Tylko atomowy kamikadze może ocalić Ziemię. Jest plan na prawdziwy Armagedon

W naszym Układzie Słonecznym mogą znajdować się miliony planetoid, z których niewielki odsetek stanowi potencjalne, bardzo niewielkie zagrożenie dla naszej planety.

Uderzenia planetoid na Ziemię miały miejsce wielokrotnie w historii naszej planety, powodując katastrofalne zmiany środowiskowe i masowe wymierania. Jest to jedno z głównych potencjalnych zagrożeń, które może doprowadzić do zniszczenia ludzkości i dlatego stało się przedmiotem obaw społeczności międzynarodowej.

W ostatnich latach planetoidy bliskie Ziemi (NEA) często przelatywały w pobliżu Ziemi. Na przykład, 25 lipca 2019 r., planetoida 2019 OK (o średnicy od 57 do 130 m) minęła Ziemię z prędkością względną 24,5 km/s, a jej odległość do najbliższego zbliżenia wyniosła 72 000 km. 29 czerwca 2024 r., planetoida 2024 MK o średnicy około 150 m przeleciała obok Ziemi w odległości 295 000 km.

Warto tu też przypomnieć incydent w Czelabińsku z 2013 r., kiedy to wybuch planetoidy o średniej wielkości, spowodował szkody materialne w pobliżu miejsca wybuchu. 

Obrona przed uderzeniami planetoid na Ziemię zawsze była jednym z głównych wyzwań w międzynarodowej astronautyce. Prowadzenie badań nad obroną planetarną jest nieuniknionym wyborem ludzkości, mającym na celu ochronę jej przetrwania i rozwoju cywilizacji.

W niedawnym badaniu opublikowanym w Space: Science & Technology, zespół kierowany przez badacza Wang Xiaowei z Chińskiej Akademii Technologii Pojazdów Startowych zaproponował nowatorskie podejście do technologii obrony przed dużymi planetoidami. Zdaniem chińskich naukowców odpowiednio wykorzystane ładunki jądrowe mogłyby skuteczniej zmieniać trajektorię dużych planetoid niż dotychczas rozważane metody.

Od kilku lat najczęściej mówi się o metodzie kinetycznej, czyli zderzeniu sondy z planetoidą. Taką technologię przetestowała już NASA podczas misji DART, która zmieniła orbitę niewielkiej planetoidy Dimorphos.

Problem pojawia się jednak wtedy, gdy zagrożenie stanowi obiekt o średnicy kilkuset metrów lub nawet kilku kilometrów. Masa takiej planetoidy jest tak ogromna, że pojedyncze uderzenie może okazać się niewystarczające, zwłaszcza jeśli do potencjalnej kolizji pozostało zaledwie kilka miesięcy.

Sytuację komplikuje fakt, że kosmos potrafi nas zaskoczyć. Doskonałym przykładem była planetoida 2024 MK, którą dostrzeżono zaledwie 13 dni przed jej bliskim przelotem obok Ziemi. W takich ekstremalnych sytuacjach awaryjnych, gdy czas ucieka, a zagrożenie ma gigantyczne rozmiary, jedynym realnym rozwiązaniem pozostaje użycie ogromnej energii generowanej przez detonację nuklearną.

Do tej pory jednak badania nad obroną atomową skupiały się na prostym scenariuszu, uderzyć ładunkiem bezpośrednio w powierzchnię i liczyć na najlepsze. To podejście miało jednak zbyt wiele niewiadomych.

Autorzy badań przeanalizowali więc dwa różne sposoby przeprowadzenia takiej operacji.

Pierwszy wariant zakłada bezpośrednie uderzenie statku kosmicznego w planetoidę. Sam impakt tworzy niewielki krater, a chwilę później następuje detonacja umieszczonego w pojeździe ładunku jądrowego. To rozwiązanie jest stosunkowo proste pod względem konstrukcyjnym i pozwala na bardzo szybkie rozpoczęcie misji.

Ma jednak poważne ograniczenia. Miejsce uderzenia jest w dużej mierze przypadkowe, a eksplozja następuje płytko pod powierzchnią. W efekcie znaczna część energii nie jest efektywnie przekazywana planetoidzie. Dodatkowo sam ładunek musi wytrzymać ekstremalne przeciążenia podczas zderzenia z prędkością sięgającą kilkunastu lub nawet kilkudziesięciu kilometrów na sekundę.

Znacznie ciekawszy okazuje się drugi wariant opracowany przez chiński zespół. Zamiast od razu doprowadzić do detonacji, statek kosmiczny najpierw wysyła specjalny penetrator, który wykonuje głęboki otwór w powierzchni planetoidy.

Dopiero później do przygotowanego wcześniej krateru trafia właściwy ładunek jądrowy. Eksplozja następuje znacznie głębiej pod powierzchnią, dzięki czemu energia jest dużo skuteczniej przekazywana całemu obiektowi.

To właśnie głębokość detonacji okazała się kluczowym elementem całej koncepcji. Im więcej energii zostaje pochłonięte przez materiał planetoidy, tym większa jest zmiana jej prędkości i kierunku lotu.

Aby sprawdzić skuteczność obu metod, naukowcy stworzyli rozbudowaną bazę wirtualnych planetoid o różnych orbitach i parametrach. Następnie przeprowadzili liczne symulacje komputerowe wykorzystujące zaawansowane modele fizyczne opisujące zachowanie skał podczas eksplozji.

W przypadku aplanetoid o średnicy około 100 m oba rozwiązania mogły doprowadzić do całkowitego zniszczenia obiektu.

Znacznie większe różnice pojawiły się przy planetoidach liczących około kilometra średnicy. Symulacje wskazują, że eksplozja przeprowadzona w płytkim kraterze zwiększa prędkość planetoidy jedynie o około 8–9 cm/s. Tymczasem detonacja wykonana w głębokim otworze pozwala uzyskać zmianę przekraczającą 30 cm/s. To ponad trzykrotnie lepszy rezultat, który może decydować o powodzeniu całej misji.

Autorzy analiz zwracają uwagę, że skuteczność całej operacji zależy nie tylko od samego ładunku jądrowego, ale również od możliwości rakiet wynoszących misję oraz statków kosmicznych odpowiedzialnych za dotarcie do planetoidy.

Symulacje wskazują jednak, że większość potencjalnych zagrożeń mogłyby obsłużyć zarówno klasyczne napędy chemiczne, jak i coraz bardziej rozwijane napędy elektryczne. Oznacza to, że przynajmniej od strony technologii kosmicznych realizacja podobnych misji nie wymaga całkowicie nowych rozwiązań.

Choć badanie koncentruje się na wykorzystaniu eksplozji jądrowych, jego autorzy podkreślają, że jest to rozwiązanie przeznaczone wyłącznie dla najbardziej ekstremalnych scenariuszy. W przypadku odpowiednio wczesnego wykrycia zagrożenia znacznie bezpieczniejsze pozostają metody niewymagające użycia broni jądrowej, takie jak uderzenia kinetyczne czy długotrwałe zmienianie trajektorii za pomocą napędu grawitacyjnego.

Jeżeli jednak ludzkość odkryłaby dużą asteroidę dopiero na kilka miesięcy przed zderzeniem, liczba dostępnych opcji gwałtownie maleje. Właśnie dla takich sytuacji powstają nowe koncepcje analizowane przez chińskich naukowców.