Ideja, da bi se izognili udarcem asteroidov, je že desetletja opazno v javnosti – še posebej po izdaji Deep Impact in Armagedon. Toda ali je uporaba jedrske eksplozije najboljši način za ravnanje s potencialno nevarnimi vesoljskimi kamninami? Odločno ne. Če imate dovolj časa, obstaja veliko bolj učinkovit (in varnejši) način za ravnanje s katerim koli predmetom na poti trka z Zemljo – gravitacijski traktor. Zdaj je dr. Yohannes Ketema z Univerze v Minnesoti razvil vzorec letenja, zaradi katerega je ta najpreprostejši od vseh asteroidnih obrambnih mehanizmov veliko učinkovitejši.
Gravitacijski traktorji so prisotni že nekaj časa. Uporabljajo gravitacijo umetnega telesa, da povlečejo predmet proti sebi in nekoliko spremenijo njegovo pot. V daljših obdobjih bi to potegnilo nevarni predmet iz trenutne poti v varnejšo. Prednost ima tudi to, da ne zahteva nobenega neposrednega udarca ali eksplozije na površini samega asteroida. Ker so številni asteroidi 'kupi ruševin', bi takšni neposredni kinetični udarci ali jedrske eksplozije v najboljšem primeru razbili nekatere večje dele predmeta, v najslabšem pa bi ustvarili več kaotičnih objektov poti, ki bi lahko udarili na Zemljo v še višja hitrost.
UT video o različnih tehnikah za zajemanje asteroida.
Gravitacijski traktorji, zasnovani tako, da se izognejo takšnim izidom, so na voljo v eni od štirih različic. Stacionarna različica parkira razmeroma težko sondo ob predmetu in jo počasi potegne v drugo pot. Različica halo orbite ima sondo, da počasi kroži okoli predmeta v vzorcu, ki je zasnovan tako, da ga potisne v določeno smer. Medtem ko bi prvi dve tehniki uporabljali tradicionalne kemične rakete, da bi dosegli svoje cilje, bi se gravitacijski traktor, opremljen s sončnimi jadri, lahko počasi premaknil na položaj, da bi sondi omogočili, da predmet potisne s poti. Nazadnje bi lahko konstelacija sond sodelovala pri potiskanju predmeta na novo pot.
Delo dr. Keteme predlaga uporabo spremenjene različice stacionarne in halo orbite. Nova orbita se imenuje 'omejeno Keplerjevo gibanje', kar vključuje premikanje sonde naprej in nazaj na določeni strani asteroida, da bi jo poskušali čim bolj prisiliti v določeno smer. Na začetku je dr. Ketema predlagal to rešitev v dokumentu že leta 2017, pred kratkim pa je izdal novo, ki izboljša orbito z zmanjšanjem teže, ki je potrebna v sondi.
Matematični graf omejene orbite Keplerjevega gibanja, ki ga je v prispevku predlagal dr. Ketema.
Zasluga – Yohannes Ketema
Da bi to naredil, se je obrnil na matematično optimizacijo. Pri optimizacijskih težavah obstajajo cilji in omejitve. V tem primeru je bil en cilj (premik asteroida iz nevarne orbite) in tri omejitve: 1) ne udari neposredno na asteroid, 2) ne udari asteroida s potisniki, 3) daj dovolj časa za gravitacijski traktor, da opravi svoje delo. Zdi se, da so najboljše ocene za to tretjo omejitev približno deset let. Tako dolga časovna obdobja kažejo pomen zgodnjega odkrivanja v strategijah obrambe asteroidov.
Ta časovni faktor je pomemben tudi zaradi časa, ki bi ga rabil gravitacijski traktor, da ga doseže. Ker je teža sonde bistven dejavnik učinkovitosti orodja, več goriva, ki zgori z njo (tj., če bi morala sonda hitro priti na svoje mesto), manj učinkovita bo pri umiku asteroida iz smeri.
Video Scott Manley, ki opisuje gravitacijske traktorje.
Zasluga – YouTubov kanal Scotta Manleyja
Da bi preizkusil svojo tehniko optimizacije, je dr. Ketema simuliral svoj novi gravitacijski traktor na obstoječem asteroidu – 2007 VK184. Čeprav bo kmalu šel blizu Zemlje, ga ta asteroid ne bo zadel. Toda s postavitvijo gravitacijskega traktorja zraven kakšnih deset let pozneje, izračuni kažejo, da bi ga lahko premaknili v še varnejšo orbito.
Tudi s to simulacijo v resničnem življenju je treba odpraviti še nekaj pomanjkljivosti. Prvič, gravitacijski traktorji ne delujejo dobro na večjih predmetih, saj je njihova učinkovitost v celoti odvisna od tega, kako se njihova velikost primerja s predmetom, ki ga poskušajo premakniti. Na srečo je večina večjih asteroidov na nevarnih orbitah že pozorno sledila in zdi se, da se ne bodo kmalu odpravili proti Zemlji. Bolj specifična težava pri modeliranju, opravljenem v prispevku, je, da asteroidi nimajo sferičnega gravitacijskega polja, zaradi česar je težje izračunati najboljšo orbito, da bi jih odklonili na varnejši tečaj.
Koncept možnega gravitacijskega traktorja.
Zasluge: JPL
Vsak asteroid, ki bi lahko predstavljal takšno nevarnost, bi bil zelo natančno preučen. Vsaka sonda bi verjetno imela gravitometer za preučevanje gravitacijskega polja predmeta v realnem času in ji omogočila, da ustrezno prilagodi svojo orbito. Toda vsaka prednost, ki bi jo ljudje dobili po tej potencialno izjemno uničujoči nevarnosti, je vredna časa, porabljenega za razvoj.
Nauči se več:
arXiv - Masovno optimiziran gravitacijski traktor za odklon asteroidov
UT - Kako lahko ujamete asteroid?
UT - Kako odbiti asteroid z današnjo tehnologijo
UT - Vsak način, zasnovan za odvračanje asteroida
Vodilna slika:
Umetnikova zasnova gravitacijskega traktorja.
Kredit – planetarni viri
