Ключевые слова: астероидная угроза, гравитационный удар, геокроссер, задача N тел, время подлёта, математическое моделирование, мониторинг рискованных ситуаций.
На кафедре ЗЧСиУР ИГЗ УдГУ в рамках спецкурса по моделированию ЧС мною была подготовлена лабораторная работа для студентов для изучения астероидных угроз.
Во-первых, мы со студентами выяснили, какой силы удар может нанести астероид, скажем, размером с хороший американский авианосец. Несложные расчеты показали, что порядка 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Иногда больше. Иногда меньше.
Нет, это не приведет к вымиранию человечества! Но экономике крупной страны будет нанесен непоправимый ущерб. А про страны меньше Бельгии и говорить нечего.
Но откуда может взяться астероидная угроза?
Вот, мы все вроде бы знаем, как погибли динозавры. Но когда это было? Такие камни прилетают примерно раз в 100 миллионов лет. Авось нас пронесёт!
Таки да, таки да, на авось надейся, а сам не плошай!
Давайте оценим главные механизмы прилета «плохих камней». Между планетами Марс и Юпитер крутится « чертова куча» астероидов, ив едут они себя смирно. Ну, крутятся и крутятся, но и бог с ними.
Ан нет!
Еще Анри Пуанкаре показал, что задача N тел не имеет точного решения. То есть, когда рассчитываем траектории планет, находящихся на большом расстоянии друг от друга, то с удивительной точностью их орбиты демонстрируют постоянство, но для трех камней, которые летят близко друг к другу, это совсем не так. Они причудливо кувыркаются и предсказать их траектории можно только приблизительно.
Отсюда вывод: двигаясь в поясе астероидов, камни иногда могут непредсказуемо изменять траектории.
И это было бы довольно печально, но на страже стоит строгий дядька с метлой, он выметает «плохих камней» за пределы Солнечной системы. Дядька этот – планета Юпитер.
Механизм называется «гравитационный удар».
Сколько «плохих камней уже было выметено за миллиарды лет, один Бог знает.
Однако геокроссеров – астероидов, пересекающих орбиту Земли, тем не менее, много. Наибольшую угрозу представляют геокроссеры с так называемой,ретроградной орбитой.
Все планеты движутся правильно: против часовой стрелки. Если «правильный» геокроссре столкнется с Землей, то скорость столкновения меньше скорости движения Земли по орбите(30км/сек).
А вот ретроградная орбита – когда камень летит по часовой стрелке. И этом случае он может налететь на Землю со скоростью, большей 30км/сек.
И тут возникает вопрос: а как могут образовываться геокроссеры с ретроградной орбитой?
Оказывается, помощью того же Юпитера. Схема такая. Астероид подлетает к Юпитеру спереди. Юпитер притягивает его к себе. Но гравитационный удар недостаточной силы, камень не вылетает за пределы Солнечной системы, а возвращается, пересекая орбиту Юпитера сзади него. Смотрите рис. 1.
Результаты моделирования (разумеется, в рамках точности студенческой лабораторной работы!) показали:
1. Юпитер Выбросил астероид на расстояние 2,5 астрономических единиц за его орбиту.
2. Время подлёта к Земле, считая от точка А, 8,2 земных года .
3.Скорость соударения оказалась равной 51км/сек.
4.Камень плотностью 3000кг/куб. метр и диаметром 50метров ударит, как бомба 100 мегатонн тротила.
5. Параметры потенциальных ретроградных геокроссеров лежат в довольно узком диапазоне, что облегчает задачу мониторинга.
Какова вероятность превращения астероида в ретроградный геокроссер? Оценить это в рамках студенческой работы по моделировании невозможно.
Однако установлен факт, что подобные геокроссеры есть в природе.
Особую опасность может представлять геокроссер, который пролетает за обратной стороной Луны, на расстоянии несколько десятков километров от её поверхности. Он испытает гравитационный удар уже со стороны Луны. Огибает Луну, и устремляется к Земле. Время подлёта – несколько часов. Остановить – невозможно. Даже если рассчитать место удара, эвакуационные мероприятия провести очень затруднительно из-за недостатка времени. Что обнадёживает, так это то, что диапазон параметров, куда такой камень должен попасть, чтобы получить опасный для землян гравитационный удар, очень узок.
Озабоченность вызывает тот факт, что совершенствование средств обнаружения показывает: опасных камней в ближнем космосе гораздо больше, чем это себе представляли даже 10 лет назад. И поэтому станция наблюдения, расположенная на Луне, не покажется излишней.