Тщательная подготовка поможет преодолеть последствия возможной встречи с астероидом
Чтобы справиться с последствиями серьезных столкновений, как показали последние исследования, недостаточно лишь наблюдать за траекториями движения объектов недалеко от Земли. В данном вопросе слишком много неопределенности, и скорее всего мы не сможем увести в сторону угрожающий планете объект. И придется противостоять последствиям столкновения.
Создание эффективных механизмов управления чрезвычайными ситуациями и защиты гражданского населения от падения астероидов заставляет нас постоянно совершенствовать свои ответные действия по преодолению последствий подобной реальной катастрофы.
Что и куда падает?
После обнаружения астероида, траектория полета которого ведет к столкновению с Землей, крайне важно продолжить педантичное отслеживание его местонахождения. Оптические телескопы, радиолокационные зонды и космические спутники с транспондерами будут его непрерывно сопровождать и выверять место возможного столкновения, траекторию и скорость.
“Если во время следующего сближения с Землей объект пересечет расчетный участок, в 2028 году возможно столкновение. Коридор риска протянулся от Индонезии до Африки, через Средиземное море, Францию, Великобританию, Гренландию”
Необходимо получить также физические данные, чтобы определить, из какого вещества состоит объект, какова его плотность, и выяснить, является ли он единым объектом или состоит из двух и более обломков, для чего важно обеспечить взаимодействие между наблюдателями и космическими агентствами с модернизированными наземными РЛС. Между тем это только начало процесса. Если выяснится, что астероид действительно движется к Земле и столкновения не избежать, в конечном итоге для расчета возможных последствий катастрофы потребуется работа на межгосударственном уровне.
Иногда в течение нескольких месяцев, а то и лет невозможно установить дальнейшее точное местонахождение астероидов и комет после их обнаружения. Такая неопределенность объясняется короткой орбитальной траекторией, доступной для наблюдения на начальном этапе. Неопределенность также существует в расчетах столкновения с околоземным объектом, и для этого есть шесть основных причин.
Во-первых, точно неизвестно, какое количество приближающихся околоземных объектов потенциально имеет шанс столкнуться с нашей планетой.
Во-вторых, определить усредненное значение силы удара для объектов диаметром 50–150 метров не представляется возможным.
В-третьих, мы не знаем физический и химический состав околоземных объектов. Установить их состав и определить, в какой степени они являются цельными или составными телами, можно только путем запуска радиолокационных зондов или космических аппаратов с целью определения характеристик конкретного объекта.
В-четвертых, даже если мы получим данные о размере, массе, плотности, частоте вращения и скорости движения околоземного объекта, результат столкновения останется непредсказуемым. Он зависит от обстоятельств: в какой области атмосферы начнется фрагментация объекта и от расположения места удара, который может произойти на суше, на мелководном шельфе или над глубокими районами океана. Если же он придется на земную поверхность, то определяющей оказывается геология местности.
В-пятых, последствия могут быть глобальными, такими, как изменение климата или цунами.
В-шестых, непонятно, какой по габаритам или даже по типу околоземный объект может вызвать такие последствия.
Аналогичным образом сила столкновения околоземных объектов с Землей зависит от целого ряда факторов. Они включают массу и скорость околоземного объекта, которые будут определять скорость его вращения, наряду с углом его подхода к Земле; плотность, диаметр, состав и структуру объекта.
Учебный астероид
Понятно, что процесс отслеживания играет важную роль для объективного анализа эффекта воздействия. Для оценки рисков решающее значение имеют степень достоверности информации по распознаванию и последующему наблюдению за околоземными объектами, а также результаты, полученные во время космических полетов. Эти астрономические данные необходимы, чтобы свести к минимуму неопределенность последствий столкновения с астероидом и для информирования служб по ликвидации последствий стихийных бедствий для планирования необходимых мероприятий, которые должны быть проведены заблаговременно.
Относительно недавно, в апреле 2013 и в апреле 2015 года, проводились учения по предотвращению стихийных бедствий и ликвидации их последствий, которые показали: мы должны уделять особое внимание более точному отслеживанию угрожающих объектов.
Первые учения, надо признать, были достаточно односторонними. Научно-технические и инженерные службы по сути выдвинули ряд требований и рекомендаций государственным структурам в ответ на факт обнаружения 16 апреля 2013 года условного опасного астероида 2013 PDC-E.
Исходная вероятность столкновения в 2028 году с каменным астероидом размером 200–300 метров оценивалась как 0,8 процента, расчетная скорость удара составила около 12,4 километра в секунду, а энерговыделение исчислялось 300 мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Если в 2023-м во время следующего сближения с Землей объект пересечет вычисленный участок размером 1,2 километра, то в 2028 году возможно столкновение. Коридор риска протянулся от Индонезии до Африки, через Средиземное море, Францию, Великобританию, Гренландию.
Для следующих учений был придуман сценарий, во время которого научные консультанты должны обеспечить взаимодействие с представителями общественности, службой ликвидации последствий стихийных бедствий и вышестоящим политическим руководством для инициации процесса принятия решений. Политическое присутствие обеспечили ролевые научные руководители, а научные сотрудники играли роль научных консультантов с возможностью отточить свои инструктивные и коммуникационные навыки для более широкой аудитории. Реальными участниками стали представители общественности и службы ликвидации последствий стихийных бедствий.
В этих учениях роль очередного условного источника потенциального риска отводилась еще одному гипотетическому околоземному астероиду, обозначенному как 2015 PDC, который, по прогнозам, подойдет очень близко к Земле 3 сентября 2022 года. По сценарию астероид был «обнаружен» 13 апреля 2015-го, в течение двух месяцев всем миром за ним велось непрерывное наблюдение. При подходе астероида в 2022 году прогнозы показали, что хотя и в малой степени, но столкновения с Землей нельзя исключить. Вероятность столкновения оценивалась приблизительно как 0,9 процента или один шанс из 110 в соответствии с данными Международной сети оповещения о приближении астероидов (IAWN) – всемирного партнерства агентств, которые выявляют, наблюдают и отслеживают потенциально опасные астероиды.
По сценариям этих учений участникам отводилось от 5 до 10 лет в качестве периода упреждения, чтобы они имели возможность сконструировать и произвести запуск нескольких космических летательных аппаратов для изменения направления и недопущения негативных последствий и одновременно спланировать подготовительные мероприятия по защите гражданского населения.
Во время учений 2015 года доктор Марк Бослоу сообщил, что самый большой риск взрыва в воздухе присутствует на низкой высоте в районе Ливийской пустыни, но он не уверен, на какой именно высоте состоится взрыв из-за неопределенности в установлении прочности и формы фрагмента. Даже при условии, что мы знаем физические свойства объекта столкновения, все равно очень сложно рассчитать высоту, на которой произойдет взрыв.
Результаты слежения показали, что фиктивный астероид представляет серьезную опасность столкновения с Землей 3 сентября 2022 года и при вероятности столкновения, составляющей 43 процента, есть ряд проблем в отношении наблюдения и обновления данных оценки этой вероятности. Когда объект перемещается с другой стороны Солнца, если смотреть с Земли, он становится невидим в условиях прямого наблюдения – для обеспечения наблюдения в таком случае необходимы спутник или космический корабль. Когда астероид наконец выходит из-за Солнца, размеры фрагмента все еще не поддаются определению, так как объект слишком неотчетливо виден. Очень сложно определить размер, когда это всего лишь световая точка. Лучше всего размер определяется по изображению, передаваемому космическими аппаратами наблюдения. Оптимизировать размер на основе наземных наблюдений не представляется возможным.
В течение следующих шести месяцев согласно сценарию за астероидом велись непрерывные наблюдения, когда он приближался к Земле и был виден в небе в ночное время. Орбита значительно скорректировалась, и зона столкновения резко сократилась в размерах. Приблизительно за четыре месяца до столкновения предполагаемое место события, по результатам наблюдения, находилось в пределах 100 километров, а за один месяц до столкновения сократилось примерно до 50 километров. Затем астероид вновь вышел из зоны отслеживания и ушел в «дневное небо». В течение этого времени оптические телескопы не имели возможности наблюдать за объектом. Тем не менее некоторые радиолокационные станции могли за ним проследить. Радиотелескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико) достаточно мощный, но у него отсутствует функция ориентирования антенны на астероид. Таким образом, наблюдателям приходилось ждать, когда объект войдет в сектор станции слежения в Голдстоуне, что в конечном итоге произошло за семь дней до столкновения. К этому моменту место предполагаемого события могло быть локализовано до 15 километров.
В результате радиолокаторы в Голдстоуне обнаружили фрагмент астероида на его заключительном подходе и передали не только точные данные замеров траектории, но и реальные изображения астероида, который держал курс на Землю. Эти наблюдения фактически развеяли неопределенность. На основании радиолокационных наблюдений Международная сеть оповещения о приближении астероидов (IAWN) сделала предварительный расчет, что этот небольшой фрагмент, который отломился от астероида во время деформации, войдет в атмосферу над Даккой (Бангладеш) 3 сентября 2022 года в 9.50 по местному времени.
Для расчетов можно использовать радиолокационные наблюдения. Объект войдет в атмосферу со скоростью 16 километров в секунду под углом 36 градусов от горизонтали над Даккой. Размер объекта составляет примерно 80 метров в диаметре, по составу – камень. Ударная сила в атмосфере оценивается приблизительно от 18 до 25 мегатонн. Анализ наблюдений показывает, что взрыв объекта почти наверняка будет представлять собой выброс газов в атмосферу, очень похожий на тунгусский взрыв в 1908 году. В эпицентре столкновения произойдет полное разрушение.
Куда бежать?
Служба ликвидации последствий стихийных бедствий разработала два различных «пакета материально-технических средств»: один пакет для наземных действий, а другой – для ликвидации последствий цунами, чтобы минимизировать разрушения. Определенные корректировки необходимо вносить в индивидуальном порядке в пакет для каждой страны в зависимости от их конкретных требований. С течением времени можно определить, где и какие пакеты лучше позиционируются, какой тип оборудования нужен, где и какой тип оборудования необходимо разместить для мгновенного срабатывания.
Палаточные лагеря беженцев рассматриваются как единственный вариант во время стихийных бедствий или военной деятельности. Однако в нашей ситуации они не вполне подходят. Семилетний период заблаговременного предупреждения должен обеспечить более эффективные и надежные перспективы, направленные на сохранение не только жизни, но и средств к существованию. Под брезентом фермеры вряд ли в состоянии разместить все свое хозяйство, включая домашний скот, поэтому необходимо найти более радикальные решения. В зависимости от характера воздействия, возможно, следует заранее предвидеть военную помощь НАТО. НАТО сможет обеспечить мобильную инфраструктуру: мобильные госпитали, помощь гражданских и военных врачей и медсестер в дополнение к материалам медицинского назначения во взаимодействии с международными и общественными организациями, такими, к примеру, как «Врачи без границ».
Понятно, что на фоне специализации участников учений в центре внимания обоих мероприятий оказались методы изменения направления объектов и недопущения негативных последствий с меньшим акцентом на эффективные и надежные механизмы управления рисками стихийных бедствий. К сожалению, последние не идут далее определения необходимости эвакуации, опуская разработку точных программ для возвращения перемещенных лиц на место их проживания. В центре внимания, казалось, больше находятся оперативное реагирование и восстановление, чем создание эффективных механизмов предварительного планирования, предусматривающих нечто большее, нежели просто развертывание «брезентовых» лагерей для беженцев.
Больше внимания, безусловно, следует уделить организованному перемещению людей из возможной зоны наибольшего риска, учитывая достаточно продолжительный период упреждения. Кроме того, если астероид попадает в район Южно-Китайского моря, необходимо предпринять дополнительные усилия для поддержания и укрепления существующих прибрежных защитных сооружений и постройки новых для защиты береговой линии от высоких волн и штормовых нагонов, возможных в результате столкновения.
Больше внимания потребуется уделить разработке соразмерных и эффективных механизмов планирования на случай непредвиденных обстоятельств. Эти механизмы должны быть гораздо более продуманными, чем те, что в целом используются для подготовки к стихийным бедствиям. Нам повезло, что у нас будет период упреждения от нескольких часов до нескольких лет. Такой роскошный запас времени нам не предоставляет ни одно другое опасное природное явление. Таким образом, мы должны кардинально изменить свою систему воззрений: от механизмов реагирования и восстановления до предварительного планирования инициатив и мероприятий, к примеру выявление безопасных областей, куда люди могут быть перемещены задолго до самого факта столкновения.
Эффективные решения для выживания уже существуют в некоторых частях света, где есть частные домовладения с долевым правом собственности (типа тайм-шер), на территориях, объединенных определенным признаком, к примеру в подземных убежищах. За семь лет периода упреждения эти убежища можно усовершенствовать, чтобы иметь уверенность, что они либо способны выдержать воздействие удара, либо находятся на безопасном расстоянии от коридора риска, но в то же время в относительно легкой досягаемости от районов, которые могут быть затронуты. Можно также уделить время созданию больших убежищ, способных вместить сотни или даже тысячи людей. Планы эвакуации можно ввести в действие и затем отрепетировать, чтобы дать потенциальным эвакуируемым возможность акклиматизироваться в такой среде – опять же задолго до наступления катастрофического события.
Мы можем рассмотреть и другие механизмы, предлагаемые для действия в чрезвычайных ситуациях, в том числе колонизацию Марса. Такие решения возможны в далекой перспективе, а вариант подземных убежищ является гораздо более экономически эффективным и простым для подготовки. Так же, как авиаперелеты по-прежнему вызывают настороженность у некоторых людей, так и космические путешествия будут порождать эмоциональные и финансовые проблемы, такие как тренировка навыков эвакуации и привыкание к новому образу жизни на Марсе.
Будучи сторонником методов планирования наихудшего развития ситуации, я надеюсь на лучшее и считаю, что создание эффективных механизмов преодоления чрезвычайных ситуаций для защиты гражданского населения дает нам возможность постоянно совершенствовать нашу реакцию на часто возникающие природные риски: цунами, землетрясения, ураганы, муссоны, циклоны и тайфуны.
Я не вижу никаких причин, почему наше планирование ситуации столкновения с астероидами не должно вывести нас на совершенно новый уровень готовности и реагирования, если принять во внимание достаточное время упреждения, которое могут обеспечить системы обнаружения и отслеживания. Только работая вместе, мировые космические сообщества и службы предотвращения стихийных бедствий и ликвидации их последствий смогут убедить правительства и наднациональные организации, что такое стремление стоит того, чтобы взять его на вооружение и присвоить ему соответствующие приоритеты.
Дебби Льюис, директор службы готовности к внешним воздействиям Axiom (Alderney) Ltd
Оригинал статьи Testing asteroid impact scenarios опубликован в международном журнале ROOM, главный редактор И. АШУРБЕЙЛИ
Опубликовано в выпуске № 42 (608) за 4 ноября 2015 года
