Ve vesmíru jsou srážky asteroidů s planetami „na denním pořádku“. Jedna taková by mohla v roce 2036 potkat i Zemi. Ale mohou přijít i další! Jsou už vědci na takovou situaci nějak připraveni?
Řada z nás si jistě vybaví hollywoodské trháky Armageddon či Drtivý dopad, které před pár lety plnily sály kin po celém světě. V obou filmech hrozila naší planetě srážka s kosmickým tělesem. Zatímco v případě Drtivého dopadu se lidstvo rozhodlo vystřelit proti blížící se kometě rakety, v Armageddonu byly k blížícímu se tělesu vyslány raketoplány s astronauty, kteří měli do jeho nitra umístnit jadernou nálož. V obou případech lidé zvolili cestu rozbití nebezpečného tělesa ještě před jeho srážku se Zemí.
Vystřel a doufej!
Řada odborníků se ovšem domnívá, že metoda rozbití hrozícího asteroidu na menší kousky nemusí být vůbec tou nejvhodnější a naopak může katastrofickou situaci ještě zhoršit. Není totiž zdaleka jisté, jestli by výbuch nutně vedl ke změně dráhy nebezpečného tělesa. Neznáme vnitřní strukturu asteroidů a zatím proto nejsme schopni předpovědět, co by nukleární exploze na jejich povrchu či v jejich nitru mohla způsobit. Vzniklé úlomky by pak naopak mohly, jako roj střel, bombardovat naši planetu ještě intenzivněji.
Ani dopravení jaderné nálože na planetku či její zasažení raketou není vůbec jednoduché. Tento způsob záchrany Země se totiž nedá dostatečně kontrolovat, takže výsledek by byl dost nejistý. Edward Lu, astronaut a vědec z amerického NASA Johnson Space Center, jej označuje slovním spojením „vystřel a doufej!“. Vyslání nového Bruce Willise, který se v Armageddonu při odpálení nálože v nitru asteroidu obětoval pro svět, tak opravdu nemusí být zrovna tím nejšťastnějším způsobem odvrácení hrozby. Vědci proto vymýšlejí docela jiné, většinou nedestruktivní metody, které by mohly srážce rovněž zabránit.
Bombardování je normální
Na Zemi, na Měsíci i na dalších tělesech naší Sluneční soustavy nacházíme množství kráterů, které ukazují, že ke srážkám s asteroidy a kometami docházelo po celou historii našeho planetárního systému. Na počátku jeho existence byly takové srážky (impakty) doslova „na pořadu dne“. Kolizí bylo dokonce takové množství, že dnes hovoříme o období „těžkého bombardování“. Zatímco na Zemi byla řada jizev způsobených dopady těles zahlazena erozí, na Měsíci zůstaly zachovány dodnes.
Mnozí z nás si jistě v tuto chvíli vzpomenou na nebohé dinosaury, které dopad kosmického tělesa před 65 milióny let buď přímo vyhubil nebo byl alespoň posledním hřebíčkem do jejich rakve. Zásah do oblasti poloostrova Yucatán však nebyl v historii Země zdaleka jediným takovým případem.
2036 máme „šanci“ na kolizi!
Statistické studie ukazují, že i dnes se do blízkosti Země dostávají velká kosmická tělesa a srážku s některým z nich není do budoucnosti možno zcela vyloučit. Pro názorný příklad nemusíme chodit ani příliš daleko do minulosti. Je to jenom zhruba 100 let, co nad sibiřskou tajgou v oblasti řeky Tunguzsky explodovala, s razancí asi tisícovky jaderných bomb, zřejmě malá kometa. Tenkrát byly zničeny „pouze“ obrovské plochy lesa na ploše cca 2200 km2, což odpovídá téměř rozloze Lucemburska.
Pokud by ovšem k této události došlo nad obydleným územím, škody a ztráty na životech by mohly být obrovské. Vědci přitom odhadují, že s tělesem o podobné velikosti se Země srazí asi jednou za 1000 let.
Ačkoliv probíhá intenzivní pátrání vědců po potenciálně nebezpečných tělesech, je nutno zdůraznit, že v současné době žádné takové těleso není známo. I když …!!! V roce 2029 mine Zemi ve vzdálenosti pouhých 30 000 km (zhruba dvojnásobná vzdálenost mezi ČR a Antarktidou), planetka Apophis a při jejím dalším průletu v roce 2036 máme dokonce na kolizi „šanci“.
Akutní nebezpečí tedy sice nehrozí, ale vědci přesto neváhají a navrhují různé scénáře, jak se potenciální srážce vyhnout. A případ planetky Apophis jim v některých případech slouží jako vhodná záminka k těmto úvahám.
Pomůže gravitační traktor?
Edward Lu tedy zavrhuje střelbu do blížícího se asteroidu a říká: „Potřebujeme něco skutečně kontrolovatelného.“ Proto nyní se svým kolegou Stanley Lovem zkoumali myšlenku řízené změny dráhy takového tělesa.
Nejdříve se zabývali přistáním sondy se silným raketovým motorem přímo na povrch planetky. Tato varianta se ale ukázala být problematická. Asteroidy jsou totiž často jen shluky kosmického smetí, které u sebe drží velmi slabá gravitace. Silný impuls z raketového motoru by je proto zase mohl také rozlámat na menší části. Komplikací je i rotace asteroidu. Motor by musel být periodicky zapínán a vypínán, což by vedlo ke ztrátě cenného času.
Lu a Love nakonec zjistili, že není vůbec nutné, aby sonda na povrch asteroidu dosedla. Pokud by se totiž nacházela v jeho těsné blízkosti po dostatečně dlouhou dobu, stačil by i její mírný gravitační tah, tedy jakýsi gravitační traktor, na vychýlení dráhy kosmického tělesa.
Vědci spočítali, že v případě 200 metrů velkého asteroidu by kosmická loď o hmotnosti 20 tun, „visící“ pouhých 50 metrů nad jeho povrchem, změnila během jediného roku rychlost asteroidu natolik, aby se naší Zemi vyhnul. „Toto je nesporně nejlepší myšlenka jakou jsem kdy slyšel,“ říká Erik Asphaug, planetární vědec z americké University of California v Santa Cruz. Souhlasí i David Morrison z NASA Ames Research Center, který se studiem blízkozemních asteroidů zabývá: „Myslím si, že je to fascinující myšlenka“.
Musí být čas na přípravu!
Jak ale upozorňuje Erik Asphaug „musíme tam umístnit dostatečně velkou loď ve správném čase.“ Příprava takového projektu by si vyžádala odhadem 20 let práce. S takovým předstihem bychom tedy museli hrozící asteroid objevit, aby mohl být kosmický traktor včas postaven a vyslán na správné místo ve Sluneční soustavě.
Jako pohonná jednotka se nabízejí iontové motory, které jsou efektivnější než chemické motory a dnes již dostatečně spolehlivé. Asphaug ale také upozorňuje, že přesná předpověď a včasná evakuace ohrožených oblastí by mohla být méně nákladná než takovýto složitý kosmický projekt.
Podle současných modelů by byl 200metrový asteroid schopen ze zemského povrchu vymazat velké město či, při dopadu do oceánu, způsobit obrovské celosvětové vlny tsunami.
Stačí hromada prachu
S jinou, neméně zajímavou myšlenkou, jak změnit dráhu asteroidu mířícího na Zem, přišli astronomové studující tzv. Yarkovského efekt. Podle něj vyzařuje nerovnoměrně ohřáté těleso teplo zpět do svého okolí, a to rovněž nerovnoměrně. Na teplejší oblasti tak působí větší odpudivá síla než na oblasti chladnější. V konečném důsledku je takové těleso mírně unášeno v určitém směru.
Pokud se jedná o asteroid obíhající kolem Slunce, jeho oběžná dráha se postupně mění. Ve srovnání s gravitační silou je sice Yarkovského efekt relativně malý, ale s postupem času se jeho vliv zesiluje.
A právě tohoto efektu by se dalo využít i pro naše účely. Stačí vlastně jen málo, změnit množství slunečního záření, které asteroid vyzařuje zpět. Toho může být dosaženo nerůznějšími způsoby. „Můžete vzít jeden z kamenných asteroidů a pro dramatickou změnu jeho tepelných vlastností na něj umístit hromadu prachu,“ říká Joseph N. Spitale (University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory, USA), který se zabývá modelováním Yarkovského jevu pro různé asteroidy. A dodává: „Pokrytí asteroidu centimetrem prachu je technicky proveditelné ale může to být velice drahé.“
Přebarvíme asteroid?
Přebarvení asteroidu je další z variant řešení. Pokud by se totiž na jeho povrch nanesla milimetrová vrstvička bílého materiálu, výsledkem bude doslova vypnutí Yarkovského efektu. Oba postupy by po několika desetiletích či stoletích způsobily podstatnou změnu dráhy nebezpečného tělesa.
Spitaleho kolega Jay Melosh (University of Arizona) přidává třetí variantu z tohoto soudku. Jeho nápad spočívá v instalaci zrcadla, které by (jako prasátko z ručního zrcátka) soustředilo sluneční záření na asteroid, roztavilo určitou oblast na jeho povrchu a odpařilo z něj hmotu. To by mělo za následek změnu dráhy tělesa, nejen jako důsledek změny jeho hmotnosti. Opět by se tu uplatnil i Yarkovského jev, protože by se zároveň změnily tepelné vlastnosti asteroidu.
Joseph Spitale ovšem podotýká, že tento způsob ovlivnění dráhy asteroidu je použitelný pouze pro malá tělesa. Navíc bychom museli o hrozící kolizi vědět alespoň několik desítek let dopředu.
Nejdříve je však nutné zjistit, jak se vlastně dráha tělesa opravdu změní, aby se asteroid naopak nenasměroval přímo na naši planetu. Spitale ale věří, že dobrý model je základem k úspěšnému řešení tohoto problému.
Kamenem proti kameni
Metoda navržená francouzskými vědci je poněkud bližší filmovému způsobu řešení problému. Didier Massonnet a Benoit Meyssignac (Centre national d’etudes spatiales) navrhují zachytit a „zaparkovat“ v blízkosti naší planety malý asteroid. Ten by pak sloužil jako štít proti případné srážce s asteroidem jiným.
Pokud by hrozila srážka, malý asteroid by byl jen naveden cizímu asteroidu do cesty. Vzájemná kolize by poté hrozící těleso odklonila či alespoň rozbila na menší kousky a Zemi by případně zasáhly jen nějaké drobnější úlomky.
Vědci už dokonce vytipovali i potenciálně vhodné těleso pro takovou operaci. Mohla by jím být malá planetka 2000 SG344. Didier Massonnet je přesvědčen, že podobně by mohla posloužit i celá řada dalších těles.
Podle tohoto plánu bychom k malé planetce vyslali robota, který by začal z jeho povrchu těžit materiál a vyvrhovat jej do vesmíru. Tím by planetce postupně udělil impuls, který by ji přivedl do jednoho z tzv. Lagrangeových bodů soustavy Země – Slunce. V tomto bodě, vzdáleném 1,5 miliónu kilometrů od naší planety, je možno stabilně udržet jiné těleso, takřka bez vynaložení jakékoliv energie. Zachycená planetka by tak putovala Sluneční soustavou společně se Zemí, připravená pro případné použití.
Pokud by pak Zemi hrozilo nebezpečí ze strany jiného asteroidu, dala by se tato malá planetka (za použití stejného mechanismu) opět přesunout jako štít na potřebné místo ve vesmíru.
Planetka rychlého nasazení!
Ačkoliv tento přístup postrádá určitou eleganci předchozích metod a opět vede k vytvoření množství fragmentů, které se nakonec se Zemí stejně srazí, má ve srovnání s nimi jednu velkou výhodu, a tou je čas. Planetka zaparkovaná v blízkosti Země bude totiž použitelná téměř okamžitě! Na to, abychom ji postavili do cesty přilétávajícímu asteroidu, nebude potřeba tolik času, jaký by si vyžádala ostatní zmíněná řešení.
Autoři návrhu se domnívají, že ke srážce by mělo dojít alespoň milión kilometrů od Země. V takovém případě by asteroid-projektil potřeboval jen devět měsíců na to, aby se na požadované místo dostal. Lidstvo by tak nemuselo o hrozbě srážky vědět celá desetiletí dopředu.
Zvládneme to technicky?
K provedení celé akce by stačil malý asteroid o průměru kolem 40 metrů. Tento „kámen“ by navíc, pokud by se něco zhatilo a zasáhl Zemi, nezpůsobil větší škody. K rozbití mnohem většího asteroidu by už ovšem stačil.
Pokud by ke srážce došlo v navrhované vzdálenosti, trosky srážky by se částečně rozptýlily a podle odhadů by jenom 10 – 20 % z nich Zemi skutečně zasáhlo. „Fragmenty by se rozptýlily podél celé Země a je naděje, že by žádný z nich nebyl dostatečně velký na to, aby s ničivou silou dosáhl zemského povrchu,“ uvádí Didier Massonnet.
Někteří vědci ale s tímto návrhem příliš nesouhlasí. Nelíbí se jim hlavně způsob jakým by se projektil uváděl do pohybu. Odhady hovoří o tom, že by musely být odtěženy až 2/3 celkové hmotnosti asteroidu. Zanedbatelná není ani technická náročnost celého procesu. „Aby mechanické zařízení pracovalo samo bez lidské asistence a v neznámém prostředí plném prachu a trosek, to je velmi obtížně technicky proveditelné,“ říká americký vědec Dan Durda (Southwest Research Institute, Boulder).
Rozhodující je čas!
I z výše uvedených řádků je zřejmé, že destruktivní metody patří mezi ty méně oblíbené. Nicméně vývoj může nakonec dospět do takového stádia, že právě rozbití přilétajícího asteroidu bude jedinou možností jak zabránit jeho srážce se Zemí.
Ať už bychom na něj stříleli přímo ze Země, vyslali kosmickou sondu s náložemi či mu postavili do cesty jinou planetku, ve všech případech se bude jednat o rychlejší a tím pádem jedinou možnou variantu. Vědecky elegantní metody totiž většinou vyžadují znalost nebezpečného tělesa mnoho let dopředu.
Hrozící Apophis
Planetka 2004 MN4, která dostala příhodné jméno Apophis (po mýtickém netvoru, bohu zla a zkázy), byla objevena v červnu roku 2004. Je to těleso o velikosti zhruba 320 metrů. Již brzy poté vyvolala poprask mezi astronomy, protože hrozilo nebezpečí její srážky se Zemí.
Nakonec se ukázalo, že naši planetu 13. dubna 2029 jen velmi těsně mine, přičemž proletí pouhých 30 000 kilometrů od Země a z některých částí světa tak bude viditelná i pouhým okem. Vědci odhadují, že její dráha vlivem zemského gravitačního pole „uhne“ o celých 28 stupňů. Tento efekt je ovšem dnes velmi obtížné spočítat.
Někteří astronomové se obávají, že planetka proletí tzv. „klíčovou dírkou“, tedy prostorem o průměru asi 550 metrů. Pokud by se tak skutečně stalo, znamenalo by to, že se Apophis dostane do rezonance se Zemí. Tato dráha by ji zpátky k naší planetě přivedla znovu. V takovém případě zatím není možno srážku vyloučit. Situace by se navíc periodicky opakovala.
Yarkovského efekt
Tento jev poprvé popsal polský inženýr I. O. Yarkovski kolem roku 1900. Dlouho ovšem zůstával nejasným a byl pochopen až teprve na konci minulého století, kdy se jím začali zabývat astronomové.
Jak se ukazuje, je tento jev důležitou položkou při výpočtu pohybu asteroidů ve Sluneční soustavě. Vysvětluje například vyšší než předpokládané množství úlomků asteroidů, které se vydávají do vnitřních částí planetárního systému a které končí jako meteority na zemském povrchu. Pomáhá rovněž objasnit putování asteroidů do tzv. rezonančních zón v hlavním pásu asteroidů.
Joseph N. Spitale (University of Arizona) se svými kolegy před časem vyvinul model, který přesně počítá Yarkovského drift pro trojici kamenných asteroidů Golevka (průměr 300 metrů), Icarus (1 km) a Geographos (2,5 km). Takový model musí zahrnovat tvar, rotaci, složení a detaily povrchu daného asteroidu.
Střelba do kosmického tělesa
Pokud by nakonec došlo na nejhorší a lidstvo by se muselo přilétávajícímu se asteroidu bránit, mohlo by také čerpat ze zkušeností jedné už uskutečněné kosmické výpravy. 4. července 2005 se projektil, vypuštěný kosmickou sondou Deep Impact, srazil s kometou Tempel 1. Tento experiment NASA mimo jiné dokázal, že je technicky proveditelné trefit relativně malý objekt o průměru několika kilometrů, který ovšem vesmírem letí rychlostí desítek kilometrů za sekundu.
Na podobném projektu nyní pracují i vědci z Evropské kosmické agentury (ESA). Kosmická sonda Don Quijote se bude skládat ze svou částí. Mateřská loď bude umístěna v blízkosti vybrané planetky a bude sledovat jak se jiná, menší sonda s touto planetkou srazí. Vědci přitom hodlají studovat vliv srážky na dráhu planetky. Věří, že by podobným způsobem byli schopni odklonit planetku Apophis od případné srážky se Zemí v roce 2036. Podle jejich výpočtů by 700 kg těžký projektil, který by v roce 2026 planetku zasáhl, způsobil nepatrnou změnu dráhy planetky, která by pak naši Zemi o deset let později spolehlivě minula.
