Prognozowanie uderzeń asteroid: definicja, metody i ryzyko
Prognozowanie uderzeń asteroid: definicja, metody wykrywania, analiza trajektorii i ocena ryzyka — jak teleskopy i obrona planetarna minimalizują zagrożenia dla Ziemi.
Prognoza uderzenia asteroidy ostrzega o asteroidach uderzających w Ziemię, oraz informuje, kiedy i gdzie one mogą uderzyć. Większość asteroid nie uderzy w Ziemię — celem prognozowania jest właśnie znalezienie tych nielicznych obiektów, które mogą stanowić zagrożenie. Prognozowanie działa najlepiej dla dużych asteroid, ponieważ są one wystarczająco jasne, by być dostrzeżonymi z dużej odległości, często na wiele lat przed potencjalnym zbliżeniem do Ziemi.
Jak działa wykrywanie i prognozowanie
Podstawą prognozowania jest wykrycie obiektu i mierzenie jego pozycji w kolejnych obserwacjach. Na tej podstawie oblicza się orbitę i przewidywane przyszłe położenia. Główne metody i narzędzia to:
- obserwacje optyczne z szerokich przeszukiwań nieba (survey telescopes),
- pomiar radiometryczny i podczerwony, przydatny do oszacowania rozmiaru i jasności obiektu,
- radar planetarny, który po dokładnych obserwacjach pozwala precyzyjnie określić odległość i prędkość oraz zredukować niepewności orbity,
- dalsze obserwacje i analiza dynamiki (uwzględniająca perturbacje grawitacyjne, oddziaływania niegrawitacyjne jak efekt Yarkovsky),
- ocena prawdopodobieństwa uderzenia i klasyfikacja ryzyka za pomocą skal takich jak Torino i Palermo.
Dlaczego małe obiekty są trudniejsze do wykrycia
Nie ma wielu dużych asteroid, ale istnieją miliony mniejszych skał kosmicznych. Zazwyczaj są one zbyt słabe (mało jasne), aby je zobaczyć, dopóki nie znajdą się blisko Ziemi. Używamy teleskopów, aby znaleźć asteroidy mogące wkrótce uderzyć w Ziemię, jednak teleskopy nie zawsze wystarczają, aby wychwycić bardzo małe obiekty lub te, które nadchodzą z kierunku Słońca. Z tego powodu niemal nigdy nie widzimy niektórych małych skał kosmicznych aż do chwili bliskiego przelotu lub wejścia w atmosferę.
Praktyczne skutki i przykłady
Nawet niewielkie obiekty potrafią powodować straty lokalne. Przykłady:
- meteoroid z Chelyabinska (2013) o średnicy kilkunastu metrów eksplodował w atmosferze, zranił ponad tysiąc osób głównie odłamkami szkła i spowodował uszkodzenia budynków;
- zdarzenie tunguskie (1908) prawdopodobnie spowodowane przez obiekt kilkudziesięciu metrów, zniszczyło las na obszarze setek kilometrów kwadratowych;
- obiekty wielkości kilometra lub większe mogłyby wywołać skutki regionalne lub globalne — zmiany klimatu, pożary, fale tsunami i masowe wymierania — ale takie uderzenia są ekstremalnie rzadkie.
Ocena ryzyka i kluczowe pojęcia
Ocena ryzyka opiera się na liczbie obserwacji, czasie obserwacji (długość łuku orbitalnego) i dokładności pomiarów. Krótkie okresy obserwacji dają dużą niepewność — orbitę można doprecyzować dopiero po kolejnych pomiarach. Ważne pojęcia to m.in. „keyhole” — mały region przestrzeni wokół Ziemi, którego przejście w czasie bliskiego przelotu może w przyszłości skierować asteroidę na kolizję oraz prognozy z rosnącą lub malejącą prawdopodobieństwem w miarę zdobywania nowych danych.
Możliwości zapobiegania i ograniczania skutków
Gdy obiekt jest wykryty z wystarczającym wyprzedzeniem, dostępne są różne strategie reakcji:
- działania obronne typu „cywilne”: ostrzeżenia, ewakuacje i przygotowania ratownicze,
- techniczne metody defleksji: uderzenie kinetyczne (kinetic impactor), które zmienia orbitę przez zderzenie; demonstracją tej metody była misja DART (zmiana orbity księżyca planetoidy),
- grawitacyjny holownik (gravity tractor) — wykorzystanie siły grawitacji sondy do drobnej, ale długotrwałej zmiany trajektorii,
- rozerwanie na kawałki lub użycie ładunków jądrowych rozważa się jako ostateczność w przypadku krótkiego czasu ostrzegania i dużego obiektu,
- współpraca międzynarodowa i procedury koordynacyjne (np. sieci ostrzegania i grupy doradcze) są kluczowe przy decyzjach o działaniach technicznych i ewakuacjach.
Jak często występują uderzenia
Częstotliwość zależy od rozmiaru obiektu: drobne meteoroidy spalają się w atmosferze niemal codziennie, obiekty wielkości kilkunastu metrów (jak Chelyabinsk) trafiają w Ziemię co kilka do kilkudziesięciu lat, obiekty kilkudziesięciometrowe co sto–kilkaset lat, a obiekty o rozmiarach kilometra lub większe co setki tysięcy do milionów lat. Dzięki systematycznym przeszukiwaniom nieba znaczna część największych, najbardziej niebezpiecznych obiektów została już zidentyfikowana lub jest monitorowana.
Co dalej — inwestycje i przygotowanie
Zmniejszenie ryzyka wymaga: lepszych i regularnych przeszukiwań nieba (zarówno optycznych, jak i w podczerwieni), szybkich łańcuchów raportowania i koordynacji obserwacji, rozwoju misji demonstracyjnych technik defleksji oraz planowania działań ratunkowych. Międzynarodowa współpraca w zakresie wykrywania i reagowania jest kluczowa, ponieważ skutki uderzenia mogą przekraczać granice państw.
Podsumowując: prawdopodobieństwo uderzenia dużej asteroidy w najbliższym czasie jest niewielkie, ale konsekwencje takiego zdarzenia mogą być poważne. Dlatego inwestycje w obserwacje, modelowanie orbity i strategie obronne są uzasadnione — im wcześniej wykryjemy zagrożenie, tym większe mamy możliwości jego uniknięcia lub złagodzenia skutków.
2008 TC3 była pierwszą asteroidą, którą zobaczyliśmy zanim uderzyła w Ziemię. To zdjęcie pokazuje kierunek, z którego nadleciała na czerwono. Na pomarańczowo pokazano przypuszczenie, gdzie eksplodowała. Zielona linia pokazuje kierunek, z którego dźwięk eksplozji został usłyszany przez mikrofony bomby atomowej.
System NASA Sentry
Centrum Planet Mniejszych IAU (MPC) opiekuje się wszystkimi informacjami o asteroidach na świecie. System Sentry NASA zawsze sprawdza informacje o asteroidach z MPC. Sprawdza on, czy jakiekolwiek asteroidy mogą uderzyć w Ziemię w przyszłości. Jak dotąd nie znaleziono żadnej. Asteroida, która najprawdopodobniej uderzy w Ziemię nazywa się 2010 RF12. NASA uważa, że minie ona Ziemię we wrześniu 2095 roku. Myślą, że ma mniej niż 1 na 10 szans na uderzenie w Ziemię.
Orbita i pozycje asteroidy 2018 LA i Ziemi, 30 dni przed jej uderzeniem w Ziemię. Zdjęcie pokazuje, jak informacje o orbicie mogą pomóc nam dowiedzieć się, kiedy asteroida uderzy w Ziemię, na długo przed jej uderzeniem w Ziemię.
Lepsze przewidywanie skutków
Na początku XXI wieku przewidywanie uderzeń zwykle się nie sprawdza. Prawie wszystkie asteroidy, które uderzają w Ziemię są niespodzianką. NASA chce być lepsza w przewidywaniu zderzeń poprzez budowę potężniejszych teleskopów. W północnym Chile budowany jest nowy, duży teleskop, nazwany LSST, przeznaczony do poszukiwań. Jest on bardzo duży i jego budowa zajmie lata. Powinien być gotowy do 2023 roku. Kiedy będzie gotowy, ten potężny teleskop powinien być o wiele lepszy w dostrzeganiu małych asteroid.
Teleskopy na Ziemi mogą widzieć tylko obiekty na nocnym niebie. Przez około połowę czasu asteroidy uderzają w Ziemię po dziennej stronie planety.
Teleskopy na Ziemi mogą widzieć tylko część nieba. Z powodu niebieskiego nieba w ciągu dnia nie będą w stanie dostrzec żadnych asteroid nadlatujących z kierunku bliskiego Słońcu. Teleskop w kosmosie nie ma tego problemu. Może on zobaczyć znacznie większą część nieba wokół Ziemi. Może patrzeć przez cały dzień i noc, a w kosmosie nie ma chmur ani deszczu. Teleskopy w kosmosie mogą również wykorzystywać podczerwone promieniowanie cieplne do znajdowania asteroid. Szukanie tego rodzaju światła jest szczególnie dobrym sposobem na znalezienie asteroidy. Ta metoda nie działa na Ziemi, ponieważ powietrze jest zbyt ciepłe. Promieniowanie cieplne z ciepłego powietrza ukrywa promieniowanie cieplne pochodzące od asteroid. Teleskopy kosmiczne są lepsze pod wieloma względami, ale kosztują więcej pieniędzy. Nie są też tak trwałe jak teleskopy na ziemi.
W 2017 roku NASA miała mnóstwo pomysłów na pomoc w znalezieniu mniejszych asteroid. Chcą znaleźć 9 z 10 asteroid, które są większe niż 140 metrów (tak długie jak dwa jumbo jety). Pomysły te powinny pomóc w znalezieniu asteroid o długości mniejszej niż 140 metrów. Wiele z tych pomysłów wykorzystuje nowy teleskop na ziemi współpracujący z nowym teleskopem kosmicznym. Przykładem teleskopu na ziemi jest LSST. Przykładem teleskopu w kosmosie jest NEOCAM, ale nikt jeszcze nie rozpoczął jego budowy. Te nowe teleskopy będą drogie. Ale NASA wykonała już większość pracy przy znajdowaniu asteroid. Ze wszystkich asteroid, jakie kiedykolwiek znaleziono, NASA znalazła ponad 9 z 10 z nich. Asteroidy uderzyć na całej Ziemi, nie tylko USA, gdzie NASA jest od. Z tego powodu NASA została poproszona przez rząd Stanów Zjednoczonych o znalezienie innych krajów do pomocy. Potrzebują innych krajów, które pomogą im zbudować teleskopy i pomogą za nie zapłacić.
Powiązane strony
- Asteroida znajdująca się w pobliżu Ziemi
- Obiekt bliski Ziemi
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest prognoza uderzenia asteroidy?
A: Prognoza uderzenia asteroidy to sposób ostrzegania o asteroidach, które mogą uderzyć w Ziemię oraz kiedy i gdzie w nią uderzą.
Q: Jak działa przewidywanie uderzenia asteroidy?
A: Prognozowanie uderzenia asteroidy polega na znalezieniu asteroid, które mogą w przyszłości uderzyć w Ziemię. Poszukuje się dużych asteroid, ponieważ można je łatwo zobaczyć z dużej odległości, na wiele lat przed zbliżeniem się do Ziemi. W przypadku mniejszych skał kosmicznych do ich znalezienia używa się teleskopów, ale nie zawsze można je zobaczyć, dopóki nie znajdą się w pobliżu Ziemi.
P: Ile jest dużych asteroid?
O: Dużych asteroid jest niewiele, ale są miliony mniejszych skał kosmicznych.
P: Jak znajdujemy małe asteroidy?
A: Za pomocą teleskopów znajdujemy małe asteroidy, które wkrótce uderzą w Ziemię, chociaż nie zawsze można je zobaczyć, zanim znajdą się zbyt blisko.
P: Czy wszystkie asteroidy są widoczne z dużej odległości?
O: Nie, większość asteroid nie będzie widoczna z dużej odległości, ponieważ są one zazwyczaj zbyt małe lub słabe, abyśmy mogli je wykryć, dopóki nie zbliżą się do Ziemi.
P: Czy możemy dokładnie przewidzieć, kiedy asteroida uderzy w Ziemię?
O: Nie zawsze - z powodu trudności w wykryciu małych asteroid, dopóki nie znajdą się wystarczająco blisko, dokładne przewidzenie, kiedy asteroida uderzy w Ziemię może być trudne lub niemożliwe.
P: Czy można powstrzymać nadlatującą asteroidę przed uderzeniem w Ziemię? O: W niektórych przypadkach tak - jeżeli dysponujemy wystarczającą ilością czasu i środków, możemy odwrócić lub zniszczyć nadlatującą asteroidę, zanim uderzy ona w Ziemię.
Przeszukaj encyklopedię