Выбор редакции

Реально ли сделать противоастероидную оборону?

    В связи с метеоритным дождём разгорелась дискуссия на тему того, можно ли вообще, как Рогозин в своё время предлагал, сделать на современном уровне техники противоастероидую защиту Земли. Тут говорят. что нет. А я прикинул - в принципе возможно, хотя и требует большой работы.   Допустим, астероид диаметром 1 км (довольно большой, основная масса таких давно известна), каменный. Плотность - 3 т/м3. Масса - 1.5 млрд тонн, 1.5 трлн кг. Используем против него "кузькину мать" в 100 Мт. ЕМНИП, 20 Мт - это примерно 1 кг эквивалентной массы, грубо - 1017 Джоулей. Т.е. на каждый килограмм вещества астероида приходится 5*1017/1.5*1012 - примерно 3.3*105 Дж. Эта энергия способна придать этому самому 1 кг вещества скорость - по формуле кинетической энергии (Екин = (mv2)/2) - (2*Екин/m)0.5 = (2*3.3*105)0.5 = 800 м/сек (округляя). Этого заведомо во много раз более чем достаточно для того, чтобы вывести этот самый 1 кг массы из "гравитационной ямы" астероида. То есть по факту это значит, что астероид у нас просто перестаёт сущестовать - разлетается вдребезги. При этом со скоростью 800 м/сек его фрагменты удалятся от первоначальной траектории на расстояние, превышающее диаметр Земли, за 15-16 тыс. секунд, то есть примерно за 5-6 часов. Если астероид у нас имеет скорость в 20 км/сек, то за этот период он пролетит 360-432 тыс км, то есть примерно расстояние от Земли до Луны. Значит, если мы бьём "камень" на расстоянии лунной орбиты - его масса в худшем случае распределяется по всей поверхности обращённого к нему полушария Земли (то есть практически все обломки спокойно сгорают в атмосфере на большом расстоянии друг от друга), а скорее всего бОльшая часть их и вовсе пролетит мимо.  Чтобы ударить астероид на уровне лунной орбиты, надо, чтобы ракета с "кузькиной матерью" стартовала бы с с Земли со скоростью не меньше 2-й космической, иначе просто не дойдёт туда. Таких ракет сейчас нет, но в принципе создать их ничего не мешает. Плюс - потребуется дополнительное ускорение. Скажем, если мы обнаруживаем "камень" на втрое большем, чем Луна, расстоянии, то из расчёта скорости в 20 км/сек ракета должна идти хотя бы 10 км/сек. Это - сложно, но можно обеспечить (это не выше той же второй комической, с которой она с Земли ушла).  Ну, и плюс - система обнаружения "камней" на расстоянии не менее 1.5 млн км от Земли. Тоже можно обеспечить, хоть и дорого. В общем, это всё выглядит сложным, но не так, чтоб совсем нереальным. Напомню: "Энергия" кидала 105 т на низкую орбиту. Груз поменьше - 18 т - на геостационарную. Ну, а ещё меньший - закинула бы и ещё дальше. А в самом мощном варианте она должна была и 175 т на низкую орбиту выводить. Так что серьёзные наработки в этом направлении имеются. Построить ракету, способную выводить нечто на нужную траекторию на скорости, превосходящей вторую космическую, думается, возможно. Система слежения, способная обнаружить километровый камень за 1.5 млн километров, тоже едва ли требует каких-то особых инноваций. Вот сама боеголовка, вероятно, таки требует: ей нужно взрываться не на поверхности, а хоть чуть-чуть заглубляться в тело астероида, иначе толку будет мало. И при том - она и так весит за 25 тонн. Так что это непросто, конечно. Но - нет препятствий патриотам... ;-)   Противоастероидная оборона - эконом-вариант   В дополнение и отчасти в возражение к предыдущему посту. Вообще-то, в принципе, можно попробовать создать противоастероидную защиту и с той техникой, производство которой уже было освоено. Не обязательно же бить именно на уровне лунной орбиты. Даже удар по астероиду на уровне геостационарной орбиты очень сильно улучшит наше положение. 36 тысяч километров на скорости 20 км/сек камень преодолеет за полчаса. За это время в режиме разлёта со скоростью в 800 м/сек (результат удара стомегатонной боеголовкой астероиду диаметром 1 км) обломки разлетятся в облако диаметром 3 тысячи километров. Из параметров Камня в 1 км диаметр и 1.5 млрд тонн массой у нас выйдет, что на 1 км2 неба в зоне выпадения обломков астероида придётся всего лишь 200 с копейками тонн метеоритной массы (это мы ещё пренебрегли испарением части вещества во взрыве). Практически ничего из этого до поверхности не долетит - сгорит в атмосфере (в десятки раз более крупный Челябинский метеорит - сгорел почти полностью). Это - даже в том случае, если эти 200 тонн единым куском станут падать, а реально они могут быть раздроблены и на куда лучше "горящие" мелкие обломки. Разумеется, следует ожидать и выпадения на поверхность некоторого количества фрагментов массой в тысячи тонн. Но это всё равно несравнимо по ущербу с падением полноценного километрового булыжника.  Кроме того, километрового размера камни - дело редкое. Скорее всего Земле будет угрожать столкновение с объектом в сотни метров максимум - а тут от него по-любому уже мало чего останется.  Так вот. Ракета "Энергия" - на которой ещё "Буран" летал - могла закинуть на стационарную орбиту 18 тонн груза. И ведь нам реально не надо имено что на ГСО "кузькину мать" выводить. Нам нужно забросить её просто на такое расстояние (уровень ГСО). При достаточно хорошем прицеле скорость боеголовки не будет иметь значения: Камень сам налетит на неё на 20+ км/сек. Таким образом, для нас сойдёт и геопереходная орбита. А на неё "Энергия" даже в самом слабом варианте выбросит где-то в полтора раза больший груз. А "кузькина мать" как раз где-то чуть меньше 27 тонн и весила. Бинго! Разумеется, есть сложность: в какой момент взрывать. Бомба должна частично погрузиться в грунт (или хотя бы "лечь" на него). При этом сам взрыв происходит за время порядка 0.1 мкс, так что мерить нужно точно, а астероид может приближаться с разной скоростью. Хотя, вероятно, при мощности взрыва в 100 Мт это уже не столь важно окажется: взрыв на поверхности, даже если больше половины его энергии отразится в пустоту, всё равно справится с задачей разрушения астероида.  Единственная проблема: нет больше "Энергии". (((( Делалась в том числе на Украине, и в постсоветский период - сами понимаете. Восстановить будет трудно. Кажется, где-то в Казахстане пара штук лежит в полуготовности...   Противоастероидная оборона - суперэконом-класс Так, хорошо. Жаль, конечно, что нет больше "Энергии". А если реально существующую/проектируемую технику использовать - тогда как? Может, и нынешние доходяги-ракеты, славных пращуров хилые потомки, на что-нибудь сгодятся?  Ок. Берём: перспективный носитель (по которому работы реально ведутся) и реально существующую (или недавно снятую с производства/боевого дежурства) боеголовку - и смотрим, что с их помощью можно сделать. Ну, и для совсем уж ярко выраженных мазохистов: смотрим, на что способны реально существующие в настоящий момент  носители. Напомню: наша задача, по аналогии с предыдущим случаем, ударить "кузькиной матерью" или чем-то сравнимым по Камню где-то на уровне геостационара. Итак. Для начала: боеголовки. ЕМНИП, самая мощная из реально серийно выпускавшихся ядерных бомб имела мощность в 25 Мт. Это - головная часть МБР Р-36М ("Сатана") в варианте "тяжёлый моноблок". Масса - около 6600 кг. Допустим, мы используем именно эту милую штучку. Теперь - ракеты. Сейчас у нас разрабатываются параллельно ракеты семейств "Ангара" и "Русь-М". И тем, и другим далеко до "Энергии"... но всё-таки совсем уж жалкого впечатления они не производят. Из разных вариантов "Ангары" на геопереходную орбиту смогут доставить груз в 6.6 т или больше три модификации: "Ангара-5/КВТК", "Ангара-7.2" и  "Ангара-7.2В". Первая из них может докинуть до цели одну боеголовку (грузоподъёмность для ГПО - 6.6 т), вторая - две (12.5 т), третья - три (19.0 т). Правда, в двух последних случаях цифры выходят чуть меньше необходимых, но мелочиться смысла нет: на практике это означает лишь, что столкновение их с астероидом произойдёт на 1-2 тысячи километров ближе к Земле. Это погоды уже не сделает. (Собственно, нам ведь не нужно выводить боеголовку на реальную геопереходную орбиту, апогей которой "упирается" в геостационарную, а перигей окажется на высоте в 200 км. Она-то у нас получает билет в один конец, и всё равно уже не вернётся. Раз так - то мы можем позволить себе вывести её на "орбиту", перигей которой окажется под поверхностью Земли. Энергии это потребует меньше, и высота апогея/масса забрасываемого груза будет больше.)  Почти аналогичные характеристики имеют и наиболее мощные проектируемые варианты ракеты "Русь-М". Данных по грузопоъёмности в варианте ГПО не нашёл, но, судя по тому, что по остальным параметрам "Русь-МП" практически совпадает с "Ангарой-5/КВТК", "Русь-МТ-35" - с "Ангарой-7.2", а "Русь-МП-50" - с "Ангарой-7.2В", возможностями они будут обладать аналогичными. То есть - пусть не 100 мегатонн, но 75 перспективные ракеты доставить на траекторию движения астероида смогут. При этом три боеголовки должны сдетонировать одновременно с точностью до долей микросекунды. В противном случае взорвавшаяся первой просто уничтожит две другие без детонации (хотя... если расположить вплотную друг к другу - может быть, взрыв одной и сработает для соседних в качестве запала; но вряд ли у нас будет возможность поэкспериментировать, а рисковать нельзя).  Это задача не такая уж простая, но, думается, всё-таки разрешимая.  Ну, а что у нас с реально, вот прямо на настоящий момент существующими ракетами? Если бы ставить на боевое дежурство антиастероидную защиту понадобилось бы вот прямо завтра?  Увы: различные модификации ракеты "Союз" слишком слабы. На ГПО они способны забросить груз максимум в 2-3 т (самые мощные модели). Единственное, что даёт какие-то шансы - "Протон-М" (с разгонным блоком "Бриз-М") в современной модификации. Он может вывести на геопереходную орбиту 6.15 тонн груза - а на чуть более низкую и потребные 6.6 т. В принципе, если договориться с Украиной, то подойдёт и её "Зенит-3SL" (6.1 т на ГПО). Но, ЕМНИП, этот вариант подразумевает морской старт, который, вероятно, если что реально стрясётся, уже некогда будет затевать.  В общем, "Протон-М" способен донести тяжёлый моноблок от Р-36М (угу, голову "Сатаны", такскзть), до места применения. Правда - этот вариант - "суперэконом" - вчетверо слабее, чем предыдущий предложенный (и втрое слабее, чем будут способны дать самые мощные модификации "Руси" и "Ангары"). Но и то неплохо: Пересчитаем. Масса каменного астероида в 1 км диаметром - 1.5 трлн кг, 25 Мт в тротиловом эквиваленте - примерно 1.25*1017 Джоулей. На каждый килограмм массы астероида приходится примерно 80 кДж энергии взрыва. Если вся она перейдёт в кинетическую форму (то есть ударная волна выбросит грунт астероида в разные стороны), то каждый килограмм астероидного вещества приобретёт скорость примерно в 400 метров в секунду. Если считать, что лишь половина энергии взрыва пойдёт на разрушение Камня (взрыв - на поверхности или почти на поверхности, а не в глубине, кое-что просто излучится в космос), то скорость осколков окажется около 280 м/сек. За полчаса, которые потребуются обломкам астероида, чтобы преодолеть расстояние от геостационарной орбиты до поверхности Земли, они разлетятся от первоначальной траектории на 280 м/с * 1800 секунд = 500 километров, и рассеются по площади около 5002 * Пи = 750-800 тыс. км2 (на самом деле - чуть больше, так как мы пока пренебрегли вращением Земли и неодновременностью выпадения осколков). Значит, на каждый квадратный километр неба придётся по 2 тысячи тонн метеоритного вещества, причём выпадать оно будет на протяжении почти минуты, а не одномоментно. Минуты - потому, что, помимо отклонившихся в сторону обломков астероида, окажутся также и фрагменты замедлившиеся/ускорившиеся. Если считать, что их раскидало по траектории движения на те же +/-500 км, то, исходя из изначальной скорости в 20 км/сек, первые опередят последних на 50 секунд. То есть каждую секунду будет выпадать примерно по 40 т на 1 км2. Метеорит в 40 т гарантированно не долетит до поверхности: полностью сгорит в атмосфере. Даже 2000 т одной глыбой вряд ли долетят: давешний Челябинский метеорит был в несколько раз больше - и то долетело лишь несколько крохотных, миллиметрового размера осколков.  Конечно, при разрушении астероида равномерного рассеяния обломков не будет: где-то в центральной части области выпадения густота метеоритного дождя окажется в разы выше. Но в целом этот регион пострадает куда меньше, чем если по нему долбанет неразрушившийся Камень. Желающие могут убедиться тут: http://impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEffects/ Особенно впечатляющей окажется разница с падением в воду: цунами в сотни метров в одном случае - и практически полный штиль в другом. Плюс - от более мелких астероидов (которые реально как раз и угрожают Земле в обозримое время) защита окажется практически стопроцентной: основая часть их вещества будет просто испарена взрывом. Так что вообще-то - оно того стоит.  На практике это сделать не так уж и трудно (все основные технологии уже имеются в наличии). Нужна просто система слежения - и штук пять (для гарантии) стоящих на боевом дежурстве "протонов" с "головами Сатаны". Где им обустроить стартовые площадки - отдельный вопрос, но наверняка решаемый. В какой мере готовности они должны находиться - зависит от возможностей системы слежения (за какой срок до потенциальной катастрофы она выдаст сигнал тревоги). На любой более-менее вероятный в обозримое время случай этого вполне хватит.

НОВОСТИ ПО ТЕМЕ