От лифта на орбиту до жизни в космосе: что принесут ближайшие 30 лет

Кто и зачем будет исследовать космос

Сегодня главный и самый осязаемый тренд — переход на многоразовые космические носители, которые позволят значительно удешевить полеты и, вероятно, подстегнут активность в исследованиях. В этом направлении заметнее всех продвинулась компания SpaceX Илона Маска. За ней следует NASA, Китай, Россия, Европейское космическое агентство, Япония и Индия. Это державы, имеющие полный цикл космонавтики: возможность строить спутники, свои космодромы и ракеты.

Многоразовая космонавтика удешевит и туристические поездки за пределы Земли. Сейчас билет на МКС стоит порядка $50 млн. Но во сколько раз больше одна и та же ракета сможет доставлять космонавтов на станцию, примерно во столько же раз дешевле станут и сами полеты.

К главным игрокам в сфере космоса в ближайшие годы может присоединиться Япония, которая уже давно изучает малые тела Солнечной системы — кометы и астероиды. Последние представляют интерес как потенциально доступные источники металлов для строительства и запуска промышленности прямо на месте — в космосе. К поясу астероидов отправляют зонды, которые в ближайшие 25–30 лет будут заниматься разведкой и исследованиями.

Однако космические проекты спонсируют и другие игроки: например, Южная Корея, Канада или страны Западной и Северной Европы. Они не стремятся в лидеры индустрии, но планируют запускать спутники для исследований и бытовых нужд — от связи до прогнозирования погоды, а также задумываются о долгосрочных перспективах добычи полезных ископаемых, как это делает Страна восходящего солнца.

Футурология

Космическая одиссея 2083: как земляне будут осваивать космос

Упадет ли на Землю астероид в 2046 году?

В последнее время по всему миру активно обсуждаются новости об астероиде 2023 DW, который может столкнуться с Землей 14 февраля 2046 года – через 23 года, прямо в День святого Валентина. Мы собрали все, что на данный момент известно об этом астероиде. Давайте выясним, каковы шансы столкновения.

Астероид 2023 DW летит к Земле: что мы о нем знаем?

Астероид 2023 DW был обнаружен 26 февраля 2023 года. , он достигает около 50 метров в диаметре, что сопоставимо с размерами американского футбольного поля. Он движется со скоростью 25 км/с и совершает оборот вокруг Солнца за 271 день. Помимо вероятного столкновения 14 февраля 2046 года, существует в период между 2047 и 2054 гг. .

Европейское космическое агентство внесло астероид в свой список потенциально опасных небесных тел. На данный момент, 2023 DW – единственный астероид в этом списке, получивший оценку в 1 балл по шкале Торино (остальные 1450 астероидов получили 0 баллов). Что это значит?

Что будет, если астероид 2023 DW упадет на Землю?

Тот факт, что 2023 DW получил 1 балл по шкале Торино, означает, что астероид является «рядовым открытием, движение которого не представляет повышенного уровня опасности». Даже если он упадет на Землю, это не вызовет глобальной катастрофы. Однако астероид такого размера может нанести значительный локальный ущерб. Например, метеорит, взорвавшийся в 2013 году над Челябинском, был вдвое меньше DW 2023. Тем не менее, его падение вызвало ударную волну, которая выбила окна и повредила здания в шести близлежащих городах; около 1500 человек получили ранения. В случае с астероидом 2023 DW масштаб разрушения может быть сопоставим со взрывом атомной бомбы.

Какова вероятность падения астероида 2023 DW на Землю в 2046 году?

Несмотря на то, что DW 2023 занимает первое место в списке потенциально опасных астероидов, крайне маловероятно, что он упадет на Землю. По данным НАСА, предполагаемая вероятность столкновения составляет , и это число постоянно меняется по мере того, как исследователи получают больше данных. Окончательно исключить (или подтвердить) вероятность столкновения можно будет в лучшем случае через несколько недель. Астрономы продолжают следить за 2023 DW, а также за многими другими астероидами, которые могут приблизиться к нашей планете. Читайте дальше, чтобы узнать больше о вероятности падения астероида на Землю в ближайшем будущем.

Физические характеристики

Составное изображение северной полярной области Как известно, гравитация на поверхности обратно пропорциональна расстоянию до центра масс тела, которое у Эроса, так же как и у большинства других астероидов, сильно меняется ввиду их неправильной формы: чем больше радиус (при одинаковой массе), тем меньше гравитация на его поверхности. Эрос имеет сильно вытянутую форму, близкую к форме арахиса. Таким образом, в разных точках поверхности Эроса значения ускорения свободного падения могут сильно варьировать по отношению друг к другу. Этому весьма способствуют силы центростремительного ускорения, возникающие в результате вращения астероида, которые заметно снижают притяжение к поверхности в крайних точках астероида, наиболее удалённых от центра масс.

Неправильная форма астероида оказывает определённое влияние и на температурный режим поверхности, но главенствующими факторами, влияющими на температуру астероида, всё же являются его удалённость от Солнца и состав поверхности, от которого зависит процент отражённого и поглощённого света. Так, температура освещённой части Эроса может достигать +100 °C в перигелии, а неосвещённой — опускаться до −150 °C. Вследствие вытянутой формы Эроса становится возможным появление небольшого крутящего момента под действием YORP-эффекта. Однако из-за крупных размеров астероида влияние YORP-эффекта крайне незначительно и в обозримой перспективе вряд ли сможет привести к сколь-нибудь заметному изменению вращения астероида. Довольно высокая для астероида плотность поверхностных пород Эроса, составляющая около 2400 кг/м³, что соответствует плотности земной коры, позволяет Эросу сохранять целостность несмотря на относительно быстрое вращение (5 часов 16 минут).

Кратер на поверхности Эроса, диаметром 5 км

Анализ распределения крупных камней на поверхности астероида (433) Эрос позволил учёным сделать вывод о том, что большинство из них были выброшены из кратера, образовавшегося около 1 млрд лет назад в результате падения на Эрос крупного метеорита. Возможно, в результате этого столкновения 40 % поверхности Эроса лишены кратеров диаметром менее 0,5 км. Первоначально считалось, что обломки породы, выброшенные из кратера при столкновении, просто заполнили собой более мелкие кратеры, из-за чего их и невозможно сейчас увидеть. Анализ плотности кратеров показывает, что области с более низкой плотностью кратеров находятся на расстоянии до 9 км от точки столкновения. Некоторые зоны пониженной плотности кратеров обнаружены на противоположной стороне астероида, также в пределах 9 км.

Предполагается, что сейсмические ударные волны, образовавшиеся в момент столкновения, прошли через астероид, разрушая мелкие кратеры и превращая их в щебень.

Топ-5: самые опасные астероиды

Прежде всего, согласно Палермской шкале самый опасный астероид (29075) 1950 DA. Он принадлежит к группе аполлонов, диаметр которого около 1,3 км, а индекс угрозы оценивается в −1,42. Вообще, его приближение к Земле наблюдается довольно часто, поэтому орбита 29075 (1950 DA) хорошо изучена.

По предположениям учёных, очередное сближение нас ждёт в 2032 году. А если его орбита не изменится, то 16 марта 2088 года может случиться катастрофический удар (вероятность 96%). Скорее всего, планета его выдержит, но в климате и биосфере произойдут глобальные изменения.

29075 (1950 DA)

Второе место по Палермской шкале, по праву, занимает Бенну (1999 RQ36). Он является одним из особенно угрожающих для Земли объектом: индекс -1,71. Этот представитель аполлонов обладает диаметром чуть более 510 м. В 2135 году пройдёт от Земли ещё ближе, чем Луна. Возможно, падение астероида состоится в 2175-2199 годах.

Вдобавок ко всему, не меньше тревоги у учёных вызывает двойной астероидный объект 410777 (2009 FD). Также принадлежит к группе аполлонов. По Палермской шкале он занимает третье место, а его индекс равен -1,78.

Кстати, крайнее сближение с Землёй наблюдалось 29 октября 2015 года. В то время расстояние составило 6,27 млн км. Ранее считалось, что он ближе всего подойдёт к нам в 2198-м году. Однако на основе наблюдений в 2020 году отметили изменение орбиты из-за влияния эффекта Ярковского. В результате исключили столкновение 410777 (2009 FD) с нашей планеты.

Наконец, на четвёртом месте Палермской шкалы стоит довольно крупный астероид из группы амуров — 2010 AU118. В отличие от других, относящиеся к этой категории объекты не переходят через земную орбиту, они приближаются к ней с внешней стороны.

2010 AU118 имеет диаметр 1,9 км и показатель угрозы -2,72. Между прочим, учёные прогнозируют на период 2020-2112 годов 38 случаев его потенциально опасных приближений к Земле. Будем надеяться, что эти сближения не приведут к бедственному удару.

Бенну

Нельзя не отметить, что по Туринской шкале наивысшую оценку опасности (4) имел околоземный астероид 99942 Apophis (ранее 2004 MN4). Сегодня по заявлению NASA он не представляет угрозы. Хотя европейские исследователи не исключают возможной встречи с ним. А вот по Палермской шкале индекс -2,83, а значит он безопасен.

Апофис был открыт в 2004 году. Что интересно, его относят к группе атонов — орбита лежит внутри земной и проходит через неё с внутренней стороны.

Самые опасные астероиды

Согласно данным Sentry: Earth Impact Monitoring, наиболее опасными астероидами, представляющими угрозу для Земли в ближайшие столетия, являются:

1. 101955 Bennu (1999 RQ36):
   Вероятность столкновения составляет 5.7e-4 в период с 2178 по 2290 год.
   Этот астероид имеет оценочный диаметр 0.490 км.

2. 29075 (1950 DA):
   Вероятность столкновения составляет 2.9e-5 в 2880 году.
   Этот астероид имеет оценочный диаметр 1.300 км.

3. (2021 EU):
   Вероятность столкновения составляет 7.7e-5 в период с 2024 по 2093 год.
   Этот астероид имеет оценочный диаметр 0.028 км.

4. (2000 SG344):
   Вероятность столкновения составляет 2.7e-3 в период с 2069 по 2122 год.
   Этот астероид имеет оценочный диаметр 0.037 км.

5. (2008 JL3):
   Вероятность столкновения составляет 1.7e-4 в период с 2027 по 2122 год.
   Этот астероид имеет оценочный диаметр 0.029 км.

Самым опасным астероидом является 101955 Bennu (1999 RQ36) с вероятностью столкновения 5.7e-4 или 57 к 100 000, что примерно равно 1 к 1 754. Это как если бы вы бросили кубик с 1 754 гранями и попытались угадать, на какой грани он остановится.

Астероид Bennu имеет диаметр около 490 метров. Если такой астероид столкнётся с Землёй, последствия будут катастрофическими, особенно если он упадёт в населённый район или в океан, вызвав цунами. Если Bennu столкнётся с Землёй, он высвободит энергию эквивалентную 1.2 тысячам мегатонн в тротиловом эквиваленте. В сравнении, бомба, сброшенная на Хиросиму во время Второй мировой войны, высвободила энергию примерно 15 килотонн в тротиловом эквиваленте. Таким образом, столкновение Bennu с Землёй будет в 80 000 раз сильнее взрыва атомной бомбы в Хиросиме.

Астероид (2000 SG344) имеет более высокую вероятность столкновения с Землёй, составляющую 2.7e-3 или 27 к 10 000, что примерно равно 1 к 370. Однако этот астероид имеет диаметр всего около 37 метров. По сравнению с астероидом Bennu, который имеет диаметр около 490 метров, последствия столкновения (2000 SG344) с Землёй будут значительно менее разрушительными.

Какие астероиды летят к Земле в 2023 году?

Ниже приведен список астероидов, которые подойдут к Земле ближе, чем на 5 лунных расстояний (LD). Согласно расчетам, ни один из них не столкнется с Землей.

Что больше: лунное расстояние, астрономическая единица или световой год? Читайте нашу инфографику, чтобы узнать как астрономы используют эти понятия.

Смотреть инфографику

11 октября: астероид 2022 UX1

• Звездная величина: 21,21
• Созвездие: Кентавр
• Время максимального сближения: 16:33 МСК (13:53 GMT)
• Расстояние до Земли в момент сближения: 3,11758 LD

17 октября: астероид 1998 HH49

• Звездная величина: 13,54
• Созвездие: Жертвенник
• Время максимального сближения: 03:33 МСК (00:33 GMT)
• Расстояние до Земли в момент сближения: 3,05204 LD

25 ноября: астероид 2019 CZ2

• Звездная величина: 18,07
• Созвездие: Скультор
• Время максимального сближения: 22:49 МСК (19:49 GMT)
• Расстояние до Земли в момент сближения: 2,78834 LD

23 декабря: астероид 2020 YO3

• Звездная величина: 17,26
• Созвездие: Микроскоп
• Время максимального сближения: 23:48 МСК (20:28 GMT)
• Расстояние до Земли в момент сближения: 3,54751 LD

Что означают новости о сближении астероида с Землёй

Неверное восприятие этих новостей (даже самими журналистами) основано на незнании. Дело в том, что «близко» в астрономическом контексте — это не то же самое, что на соседней улице.

Скажем, 27 мая 2022 года, сообщали нам СМИ, потенциально опасный астероид 1989 JA (диаметр ~1,8 км), самый большой (!), сблизится с Землёй. Да, это правда — и дата, и то, что астероид был очень близко. Но «самый большой» — только за этот год, а не вообще. Но главное, что «близко» у астрономов — это, обычно, всё равно чертовски далеко.

Астероид 1989 JA 27 мая пролетел от Земли на расстоянии 4 миллиона километров. Это более чем в 35 раз дальше, чем Луна. Это неопасно.

Астероид 2015 FF размером с автобус 12 августа тоже собирается «угрожать» Земле — с расстояния более 4 миллионов километров.

В общем, пожалуйста, правильно читайте новости об опасных астероидах. Увы, когда-то в будущем встречи лоб в лоб с одним из них нам не миновать. Точнее, не нам, а нашим потомкам. Но это не тема сегодняшнего дня, и гайд о том, как пережить столкновение с астероидом, мы писать не станем — пусть этим внуки займутся или правнуки.

Что же, не смотреть наверх? Нет, смотреть! Астероид, которого вам стоит бояться, – это ваш сосед этажом выше, у которого скорее прорвёт трубу, чем вы дождётесь апокалипсиса с неба. Но с последствиями затопления поможет справиться МТС Страхование.

Какие инновации ждут нас в космической отрасли

На данном этапе космонавтика требует многого. Это касается не только денег, но и, скажем, снижения экологического следа, который оставляет индустрия. Так, при запуске аппаратов мы сжигаем в атмосфере тысячи тонн топлива, что усиливает парниковый эффект. Но это можно нивелировать с помощью новых технологий.

Например, в Японии работают над созданием в ближайшие 30 лет космического лифта до орбиты. Эту технологию еще в 60-х годах XX века предложил российский инженер Юрий Арцутанов. Такой лифт с помощью электричества будет подниматься по тросу от точки на экваторе Земли на высоту 36 тыс. км. Оттуда можно будет проще и дешевле запускать аппараты, а главное — без вреда для экологии.

В исследованиях космоса широко применяется искусственный интеллект, в основном для работы с данными. В мире всего около 15 тыс. профессиональных астрономов, и без специальных программ они просто физически не смогут обработать весь массив информации, получаемый от разных телескопов. Для непосредственных полетов ИИ тоже используется, но пока это точечные решения вроде автоматической стыковки аппаратов с МКС.

Трансляция стыковки корабля «Прогресс МС-22» с МКС

(Видео: Роскосмос ТВ / YouTube)

Другой вопрос — загрязнение космоса мусором: тысячами спутников и десятками тысяч обломков аппаратов. Они уже представляют большую опасность для новых запусков. Пока целенаправленная работа по очистке околоземного пространства не ведется — ни космические державы, ни частные компании не берут на себя такую заботу.

Однако первые шаги в этом направлении уже предпринимаются. Например, европейский эксперимент показал, как аппарат RemoveDEBRIS захватывает космический мусор с помощью специальной сети. Также в рамках исследования изучали возможности анализа и отслеживания таких обломков.

От небесной механики к астрофизике

Идеи Галилея и Кеплера впоследствии были развиты Исааком Ньютоном (1643–1725 гг.) и положены в основу новой сферы знания — небесной механики. Последняя позволяла поднимать все новые вопросы: Какова форма Земли? Как движется Луна? Существуют ли другие планеты, вращающиеся вокруг Солнца?

Стремление найти ответ на последний вопрос привело английского астронома Уильяма Гершеля (1738–1822 гг.) к открытию Урана в 1781 г. Впервые с древнейших времен Солнечная система получила нового полноправного представителя. Еще ранее другой англичанин Эдмунд Галлей (1656–1742 гг.) предсказал, что движение комет не было хаотичным и имело определенную закономерность. В результате одно из небесных тел, возвращающееся к Солнцу приблизительно каждые 75 лет, получило имя известного астронома.

Комета Галлея

Уже следующий — XIX-й — век, укрепивший главенство «точного» знания в научной картине мира, открыл в деле изучения космоса еще одну важную область — астрофизику. Последняя плотно соединила методы, применявшиеся в одной из важнейших в то время дисциплин, с изучением космических явлений.

И все же наука не была исключительным способом постижения мира. Его чувственное восприятие выражалось при помощи литературы и искусства. Многим ученым приходили на ум абсолютно фантастические для своего времени идеи: о плавании подводных аппаратов, о летающих железных птицах, о переселении на другие планеты.

Подобное совмещение научных исследований с литературным творчеством привели одного из ученых к мысли:

«Выстрел» по астероиду

Миссия Double Asteroid Redirection Test (DART)

В этом году NASA испытала «космическое оружие», направленное на спасение человечества. Целью миссии DART было проверить возможность изменения траектории астероида, чтобы обезопасить Землю от столкновения. Попытка оказалась удачной. 26 сентября космический корабль DART врезался в Диморф — астероид размером с футбольный стадион, находившийся примерно в 10 млн км от нашей планеты. Через пару недель астрономы использовали наземные телескопы, чтобы изучить изменение его орбиты. Облет астероида по орбите вокруг 65803 Дидим сократился на 32 минуты, что превысило расчеты на 10 минут.

Цель миссии DART — изменение орбиты астероида Диморф

Тщательно организованное столкновение стоимостью 330 млн долларов транслировалось в прямом эфире из оперативного центра миссии в Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Мэриленде. Космический корабль весом около 500 кг не имел на борту взрывчатки. Его «оружием» было его собственное тело и чистая кинетическая энергия. Столкновение произошло на скорости 20 тыс. км/ч.

На данный момент астрономам неизвестны астероиды, которые столкнулись бы с нашей планетой. Однако ученые внимательно следят за 30 тысячами крупных объектов в нашей Солнечной системе. По их оценкам, существуют еще около 15 тыс. астероидов размером более 140 м, ожидающих своего открытия.

В заключении

Как известно, при приближении астероидов к планетам на них влияет гравитационная сила. В результате чего их орбиты меняются, и они могут начать удаляться, становясь безопасными. И наоборот те, которые ранее не несли угрозу, могут перейти в список угрожающих.

Эффект Ярковского

Собственно, динамичный и изменчивый характер объектов Солнечной системы, в чём-то похож на хаус. И он может не только зародить жизнь, но принести большую беду для этой жизни.

Поэтому наблюдение за космическими путешественниками крайне важно. Также необходимо разработать программу и методы защиты Земли от вторжения других небесных тел

Ведь от этого зависит и наша судьба, и жизнь нашей планеты.

5. 99942 Apophis

Вероятность столкновения — 1 шанс из 531 914.
Предполагаемая дата – 12 апреля 2068 года 15:13

С этим астероидом, единственным из всех в списке получившим собственное имя, связана довольно драматичная история. Открыли его в 2004 году в Австралии. Далекое (пока что) от нас космическое тело имеет диаметр в 375 метров, и судя по расчетам ученых, относится к т. н. атоновским астероидам.

Это значит, что часть орбиты таких астероидов пересекается с орбитой нашей планеты. Ничего хорошего, конечно, это наблюдение Земле не сулило. Взволнованные ученые провели расчеты, и оказалось, что в 2029 году слепая космическая сила нанесет удар по нашему миру. Рассчитали и вероятность этого события – оно оказалось равным 3%. Поэтому астероид и удостоился собственного имени, в честь особенно жестокого бога из египетского пантеона, который имел в жизни одну, но важную цель: уничтожить Солнце.

К счастью, все оказалось далеко не так ужасно, и можно не запасаться банками тушенки в ожидании грядущего апокалипсиса. В следующем, 2005 году новые исследования астероида показали, что в 2029 году он пройдет по касательной. А жители Северного полушария даже смогут увидеть его собственными глазами на небосклоне в виде светящейся точки. И на этом все его «приключения» закончатся.

Как отличить опасные астероиды от неопасных?

Ученые открыли уже более миллиона астероидов, и далеко не все они представляют угрозу

Особое внимание уделяется так называемым потенциально опасным астероидам. Существует два критерия, по которым астероид классифицируют как “потенциально опасный”

• Во-первых, у такого астероида параметр MOID (минимальное расстояние пересечения орбиты) относительно Земли не должен превышать 0,05 а. е. Астероид, движущийся по такой орбите, способен приближаться к Земле на потенциально опасное расстояние.

  

  

  

  

  

  

  

  

• Во-вторых, абсолютная звездная величина астероида должна составлять 22,0 или меньше. Такая яркость соответствует диаметру объекта минимум в 110-240 метров. Астероид такого размера способен нанести значительный локальный ущерб в случае столкновения с Землей.

Степень опасности астероида измеряется с помощью Туринской и Палермской шкал. Туринская шкала в первую очередь используется для информирования широкой общественности о степени опасности приближающегося астероида. Палермская шкала похожа на Туринскую, но устроена более сложно и используется в основном профессиональными астрономами.

Орбиты небесных тел меняются под воздействием гравитации Солнца, планет и других астероидов. Поэтому, как только астероид признается потенциально опасным, ученые постоянно следят за ним и производят высокоточные расчеты. Понаблюдав за астероидом десять лет, можно рассчитать его орбиту на 200 лет вперед.

Насколько большим должен быть опасный астероид?

Как мы упоминали ранее, столкновение астероида с Землей не обязательно приводит к катастрофе. А насколько большим должен быть астероид, чтобы причинить серьезные разрушения? Чтобы понять это, обратимся к примерам.

• Падение астероида Чиксулуб диаметром около десяти километров привело к массовому вымиранию животных и растений на Земле 65 миллионов лет назад. Многие ученые связывают конец эпохи динозавров именно с этим астероидом.
• Взорвавшийся в воздухе в 1908 году Тунгусский метеорит диаметром около ста метров создал ударную волну, которая повалила 80 миллионов деревьев и вызвала масштабный лесной пожар.
• Из-за взрыва Челябинского метеорита (около двадцати метров в диаметре) в семи тысячах домов вылетели стекла. Чтобы узнать больше об этих трех космических телах, посмотрите наше видео.

Выводы можете сделать сами. Даже сравнительно небольшой астероид способен нанести серьезный локальный ущерб. Падение астероидов диаметром более одного километра может привести к глобальным последствиям, таким как долговременное изменение климата. Для большей наглядности можете изучить нашу инфографику, в которой мы сопоставили размеры астероидов с предполагаемыми последствиями от их падения.

Насколько большим должен быть астероид, чтобы уничтожить город? Читайте эту инфографику, чтобы узнать интересные факты об опасных астероидах.

Смотреть инфографику

Сколько всего потенциально опасных астероидов?

По данным на август 2023 года, астрономы обнаружили 2 354 потенциально опасных астероида, из которых 152 имеют диаметр более одного километра. Самый большой из этих астероидов носит наименование (53319) 1999 JM8; его диаметр составляет около семи километров.

Что можно сделать с астероидом, летящим к Земле

Уверен, читатель смотрел не один и не два блокбастера на тему угрожающих нашей планете небесных тел. А значит, вы наверняка знаете парочку способов. Беда в том, что в сухом остатке сегодняшнему человечеству не доступен ни один из них. Особенно, если проблему выявить за сравнительно короткий — несколько месяцев — срок до столкновения.

У нас нет никакого оружия, позволяющего безопасно уничтожить малое небесное тело. Нет технологий, которые надёжно позволят изменить его орбиту.

Но у нас могут быть шансы на разработку какой-то спасительной миссии, если выявить угрозу за много лет до часа X.