In februari 2013 skywatchers over de hele wereld richtten hun aandacht op asteroïde 2012 DA14, een kosmische rots met een diameter van ongeveer 50 voet (50 meter) die dichter bij de aarde zou vliegen dan het ruimtevaartuig dat ons satelliet-tv brengt.

Ze realiseerden zich weinig toen ze zich voorbereidden op de gebeurtenis van eens in de tientallen jaren dat er weer een stukje hemelschroot naar de aarde raasde, met een meer directe titel. Op 15 februari 2013, de Chelyabinsk-meteoor, een asteroïde met een diameter van ongeveer 19 meter explodeerde boven de stad Chelyabinsk, Rusland, toen het onder een ondiepe hoek de atmosfeer van de aarde binnendrong. De ontploffing verbrijzelde ramen en beschadigde gebouwen, en bijna tweeduizend mensen raakten gewond, hoewel gelukkig niemand stierf.

"Het bleek dat er die dag twee volledig onafhankelijke asteroïden kwamen, " zei Philip Lubin, UC Santa Barbara hoogleraar natuurkunde, en een van de vele wetenschappers die anticiperen op het rendez-vous van de DA14 in de buurt van de aarde in 2012. "Van een van hen wisten we dat hij de aarde zou missen. De andere, we wisten niet eens dat het eraan zat te komen."

Voor Lubin en wetenschappers zoals hij, incidenten als deze onderstrepen het belang van een robuuste planetaire verdediging - de detectie, volgen, karakterisering en uiteindelijk verdediging tegen potentieel gevaarlijke asteroïden en kometen. Stadsbedreigende gebeurtenissen zoals Tsjeljabinsk zijn zeldzaam, gebeurt ongeveer eens in de 50 tot 100 jaar, maar ze zijn potentieel verwoestend. De meest recente van deze gebeurtenissen was de Toengoeska-gebeurtenis, een luchtaanval boven Oost-Siberië in 1908, die honderden vierkante kilometers bos platlegde. Nog zeldzamer, maar toch mogelijk, zijn objecten die massa-extinctie bedreigen, zoals het Chicxulub-botslichaam, die zo'n 66 miljoen jaar geleden de dinosauriërs heeft uitgeroeid, of de meer recente (12, 800 jaar geleden) luchtuitbarsting die wijdverbreide verbranding veroorzaakte en het begin van een "impactwinter" genaamd de Jongere Dryas.

Echter, men kan de mogelijkheid niet uitsluiten dat grotere objecten in de nabije toekomst onaangenaam dicht bij de aarde komen:Apophis, met zijn 1, 214 voet (370 meter) diameter, zal op vrijdag 13 april 2029 een close pass maken, terwijl Bennu, bij 1, 608 voet (490 m) in diameter, zal naar verwachting een vergelijkbare passage uitvoeren in 2036. Hoewel niet wordt verwacht dat ze de aarde zullen raken, zelfs relatief kleine veranderingen in hun baan kunnen ertoe leiden dat ze zwaartekrachtzakken binnendringen die "sleutelgaten" worden genoemd, waardoor ze op een meer direct traject naar de aarde kunnen worden geplaatst.

"Als het door het zwaartekrachtsleutelgat gaat, het zal over het algemeen de aarde raken in de volgende ronde, ' zei Lubin.

Strategieën voor planetaire verdediging zijn geëvolueerd van onderzoek naar betere methoden om de bedreigingen te begrijpen, aan pogingen om potentiële gevaren af ​​te wenden en hun banen te veranderen, inclusief een strategie ontwikkeld door de groep van Lubin, die het gebruik van lasers voorstelde om bedreigende objecten uit de weg van de aarde te duwen.

In twee artikelen over het onderwerp van terminale planetaire verdediging ingediend bij het tijdschrift Vooruitgang in ruimteonderzoek , vergezeld van een opiniestuk gepubliceerd in Wetenschappelijke Amerikaan , Lubin en co-onderzoeker Alexander Cohen hebben een meer proactieve methode ontwikkeld om met gevaarlijk buitenaards ruimteschroot om te gaan. Het project heet PI, wat liefkozend staat voor Pulverize It.

Voorbereiden op het onvermijdelijke:wel of niet doen?

"Hoewel we vaak zeggen dat niets in het leven zeker is, behalve de dood en belastingen, we kunnen zeker ook het uitsterven van de mens aan deze lijst toevoegen, Lubin zei. "Er is een grote asteroïde of komeet op de loer in ons zonnestelsel met 'Aarde' erop geschreven. We weten alleen niet waar het is of wanneer het zal toeslaan."

In de afgelopen 113 jaar, de aarde is getroffen door twee grote asteroïden die het leven van miljoenen zouden kunnen bedreigen, als ze een grote stad hadden getroffen. Echter, de mensheid had geluk. In het licht van deze zeer reële dreiging, het is tijd om serieus een planetair verdedigingsprogramma te plannen en uit te voeren, zeggen de onderzoekers. PI zorgt voor een logische en kosteneffectieve benadering van het ultieme milieubeschermingsprogramma.

Verdeel en heers

De sleutel tot de PI-strategie is de inzet van een reeks penetratorstaven, mogelijk gevuld met explosieven, gelegd in het pad van de asteroïde om het bedreigende object te "snijden en te dobbelen". De penetratorstaven - ongeveer 10-30 cm in diameter en zes tot tien voet lang - fragmenteren de asteroïde of komeetkern terwijl deze er met extreme snelheid tegenaan botst.

Cruciaal, in plaats van het object af te buigen, de strategie is om de aarde de klap te laten opvangen, zeiden de onderzoekers, maar eerst om de asteroïde in kleinere stukken te demonteren - meestal de grootte van een huis - en de fragmenten de atmosfeer van de aarde binnen te laten. De atmosfeer kan dan de energie absorberen en de stukken ter grootte van een huis verder verdampen tot kleine brokstukken die de grond niet raken.

Aangezien de oorspronkelijke asteroïde nu de atmosfeer binnenkomt als een grote, gedistribueerde wolk van kleine fragmenten, ze verdelen de energie van de impact ruimtelijk en tijdelijk, die de explosiegolven die door elk fragment worden gecreëerd, decoreert. Dit vermindert de dreiging enorm van catastrofaal tot meer een "vuurwerk, "compleet met licht en geluid.

"Als je de grote evenementen kunt verminderen, die gevaarlijk zijn, in een heleboel kleine gebeurtenissen die ongevaarlijk zijn, je hebt uiteindelijk de dreiging afgezwakt, ' zei Cohen.

"Het unieke aan deze methode is dat je ongelooflijk korte reactietijden kunt hebben, " Lubin toegevoegd. "Een probleem dat andere technieken zoals asteroïde-afbuigende methoden hebben, is dat ze ernstig beperkt zijn in hun reactietijden. Met andere woorden, ze vertrouwen erop dat ze een troef hebben om de dreiging helemaal naar de asteroïde af te buigen lang voordat deze dicht bij de aarde komt."

In plaats daarvan, de PI "slice and dice"-methode onderschept asteroïden of kometen wanneer ze de aarde naderen en kan worden ingezet door lanceervoertuigen die nu al bestaan, zoals SpaceX's Falcon 9 en NASA's SLS voor grotere doelen. Volgens de berekeningen van de fysici kleinere doelen zoals de Chelyabinsk-meteoor kunnen slechts enkele minuten voor de inslag worden onderschept met behulp van veel kleinere draagraketten vergelijkbaar met ICBM-interceptors, terwijl doelen die een grotere bedreiging vormen, zoals Apophis, 10 dagen voor de inslag kon worden onderschept. Beperkingstijden die zo kort zijn, zijn volledig ongekend, volgens de onderzoekers.

De beste verdediging is een goede aanval

Een ander onderdeel van het programma is het nadenken over een proactieve benadering van de bescherming van onze planeet, aldus de onderzoekers.

"Hoewel we worden gevaccineerd om toekomstige ziekten te voorkomen, zoals we ons nu zo pijnlijk bewust zijn, we zouden de planeet kunnen vaccineren door de penetratorarrays te gebruiken zoals de naalden van een vaccinschot om een ​​catastrofaal verlies aan mensenlevens in de toekomst te voorkomen, ' zei Lubin.

Bij deze benadering hetzelfde systeem kan worden gebruikt om proactief bedreigende objecten zoals Apophis en Bennu te elimineren om toekomstige generaties te beschermen.

"Het wordt niet goed begrepen dat grote en bedreigende objecten zoals de Apophis- en Bennu-asteroïden extreem ernstig zijn, ' vervolgde hij. 'Als ze toeslaan, elk van hen heeft een energie bij impact die gelijk is aan alle kernwapens op aarde samen. Stel je voor dat het hele nucleaire arsenaal van de aarde binnen een paar seconden tot ontploffing wordt gebracht. Met PI kunnen we dit scenario voorkomen."

Deze nieuwe aanpak, volgens Lubin en Cohen, zou planetaire verdediging heel haalbaar en "gemakkelijk als PI kunnen maken, " en zou een logische routekaart naar een robuust planetair verdedigingssysteem mogelijk maken.

"Buitengewoon snel reageren is mogelijk, " zei Lubin. "We zien geen technologische showstoppers. Het is synergetisch met de huidige generatie draagraketten en andere die op de markt komen." Lubin heeft toegevoegd, de methode "zou in grote synergie zijn met toekomstige maanoperaties, ' waarbij de maan mogelijk fungeert als 'voorwaartse operatiebasis'.

"De mensheid zou eindelijk haar lot kunnen beheersen en een toekomstige massale uitsterving kunnen voorkomen zoals die van de vorige bewoners van de aarde die zich niet bezighielden met planetaire verdediging, de dinosauriërs."