Hvis en gigantisk gjenstand ser ut som om den vil smelle inn på jorden, har menneskeheten noen få alternativer: Hammer det med et romskip som er hardt nok til å slå den av banen, spreng den med atomvåpen, ta den på med en gravitasjonstraktor, eller til og med sakte den ned med konsentrert sollys.
Vi må bestemme oss for om vi skal besøke det med speideroppdrag først, eller starte et fullskala angrep umiddelbart.
Dette er mange beslutninger å ta under eksistensiell tyngde, og det er grunnen til at et team av MIT-forskere har kommet med en guide, publisert i februar i tidsskriftet Acta Astronautica, for å hjelpe fremtidige asteroide-avbøyere.
I filmer er en innkommende asteroide vanligvis et sjokk i siste øyeblikk: en stor, dødelig stein som siver rett mot Jorden som en kule ut av mørket, med bare uker eller dager mellom oppdagelsen og den anslåtte effekten. Det er en reell trussel, ifølge en presentasjon fra april fra NASAs Office of Planetary Defense som Live Science deltok på. Men NASA mener at det er oppdaget de fleste av de største, dødeligste objektene som til og med har en liten sjanse for å slå Jorden - de såkalte planetdrepere. (Selvfølgelig er det nok mange mindre bergarter - fremdeles store nok til å drepe hele byer - som forblir uoppdaget.)
Fordi de fleste av de store objektene i jordens nabolag allerede blir fulgt nøye med, vil vi sannsynligvis ha rikelig med advarsel før en slår jorden. Astronomer følger disse rombergartene når de kommer i nærheten av Jorden for å se om de sannsynligvis vil krysse gjennom et av deres "nøkkelhull." Hver jordstruende asteroide kommer nærmere og lenger fra Jorden på forskjellige punkter i sin bane rundt solen. Og langs den stien, nær Jorden, har den nøkkelhull. Disse nøkkelhullene er områder av rom som den må passere for å havne på kollisjonskurs under den neste tilnærmingen til planeten vår ...
"Et nøkkelhull er som en dør - når den først er åpen, vil asteroiden påvirke Jorden kort tid etter, med stor sannsynlighet," sa Sung Wook Paek, hovedforfatter av studien og en Samsung-ingeniør som var en MIT-student når papiret ble skrevet, sa det i en uttalelse.
Den enkleste tiden å stoppe en gjenstand fra å treffe Jorden er før den treffer et av disse nøkkelhullene, ifølge papiret. Det vil forhindre at gjenstanden kommer i rute mot en påvirkning i utgangspunktet - på hvilket tidspunkt sparer Jorden ville kreve langt mer ressurser og energi, og innebære mye mer risiko.
Paek og hans medforfattere kastet ut de fleste av de mer eksotiske asteroidedefleksjonsordningene, og overlot bare kjernefysisk detonasjon og impactors som alvorlige alternativer. Atomdetonasjon er også problematisk, skrev de, fordi det er usikkert nøyaktig hvordan en asteroide vil oppføre seg etter en atomeksplosjon og fordi politiske bekymringer om atomvåpen kan forårsake problemer for oppdraget.
Til slutt landet de på tre alternativer for oppdrag som med rimelighet kunne forberedes på kort varsel hvis en planetmordende asteroide ble oppdaget på vei mot et nøkkelhull:
- Et "type 0" -oppdrag der et enkelt, tungt romfartøy ble avfyrt mot det innkommende objektet, med sikte på å bruke den best tilgjengelige informasjonen om objektets sminke og bane for å slå den av banen.
- Et "type 1" -oppdrag der en speider først blir lansert og samler nærbilde-data om asteroiden før hovedimpaktoren lanseres, for bedre å sikte skuddet for maksimal effekt.
- Et "type 2" -oppdrag der en liten impactor lanseres samtidig som speideren for å banke gjenstanden litt av kurs. Deretter brukes all informasjonen fra speideren og den første effekten til å finjustere en annen liten innvirkning som avslutter jobben.
Problemet med "type 0" -oppdrag, skrev forskerne, er at teleskoper på jorden bare kan samle grov informasjon om planetdrapere, som fremdeles er fjerne, svake, relativt små gjenstander. Uten presis informasjon om objektets masse, hastighet eller fysiske sminke, vil påvirkeroppdraget måtte stole på noen upresise estimater, og har en høyere risiko for å ikke klare å slå det innkommende objektet ordentlig ut av nøkkelhullet.
Type 1-oppdrag er mer sannsynlig å lykkes, skrev forskerne, fordi de kan bestemme den innkommende bergens masse og hastighet langt mer presist. Men de tar også mer tid og ressurser. Type 2-oppdrag er enda bedre, men tar enda mer tid og ressurser på å komme i gang.
Forskerne utviklet en metode for å beregne hvilket oppdrag som er best basert på to faktorer: tiden mellom oppdragsstart og datoen da planetmorderen vil nå sitt nøkkelhull, og vanskeligheten med å avlede den spesifikke planmorderen på riktig måte.
Ved å bruke disse beregningene på to velkjente asteroider med planetdreper i jordas generelle nabolag, Apophis og Bennu, kom forskerne med et komplekst sett med instruksjoner for fremtidige asteroide-deflektorer i tilfelle en av disse objektene startet på vei mot et nøkkelhull.
Gitt nok tid fant de ut at type 2-oppdrag nesten alltid var den rette måten å avlede Bennu på. Men om tiden var kort, var en rask og skitten type 0-oppdrag veien å gå. Det var bare en håndfull tilfeller der oppdrag av type 1 ga mening.
Apophis var en annen, mer komplisert historie. Hvis tiden var kort, var en type 1-oppgave vanligvis det beste alternativet: samle inn data raskt for å målrette virkningen riktig. Gitt mer tid var oppdrag av type 2 noen ganger bedre, avhengig av hvor vanskelig det så ut til å avlede fra kursen. Det var ingen situasjoner der et oppdrag av type 0 ga mening for Apophis.
I begge tilfeller, hvis tiden ble for kort, fant forskerne at ingen misjon ville være vellykket med å avlede bergarten.
Forskjellene mellom bergartene kom ned til usikkerhetsnivået om massene og hastighetene, samt hvordan deres indre materialer ville reagere på påvirkning.
Disse samme grunnleggende prinsippene kan brukes til å studere andre potensielle planetmordere, og fremtidige studier kan inkludere andre alternativer for å avlede asteroidene, inkludert atomvåpen, skrev forskerne. Jo mer komplisert listen over alternativer, desto vanskeligere blir beregningen. Til slutt, skrev de, ville det være nyttig å trene maskinlæringsalgoritmer for å ta beslutninger basert på nøyaktig tilgjengelige data i et planetmorderscenario.
