um die Möglichkeit für zusätzliche Maßnahmen zu schaffen. Herkömmliche Hohlreflektoren sind für die hochkonzentrierende Geometrie bei einem riesigen abschattenden Weltraumziel, das sich vor der Spiegelfläche befindet, praktisch nicht anwendbar. Dies liegt hauptsächlich an der dramatischen Streuung der Brennpunkte der Spiegel auf dem Ziel aufgrund der optischen Aberration , wenn die optische Achse nicht auf die Sonne ausgerichtet ist. Andererseits ergibt die Positionierung eines beliebigen Kollektors in einem viel größeren Abstand zum Ziel als seine Größe aufgrund der natürlichen Divergenz der Sonnenstrahlen nicht das erforderliche Konzentrationsniveau (und damit die Temperatur). Solche Haupteinschränkungen sind zwangsläufig an jedem Ort in Bezug auf den Asteroiden von einem oder mehreren unbeschatteten vorwärtsreflektierenden Kollektoren. Auch im Falle der Verwendung von Sekundärspiegeln, ähnlich denen, die in Cassegrain-Teleskopen zu finden sind , wäre es anfällig für Hitzeschäden durch teilweise konzentriertes Sonnenlicht vom Primärspiegel.

Um die oben genannten Einschränkungen zu beseitigen, schlug VP Vasylyev vor, ein alternatives Design eines Spiegelkollektors anzuwenden – den Ring-Array-Konzentrator. Dieser Kollektortyp hat eine unterseitige linsenartige Position seines Brennbereichs, die eine Abschattung des Kollektors durch das Ziel vermeidet und das Risiko einer Beschichtung durch herausgeschleuderte Trümmer minimiert. Bei einer ~ 5 × 10 3 -fachen Sonnenlichtkonzentration führt eine Oberflächenbestrahlungsstärke von etwa 4-5 MW/m 2 zu einer Schubwirkung von ~ 10 3 N. Intensives Abtragen der rotierenden Asteroidenoberfläche unter dem Brennfleck führt zum Auftreten von eine tiefe „Schlucht“, die dazu beitragen kann, dass der austretende Gasstrom zu einem strahlartigen wird. Dies kann ausreichen, um einen 0,5-km-Asteroiden innerhalb mehrerer Monate und ohne zusätzliche Warnperiode abzulenken, wenn nur eine Ring-Array-Kollektorgröße von ~ 0,5 des Asteroidendurchmessers verwendet wird. Für eine solch schnelle Umlenkung der größeren NEOs, 1,3-2,2 km, sind die erforderlichen Kollektorgrößen vergleichbar mit dem Zieldurchmesser. Bei einer längeren Vorwarnzeit kann die erforderliche Kollektorgröße deutlich reduziert werden.

Künstlerische Darstellung der Ablenkung eines Asteroiden mit einem innovativen Ring-Array-Sonnenkollektor.

Massenfahrer

Ein Massentreiber ist ein (automatisiertes) System auf dem Asteroiden, um Material in den Weltraum zu schleudern, wodurch das Objekt einen langsamen, stetigen Schub erhält und seine Masse verringert. Ein Massetreiber ist so konzipiert, dass er als System mit sehr niedrigem spezifischem Impuls arbeitet, das im Allgemeinen viel Treibmittel, aber sehr wenig Energie verbraucht.

Die Idee ist, dass bei der Verwendung von lokalem Material als Treibstoff die Menge des Treibstoffs nicht so wichtig ist wie die Menge der Leistung, die wahrscheinlich begrenzt ist.

Herkömmlicher Raketentriebwerk

Das Anbringen eines beliebigen Antriebsgeräts für ein Raumfahrzeug hätte einen ähnlichen Effekt, indem es einen Stoß auslöste und den Asteroiden möglicherweise auf eine Flugbahn zwang, die ihn von der Erde wegführte. Ein Weltraumraketentriebwerk, das einen Impuls von 10 6 N·s abgeben kann (z. B. 1 km/s zu einem 1000-kg-Fahrzeug hinzufügt), hat eine relativ geringe Wirkung auf einen relativ kleinen Asteroiden mit einer Masse von ungefähr millionenfach mehr. Das Whitepaper von Chapman, Durda und Gold berechnet Ablenkungen unter Verwendung vorhandener chemischer Raketen, die an den Asteroiden geliefert werden.

Solche Direktkraft-Raketentriebwerke werden typischerweise vorgeschlagen, um hocheffiziente , elektrisch angetriebene Raumfahrzeugantriebe , wie etwa Ionentriebwerke oder VASIMR , zu verwenden .

Asteroiden-Laserablation

Hauptartikel: Asteroiden-Laserablation

Ähnlich wie bei einem Nukleargerät wird es für möglich gehalten, ausreichend Laserenergie auf die Oberfläche eines Asteroiden zu fokussieren, um eine Blitzverdampfung / -ablation zu verursachen, um entweder im Impuls zu erzeugen oder die Asteroidenmasse abzuschmelzen. Dieses Konzept, das als Asteroidenlaserablation bezeichnet wird, wurde 1995 im Whitepaper „Preparing for Planetary Defense“ von SpaceCast 2020 und 1996 im Whitepaper „Planetary Defense: Catastrophic Health Insurance for Planet Earth“ der Air Force 2025 artikuliert. Zu den frühen Veröffentlichungen gehören CR Phipps „ORION“-Konzept aus dem Jahr 1996, Colonel Jonathan W. Campbells 2000 erschienene Monographie „Using Lasers in Space: Laser Orbital Debris Removal and Asteroid Deflection“ und das 2005 von der NASA entwickelte Comet Asteroid Protection System (CAPS). Typischerweise benötigen solche Systeme eine beträchtliche Energiemenge, wie sie beispielsweise von einem weltraumgestützten Solarenergiesatelliten verfügbar wäre .

Ein weiterer Vorschlag ist der DE-STAR-Vorschlag von Phillip Lubin:

  • Das von Forschern der University of California, Santa Barbara, vorgeschlagene DE-STAR- Projekt ist ein modulares, solarbetriebenes 1-µm-Laserarray im nahen Infrarotbereich . Das Design sieht vor, dass das Array schließlich eine Größe von etwa 1 Quadratkilometer hat, wobei das modulare Design bedeutet, dass es in Schritten gestartet und im Weltraum zusammengebaut werden kann. In seinen frühen Stadien als kleines Array könnte es mit kleineren Zielen fertig werden, Sonnensegelsonden unterstützen und wäre auch nützlich bei der Beseitigung von Weltraumschrott .

Andere Vorschläge

NASA-Studie eines Sonnensegels . Das Segel wäre 0,5 Kilometer breit.
  • Einwickeln des Asteroiden in eine Folie aus reflektierendem Kunststoff wie aluminisierte PET-Folie als Sonnensegel
  • "Anstreichen" oder Bestäuben des Objekts mit Titandioxid (weiß), um seine Flugbahn durch erhöhten reflektierten Strahlungsdruck zu ändern, oder mit Ruß (schwarz), um seine Flugbahn über den Yarkovsky-Effekt zu ändern .
  • Der Planetenwissenschaftler Eugene Shoemaker schlug 1996 vor, einen potenziellen Impaktor abzulenken, indem er eine Dampfwolke in den Weg des Objekts freisetzt und es hoffentlich sanft verlangsamt. Nick Szabo skizzierte 1990 eine ähnliche Idee, "Cometary Aerobraking", das Zielen eines Kometen- oder Eiskonstrukts auf einen Asteroiden, dann das Verdampfen des Eises mit nuklearen Sprengstoffen, um eine temporäre Atmosphäre auf dem Weg des Asteroiden zu bilden.
  • Kohärente Baggeranordnung Mehrere 1-Tonnen-Flachtraktoren, die in der Lage sind, Asteroiden-Bodenmassen als kohärente Fontänenanordnung zu graben und auszustoßen, koordinierte Fontänenaktivität kann über Jahre hinweg antreiben und ablenken.
  • Anbringen einer Leine und einer Ballastmasse am Asteroiden, um seine Flugbahn durch Ändern seines Massenschwerpunkts zu ändern.
  • Magnetische Flusskompression zum magnetischen Bremsen und/oder Einfangen von Objekten, die einen hohen Anteil an meteorischem Eisen enthalten , indem eine breite Drahtspule in ihrem Orbitalpfad eingesetzt wird und wenn sie durchläuft, erzeugt die Induktivität einen zu erzeugenden Elektromagneten .

Bedenken hinsichtlich der Ablenkungstechnologie

Carl Sagan drückte in seinem Buch Pale Blue Dot seine Besorgnis über die Ablenktechnologie aus und stellte fest, dass jede Methode, die in der Lage ist, Impaktoren von der Erde weg abzulenken, auch missbraucht werden könnte, um nicht bedrohliche Körper auf den Planeten abzulenken. In Anbetracht der Geschichte völkermörderischer politischer Führer und der Möglichkeit, dass die wahren Ziele eines solchen Projekts den meisten seiner wissenschaftlichen Teilnehmer durch bürokratische Maßnahmen verschleiert werden, schätzte er die Erde als stärker durch einen von Menschen verursachten Einfluss als durch einen natürlichen ein. Sagan schlug stattdessen vor, die Ablenkungstechnologie nur in einer tatsächlichen Notfallsituation zu entwickeln.

Alle Niedrigenergie-Ablenkungstechnologien verfügen über eine inhärente Feinsteuerungs- und Steuerungsfähigkeit, die es ermöglicht, genau die richtige Menge an Energie hinzuzufügen, um einen Asteroiden zu lenken, der ursprünglich für eine bloße Annäherung an ein bestimmtes Erdziel bestimmt war.

Laut dem ehemaligen NASA-Astronauten Rusty Schweickart ist die Gravitationstraktormethode umstritten, weil während des Prozesses der Änderung der Flugbahn eines Asteroiden der Punkt auf der Erde, an dem er höchstwahrscheinlich einschlagen könnte, langsam zwischen verschiedenen Ländern verschoben würde. Somit würde die Bedrohung für den gesamten Planeten auf Kosten der Sicherheit einiger bestimmter Staaten minimiert. Schweickarts Meinung nach wäre die Wahl der Art und Weise, wie der Asteroid "geschleppt" werden soll, eine schwierige diplomatische Entscheidung.

Die Analyse der Ungewissheit, die mit der nuklearen Ablenkung verbunden ist, zeigt, dass die Fähigkeit, den Planeten zu schützen, nicht die Fähigkeit impliziert, den Planeten anzugreifen. Eine nukleare Explosion, die die Geschwindigkeit eines Asteroiden um 10 Meter/Sekunde (plus oder minus 20 %) ändert, würde ausreichen, um ihn aus einer Erdumlaufbahn zu stoßen. Wenn die Unsicherheit der Geschwindigkeitsänderung jedoch mehr als ein paar Prozent beträgt, besteht keine Chance, den Asteroiden auf ein bestimmtes Ziel zu lenken.

Zeitachse der planetaren Verteidigung

Das Konzept der Strategic Defense Initiative von 1984 eines generischen weltraumgestützten Kernreaktor-gepumpten Lasers oder eines Fluorwasserstoff-Lasersatelliten , der auf ein Ziel feuert und durch Laserablation eine Impulsänderung im Zielobjekt verursacht . Mit der geplanten Raumstation Freedom (ISS) im Hintergrund.
  • In ihrem Buch Islands in Space aus dem Jahr 1964 weisen Dandridge M. Cole und Donald W. Cox auf die Gefahren planetoider Einschläge hin, sowohl solche, die natürlich vorkommen, als auch solche, die mit feindlicher Absicht herbeigeführt werden könnten. Sie plädierten dafür, die kleineren Planeten zu katalogisieren und Technologien zu entwickeln, um auf Planetoiden zu landen, sie abzulenken oder sogar einzufangen.
  • 1967 führten Studenten der Abteilung für Luft- und Raumfahrt am MIT eine Designstudie mit dem Titel "Project Icarus" durch, um eine Mission zu verhindern, mit der ein hypothetischer Einschlag des Asteroiden 1566 Icarus auf die Erde verhindert werden sollte. Das Designprojekt wurde später in einem Buch von MIT Press veröffentlicht und erhielt beträchtliche Publizität, indem es zum ersten Mal den Einschlag eines Asteroiden in die Öffentlichkeit rückte.
  • In den 1980er Jahren untersuchte die NASA Beweise für vergangene Angriffe auf den Planeten Erde und das Risiko, dass dies auf dem gegenwärtigen Niveau der Zivilisation geschieht. Dies führte zu einem Programm, das Objekte im Sonnensystem kartiert, die sowohl die Erdumlaufbahn kreuzen als auch groß genug sind, um ernsthaften Schaden anzurichten, wenn sie auftreffen.
  • In den 1990er Jahren hielt der US-Kongress Anhörungen ab, um die Risiken und die erforderlichen Maßnahmen zu erwägen. Dies führte zu einem Jahresbudget von 3 Millionen US-Dollar für Programme wie Spaceguard und das erdnahe Objektprogramm , das von der NASA und der USAF verwaltet wird .
  • Im Jahr 2005 veröffentlichte eine Reihe von Astronauten einen offenen Brief über die Association of Space Explorers , in dem sie zu einem gemeinsamen Vorstoß aufriefen, um Strategien zum Schutz der Erde vor dem Risiko einer kosmischen Kollision zu entwickeln.
  • Es wird derzeit (Stand Ende 2007) geschätzt, dass es ungefähr 20.000 Objekte gibt, die die Erdumlaufbahn durchqueren können und groß genug (140 Meter oder größer) sind, um Anlass zur Sorge zu geben. Im Durchschnitt kollidiert eines davon alle 5.000 Jahre mit der Erde, wenn keine vorbeugenden Maßnahmen ergriffen werden. Es wurde erwartet, dass bis zum Jahr 2008 90 % dieser Objekte mit einem Durchmesser von 1 km oder mehr identifiziert und überwacht werden. Die weitere Aufgabe der Identifizierung und Überwachung all dieser Objekte mit einer Größe von 140 m oder mehr sollte um 2020 abgeschlossen sein. Bis April 2018 haben Astronomen mehr als 8.000 erdnahe Asteroiden entdeckt, die mindestens 140 Meter breit sind, und das ist es auch Schätzungsweise 17.000 solcher erdnahen Asteroiden bleiben unentdeckt. Bis 2019 belief sich die Zahl der entdeckten erdnahen Asteroiden aller Größen auf über 19.000. Jede Woche kommen durchschnittlich 30 Neuentdeckungen hinzu.
  • Die Catalina Sky Survey (CSS) ist eine von vier von der NASA finanzierten Studien zur Durchführung eines Mandats des US-Kongresses von 1998 , bis Ende 2008 mindestens 90 Prozent aller erdnahen Objekte (NEOs) größer als 1 zu finden und zu katalogisieren Kilometer quer. CSS entdeckte in den Jahren 2005 bis 2007 über 1150 NEOs. Bei dieser Untersuchung entdeckten sie am 20. November 2007 einen Asteroiden mit der Bezeichnung 2007 WD 5 , von dem ursprünglich angenommen wurde, dass er am 30. Januar 2008 den Mars treffen könnte, aber weiter Beobachtungen in den folgenden Wochen ermöglichten es der NASA, einen Einschlag auszuschließen. Die NASA schätzte einen Beinaheunfall um 26.000 Kilometer (16.000 Meilen).
  • Im Januar 2012, nach einer Beinahe-Passage des Objekts 2012 BX34 , wurde von Forschern aus Russland, Deutschland, den Vereinigten Staaten, Frankreich, Großbritannien und Spanien ein Papier mit dem Titel „A Global Approach to Near-Earth Object Impact Threat Mitigation“ veröffentlicht , die das Projekt „NEOShield“ behandelt.
  • Im Januar 2022 wurde das von der NASA finanzierte Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) – ein hochmodernes Asteroidenerkennungssystem, das vom Institut für Astronomie (IfA) der Universität von Hawaii (UH) für die Planetenverteidigung der Agentur betrieben wird Coordination Office (PDCO) – hat einen neuen Meilenstein erreicht, indem es die erste Vermessung wurde, die in der Lage ist, den gesamten dunklen Himmel alle 24 Stunden nach erdnahen Objekten (NEOs) zu durchsuchen, die eine zukünftige Einschlagsgefahr für die Erde darstellen könnten. ATLAS umfasst nun vier Teleskope und hat seine Reichweite von den beiden bestehenden Teleskopen der nördlichen Hemisphäre auf Haleakalā und Maunaloa in Hawaii auf die südliche Hemisphäre ausgeweitet, um zwei zusätzliche Observatorien in Südafrika und Chile einzubeziehen.

Siehe auch

Quellen

Gemeinfrei Dieser Artikel enthält  gemeinfreies Material aus dem Dokument der National Aeronautics and Space Administration : Linda Herridge. „NASA, SpaceX starten DART: Erste Planetare Verteidigungstestmission“ . Abgerufen am 24. August 2022 .

Verweise

Zitate

Allgemeine Bibliographie

Weiterlesen

Allgemein

Externe Links