Фэндом

Виртуальная лаборатория

Астероидно-кометная угроза

204 622статьи на
этой вики
Добавить новую страницу
Обсуждение3 Поделиться


1238158694-7.jpeg

http://www.membrana.ru/articles/global/2009/03/27/154500.html Впервые астрономам удалось обнаружить и изучить небольшой астероид до его входа в земную атмосферу, а потом найти фрагменты этого объекта

Автономные поселения подземного базирования: проблемы комплексного проектирования и обеспечения жизнедеятельности Править

Тезисы на междун. конгресс "Астероидно-кометная опасность-2009", СПб, осень 2009 г.

Н. А. Митин1, Б.Р. Мушаилов2, Н.Ф. Сайфуллин1, Р.Т. Сиразетдинов3

1 Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва

2 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва

3 Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева, Казань


Астероид крэш.jpg
В настоящее время на Земле обнаружено около 180 астроблем - следов кратеров ударных космических тел. Диаметр кратеров в первом приближении на порядок больше "ударника"- диаметра астероида. Однако число астроблем невелико для того, чтобы корректно выявить закономерности в "предпочтительности" их распределений. Максимальная глубина кратеров достигает половины толщины земной коры ~ 20 км.


Астро .jpg
В последние десятилетия значительно пополнилось наблюдаемое семейство Солнечной системы. С помощью межпланетных аппаратов было открыто множество новых спутников планет гигантов. В настоящее время известно 63 спутника Юпитера, 60 спутников Сатурна, 27 спутников Урана и 13 спутников Нептуна. Кроме того, были обнаружены еще два спутника Плутона (Никс и Гидра).

Если к началу двадцатого столетия было открыто только около 500 астероидов, то сейчас известно более 160 000 астероидов Главного пояса.

Существование занептунного пояса было предсказано К.Эджеверсом (1949) и Дж.Койпером (1951). Пояс Койпера располагается на расстоянии 30-50 а.е. от Солнца. Первый объект (1992 QB1) занептунного пояса был обнаружен в 1992 г. на расстоянии в 42 а.е. от Солнца. На данный момент их открыто более тысячи. Однако, большая часть тел пояса Койпера еще недоступна наблюдениям. Количество этих объектов может составлять ~105. Из имеющихся оценок следует, что суммарная масса всех объектов занептунного пояса сопоставима с массой Земли. Более того, не исключено существование нескольких занептунных поясов в области 100≤а<1000 а.е.

Пояс Койпера.jpg
Объекты пояса Койпера принято подразделять на две группы: классические объекты и резонансные объекты. Классические объекты имеют средние расстояния от Солнца от 42 до 47 а. е., движутся по почти круговым орбитам. Резонансные объекты находятся на орбитах со средним расстоянием от Солнца 39 а. е., среднее движение которых соизмеримо со средним движением Нептуна в соотношении 3:2. Самым известным объектом, находящимся в таком резонансе с Нептуном, является Плутон. Кроме того, обнаружение крупных объектов (диаметром около 1000 км) позволяет предположить и наличие больших планет за орбитой Нептуна. В работе [1] предсказано существование резонансных зон в интервале от 35 до 2000 а.е., отвечающих резонансам с Нептуном и гипотетическими большими планетами Солнечной системы. В области от 60 до 2000 а.е. было выделено 10 линбладовских поясов, в которых могут существовать либрационно - устойчивые объекты.


С целью более корректного применения терминологии далее условимся именовать астероидами - тела, сформировавшиеся между орбитами Марса и Юпитера, кометами - образовавшиеся во внешней части Солнечной системы - за орбитами Урана и Нептуна, через которые проходила граница прогрева протопланетного облака. Кентаврами - угасшие кометы, или "астероиды кометного происхождения". «Метеороидами» - тела меньше 1 км в диаметре.

В целом, около 78% наблюдаемых объектов пояса Койпера имеют большие полуоси, совпадающие с предсказанными в [3,4] значениями резонансных орбит. Из объектов, не входящих в пояс Койпера, более 36% попадают в предвычисленные в [2] интервалы. Для этих тел (кентавров и объектов «рассыпающегося пояса») наблюдаются два явно выраженных максимума в распределении по большим полуосям орбит, отвечающих резонансам 4:1, 5:2, 3:1 с Сатурном и 3:1, 5:2 с Нептуном. Эксцентриситеты кентавров и объектов «рассыпающегося пояса» преимущественно располагаются в интервале 0.2 ≤ е ≤ 0.7, а оскуллирующие углы наклонов (к плоскости эклиптики) их орбит в основном не превышают 360.

За последнее время вблизи Земли пролетели несколько сравнительно крупных небесных тел. Сильную тревогу вызвало в 1936 г. прохождение астероида Адонис на расстоянии около 2 млн. км от Земли. А настоящую панику вызвал в 1937 г. астероид Гермес, имеющий диаметр ≈1,5 км, промчавшийся лишь на расстоянии 800 тыс. км от Земли (удвоенное расстояние до Луны). Позже (в 1992 г.) большой ажиотаж был связан с приближением к Земле малой планеты Тоутатис. Ныне знаменитый 300-метрового астероид Апофис 13 апреля 2029 года пройдёт примерно в 30 тысячах километров от нашей планеты.

Астероид рис6.jpg
Эти астероиды были обнаружены и каталогизированы задолго до их прохождения в окрестности Земли. В настоящее время зарегистрировано уже более 6000 малых планет-астероидов, движущихся вокруг Солнца по орбитам, близким к эллиптическим. Для этих астероидов определены приближенные орбиты и введена соответствующая нумерация. Однако обнаруженных, но не зарегистрированных астероидов (орбиты которых по разным причинам не удалось определить) существенно больше.

Общее число малых планет, размеры которых превышают 1 км, порядка 1 млн. Значительная часть астероидов движется в плоскостях, близких к плоскостям орбит больших планет Солнечной системы, главным образом располагаясь в поясе (тороидальном кольце) между орбитами Марса и Юпитера. Внутренний край пояса (или кольца) малых планет находится на расстоянии 2,2 а.е. от Солнца, а внешний - на расстоянии 3,6 а.е. (среднее расстояние между Землей и Солнцем составляет 1 а.е. ≈149,6 млн. км). Верхний предел для общей массы малых планет кольца астероидов оценивается в 1/1000 массы Земли.

Эксцентриситеты (е) орбит для большинства малых планет составляют 0,1-0,2, но в отдельных случаях достигают 0,8. Благодаря этому некоторые астероиды проникают внутрь орбит Марса и Земли. А вот астероид Икар в перигелии оказывается в два раза ближе к Солнцу, чем Меркурий, за что он и получил свое имя.

Астероиды, сближающиеся с Землей (АСЗ), условно можно разделить на следующие группы: астероиды группы Атона (с большой полуосью орбиты (a), меньшей 1 а.е., и Q=a(1+e)≥1,02 а.е.), астероиды группы Аполлона (a≥1 а.е., q=a(1-e)≤1,02 а.е.), астероиды группы Амура (а≥1 а.е.; 1,02а.е. < q < 1,33 а.е.) и астероиды, для которых a < 1 а.е., Q < 1,02 а.е. (здесь q и Q - перигелийные и афелийные расстояния, соответственно). АСЗ с диаметрами d≥1 км около 1000.

К числу объектов, сближающихся с Землей, следует отнести также короткопериодические кометы и крупные фрагменты метеорных потоков. При этом значительная часть так называемых АСЗ может приходиться на "угасшие" кометы, т.к. трудно объяснить наблюдаемое число объектов групп Аполлона и Амура и их орбиты (например, средние наклонения их орбит существенно больше, чем у астероидов основного пояса), если рассматривать только астероидные источники происхождения. Так, орбита "астероида" Фаэтон почти совпадает с орбитой метеорного потока Геминид, что может непосредственно указывать на кометное происхождение Фаэтона. Согласно некоторым оценкам в окрестности Земли около 99% метеорных тел (с массами менее 0,1 кг) имеют кометное происхождение.

Источниками пополнения небесных объектов, сближающихся с Землей (а также метеоритов, выпадающих на Землю), являются: астероиды основного астероидного пояса, объекты, которые могут мигрировать из занептунных поясов (пояса Койпера, облака Хиллса и Оорта).

Облако Хиллса находится на расстоянии 103≤a ≤2.104 а.е., а облако Оорта (которое имеет форму двумерного тора) - 2.104 ≤a≤105 а.е. от Солнца. Масса облака Хиллса на два порядка может превышать массу тел облака Оорта.

При определенных предположениях за счет гравитационного влияния наиболее крупных тел занептунного пояса и гравитационного влияния планет-гигантов отдельные тела пояса Койпера за время существования Солнечной системы могли мигрировать из центральной и внешней областей этого пояса в его внутреннюю часть. А большинство тел с эксцентриситетами e≥0,1 могло мигрировать из внутренней части занептунного пояса к орбите Нептуна и далее к Солнцу. Размеры тел, которые могли, в конечном итоге, мигрировать к орбите Земли из занептунного пояса, сопоставимы с размерами Хирона d≥200 км) Конкретные оценки масс мигрирующего к Земле вещества из занептунного пояса зависят от распределения тел этого пояса по их массам и элементам орбит, которое в настоящее время неизвестно.

Среди тел, пришедших из зон планет-гигантов, доля тел, пересекающих орбиту Земли, на порядок больше доли небесных тел, орбиты которых только пересекают орбиту Марса. При этом время жизни астероидов, пересекающих только орбиту Марса, оценивается в ≈2 млрд. лет, а динамическое (до столкновения с планетой или до "выброса" на гиперболическую орбиту) время жизни астероида, пересекающего орбиту Земли, - 10-100 млн. лет.

Часть тел, мигрировавших к Земле из различных областей Солнечной системы, в дальнейшем пополняло семейство астероидов, орбиты которых почти целиком находятся внутри орбиты Земли (а некоторые орбиты - внутри орбиты Венеры). Число подобных объектов может быть велико. Эти объекты опасны тем, что приближаются к Земле со стороны Солнца, и их появление трудно прогнозировать.

Время "активной жизни" кометы Энке (а=2,2 а.е., е=0,85, i=12o, Q=4,1 а.е.) оценивается в ≈104 лет. Поэтому для пополнения группы Аполлона только кометами требуется захват одной кометы типа Энке (d=5 _10 км) за 10 тыс. лет.

Более половины из известных АСЗ с перигелиями орбит q<1,33 а.е. пересекает орбиту Земли. Поэтому число астероидов, пересекающих орбиту Земли (АПОЗ), с диаметром d≈1 км оценивается в N≈500. Среднее время до столкновения АПОЗ составляет ≈50 млн. лет. Вероятность выброса АСЗ на гиперболическую орбиту на порядок больше вероятности его столкновения с Землей. Выпадение на Землю АСЗ диаметром около 1 км может происходить в среднем чаще, чем раз в 100 тыс. лет. Перигелии или афелии орбит тел, сталкивающихся с Землей, в основном лежат вблизи орбиты Земли. При этом орбита АСЗ сильно меняется за время (от момента "выхода на орбиту" АПОЗ) до столкновения астероида с Землей.

Астероид рис7.jpg
В настоящее время известно около 10 АСЗ с диаметром d≥5 км. По современным оценкам небесные тела с такими диаметрами могут сталкиваться с Землей не реже, чем раз в 20 млн. лет. Для крупнейшего представителя популяции астероидов, приближающихся к земной орбите, 40-километрового амурца Ганимеда вероятность столкновения с Землей в ближайшие 20 млн. лет не превышает 0,0005%. Вероятность же столкновения с Землей 20-км астероида Эрос оценивается за тот же период примерно в 2,5%.


Более велика вероятность "встречи" Земли с мелкими небесными объектами. Среди астероидов, орбиты которых в результате долгопериодических возмущений планет могут пересекать орбиту Земли, имеется не менее 200 тыс. объектов с d≥100 м. Планета Земля сталкивается с подобными телами не реже, чем раз в 5 тыс. лет, а потому на Земле каждые 100 тыс. лет образуется не менее 20 кратеров поперечником более 1 км. Ежегодно с Землей сталкиваются в среднем 2 железных или каменных тела массой более 100 т. Мелкие же астероидные осколки (глыбы метровых размеров, камни и пылевые частицы, включая и кометного происхождения) непрерывно падают на Землю ежегодно в виде десятков тысяч тонн космического вещества. Метеороидные объекты размером свыше нескольких метров могут быть обнаружены оптическими средствами на расстоянии порядка 1 млн. км от Земли. Более крупные объекты (десятки и сотни метров в диаметре) могут быть обнаружены и на значительно больших расстояниях.

Геохимические и палеонтологические данные свидетельствуют о том, что примерно 65 млн. лет назад небесное тело размером 10-15 км столкнулось с Землей в северной части полуострова Юкатан (Мексика). При этом образовался кратер диаметром в 180 км. В результате произошла гибель значительного числа видов животных и растений.

Среди импактных структур, выявленных на территории России, выделяются: Попигайская (диаметр кратера D≈100 км, возраст T ≈35 млн. лет), Пучеж-Катункская (D≈80 км, T≈180 млн. лет), Карская (D≈70 км, T ≈70 млн. лет).

За последнее столетие кроме Тунгусского явления (30 июня 1908 г.) наблюдалось падение на Землю крупного метеорита в Бразилии (в 1930 г.) и Сихотэ-Алинского метеорита (1947 г.). Для большинства обнаруженных на поверхности Земли метеоритов не удается определить моменты падения. Крупнейший из известных метеоритов упал в Аризоне (США) примерно 50 тыс. лет назад. Возраст каменных метеоритов различных групп колеблется от 0,1 до 300 млн. лет. Древний возраст (несколько сотен млн. лет) обнаруживаемых на Земле железных метеоритов может быть связан с их большей прочностью и с тем, что образовавшиеся при столкновении железные осколки до их выпадения на Землю почти не дробились.

Реальной оценкой энергии Тунгусского феномена является величина ≈6 Мт (E=2,5.1023 эрг), мощность взрыва бразильского метеорита составила 1 Мт (взрыв водородной бомбы с тротиловым эквивалентом в 1 Мт), а энергия Сихотэ-Алинского метеорита оценивается в ≈20 кт (8.1020 эрг). Энергия соударения с Землей Аризонского метеорита эквивалента ≈250 Мт. Энергия Тунгусского феномена эквивалентна землетрясению с магнитудой M=7,7, а для Аризонского метеорита M=8,8.

Энергия сильнейшего землетрясения (M=12) составляет примерно 6,3.1029 эрг (15.106 Мт), поэтому энергия соударения порядка 1030 эрг (что соответствует астероиду диаметром d ≈8 км) должна приводить к катастрофе глобального масштаба с нарушением земной коры. При этом размер кратера, образующегося на поверхности Земли, составит величину около D=100 км .

Астероид рис8.jpg
При падении космического тела (астероида) диаметром около 10 км в океан глубиной 4-5 км возникнет "водяной" вал высотой порядка глубины океана на расстоянии около 25 км от места удара (при скорости падения тела в 20-30 км/с). При диаметре космического тела в 2 км высота вала на тех же расстояниях составит уже примерно 1 км. В случае падения метеорита диаметром всего ≈200 м в область океана со средней глубиной ≈0,6 км (средняя глубина Балтийского моря) должна образоваться волна с начальной амплитудой около 500 м.

При распространении волны от места удара (места падения тела) амплитуда волны затухает примерно обратно пропорционально ее радиусу, но оставаясь достаточно значительной на больших расстояниях. Так, для тела диаметром 2 км высота волны составляет примерно 10 м на расстоянии до 2 тыс. км от места падения.

Если космическое тело не является астероидом (метеоритом), а является кометным ядром, то последствия столкновения с Землей могут быть еще более катастрофическими для биосферы из-за интенсивного рассеивания кометного вещества.

За всю историю человеческой цивилизации уже наблюдалось около 2 тысяч кометных появлений. Но почти для половины из них нет сведений о точных положениях этих комет (хотя бы для трех различных моментов времени). Поэтому ничего определенного об их орбитах сказать нельзя.

Ежегодно открываются около десятка комет, а сотни и тысячи, вероятно, остаются необнаруженными. Довольно часто - один раз в два-три года - вблизи Земли и Солнца проходит яркая комета с большим хвостом, а общее число комет, подходящих к Солнцу на перигелийные расстояния q < 1 а.е. (т.е. пересекающих орбиту Земли), не более пяти в год. Вероятность столкновения кометы с Землей за время жизни одного поколения (примерно 70 лет) оценивается как 6 шансов из 10 миллионов. Однако, несмотря на ничтожную малость этой величины, земляне в 1908 г., по-видимому, "вытащили выигрышный билет", когда в Сибири в бассейне реки Подкаменной Тунгуски упало небесное тело, именуемое теперь "Тунгусским феноменом". В настоящее время существуют весомые основания считать, что это небесное тело было осколком ядра кометы Энке.

Деление ядра кометы на несколько частей (фрагментов) наблюдалось многократно. Так, периодическая комета Биелы (1846II) разделилась на две части на глазах у наблюдателей в середине января 1846 г. При этом каждый из компонентов попеременно оказывался ярче другого. В марте 1976 г. яркая комета Уэста (1976VI) после тесного сближения с Солнцем распалась на четыре вторичных ядра. Причиной разрушения кометы Уэста мог стать существенный прогрев ее ледяного ядра вблизи перигелия орбиты. Это способствовало образованию многочисленных микротрещин в ядре и взрывному выходу газов из полостей в ядре. Аналогичное явление наблюдается с айсбергами в океанах, которые иногда с оглушительным взрывом рассыпаются на мелкие куски.

А комета Шумейкеров-Леви 9 в 1992 г. "имела неосторожность" сблизиться с Юпитером. В результате могучие гравитационные объятия Юпитера разнесли ядро кометы на множество осколков. Летом 1994 г. они врезались в "поверхность" Юпитера, образовав гигантские вихревые структуры, сравнимые по размерам с Землей.

"Не удержалась" и комета Галлея. После очередного прохождения перигелия в 1986 г. она, удаляясь от Солнца и находясь между орбитами Сатурна и Урана, неожиданно "вспыхнула". 12 февраля 1991 г. было обнаружено увеличение ее яркости в триста раз! Ядро кометы, состоящее из "смеси" снега, льда, замерзших газов и космической пыли и имеющее размеры 14 7,5 7,5 км , по-видимому, столкнувшись с небольшим метеоритом, выбросило пылевое облако, растянувшееся на 300 тыс. км и светящееся отраженным солнечным светом. После этого комета раскололась на несколько частей (фрагментов).

Астероид рис5.jpg
В настоящее время установлена непосредственная связь между метеорными потоками и кометами (например, Галлея, Энке, Биелы), двигавшимися ранее по тем же орбитам. Метеорные тела - рой частиц, окружавших ядро кометы, - распределены по всей орбите кометы. Поскольку распад кометы есть процесс постепенный, то метеорные потоки могут существовать достаточно длительное время. Когда Земля пересекает орбиту кометы, она сталкивается с этим роем частиц, и наблюдается великолепное зрелище в виде огромного числа метеоров (иногда наблюдается до 1000 метеоров в минуту), разбегающихся как будто из одной точки неба - радианта. Это так называемый "метеорный дождь". Возмущение орбит метеоров планетами постепенно рассеивает метеорные потоки, и в итоге возникают так называемые спорадические (случайно появляющиеся) метеоры, не относящиеся к какому-то определенному потоку.

Облако Оорта, скорее всего, представляет собой лишь слабый ореол ("гало"), который окружает намного более вместительное хранилище комет с числом в сотни или тысячи раз большим (≈1013-1014)! Это хранилище (банк Хиллса) располагается гораздо ближе к Солнцу, на расстоянии не более а=20000 а.е. Внутренний банк Хиллса явно не проявляется, поскольку, в отличие от гало, кометы непосредственно из него не вырываются, и, следовательно, не приходят во внутренние области Солнечной системы. Внутренний банк комет, уже более "жестко связанный" с Солнцем (более устойчивый к внешним возмущениям, обусловленным, например, прохождением вблизи него ближайших к Солнцу звезд), может быть источником, поставляющим кометные ядра в гало, откуда они и направляются в глубины Солнечной системы.

Возмущения внутреннего (более плотного, чем облако Оорта) кометного банка способны привести к резкому усилению потока в направлении к Солнцу, а следовательно, к довольно частым столкновениям комет с Землей. "Бомбардировка" Земли кометами должна происходить не непрерывно, а относительно короткими порциями. За время существования Солнечной системы (≈4,4 млрд. лет) могло произойти около десяти кометных бомбардировок, вызванных прохождениями звезд через внутренний кометный банк Хиллса. Длительность каждой такой бомбардировки в среднем в 1000 раз короче, чем промежуток времени между ними. С этими "кометными ливнями" (по некоторым оценкам во время такого ливня за 500 тыс. лет на Землю может выпадать до 200 комет!) может быть связано вымирание некоторых биологических видов и массовое возникновение кратеров на Земле (значительное уменьшение прозрачности земной атмосферы за счет "кометной бомбардировки" может приводить к вымиранию сначала простейших, а затем более сложных видов, в частности, динозавров) .

Некоторые современные исследования свидетельствуют о том, что вымирание отдельных биологических видов, а также массовое появление кратеров на Земле в среднем происходило с одной и той же периодичностью примерно в 26 млн. лет. Причиной подобных событий могли быть интенсивные бомбардировки поверхности Земли кометными ливнями, а периодичность связана с повторяющимися с интервалом около 30 млн. лет прохождениями Солнца через галактическую плоскость. Массивные облака пыли и газа, сосредоточенные в плоскости Галактики, должны приводить к сильным возмущениям кометного банка, вызывая появление кометных ливней.

Таким образом, кометно-астероидная опасность представляет собой реальную угрозу для значительного числа биологических видов организмов, находящихся на Земле. Падение на Землю небесных тел (астероидов или комет) с диаметрами d≥5 км способно вызвать катастрофу глобального масштаба (характерное время T выпадения на Землю подобных объектов T=20-30 млн. лет), а при 0,5<d<1 км (T=10-100 тыс. лет) - разрушения регионального масштаба. Небесные объекты меньших размеров могут вызвать локальные повреждения на поверхности Земли. При этом масштабы повреждений (поражений) существенно зависят от степени заселенности местности, в которой произойдет падение небесного тела.


Мировому сообществу реальная опасность для человечества будущих неминуемых столкновений Земли с объектами космического происхождения была наглядно продемонстрирована в июле 1994 года при падении фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 на Юпитер. Для Земли подобное столкновение означало бы конец существования человеческой цивилизации.

В настоящее время ввиду отсутствия необходимой информации о распространенности различных объектов в Солнечной системе (особенно небесных тел размерами десятки и сотни метров, которые могут представлять опасность при их падении на Землю), а также неэффективности ныне возможных (обсуждаемых) методов отклонения объектов, падение которых на Землю способно вызвать глобальную катастрофу (ударное воздействие, доставка на поверхность объекта ракетных двигателей большой и малой тяги, использование солнечных парусов и т.п.), проблема столкновений небесных тел с Землей представляет значительную опасность. Учитывая, что известные меры «уклонения от астероидов» скорее носят успокаивающе-выжидательный характер, подобная самонадеянность и слепая вера в силу оружия как единственного средства решения острых проблем опасна для человечества. Необходимы конструктивные действия по превентивной разработке мер, направленных на случай, когда столкновение астероида с Землей неизбежно и это вызовет катастрофические последствия. К глобальной катастрофе Земля должна быть готова и иметь для этого сценария адекватные решения.

Неважно, в результате чего может произойти катастрофа, главное, что это в принципе возможно. Значит, нашей цивилизации необходим свой “черный ящик”. Он должен зафиксировать истинные причины возможной трагедии, сохранить запись в целости нужное время и передать ее будущим поколениям. Опыт, особенно столь отрицательный и глобальный, - бесценен. Можно сказать уверенно уже сейчас: эта проблема не надумана. Если она не “горящая”, - прекрасно, значит, у нас есть время спокойно, тщательно подготовиться к ее решению. Если времени в обрез, - что ж, надо успеть сделать то, что еще можно успеть [5].

Осознавая опасность таких явлений в будущем, констатируя достаточный уровень современных технических знаний и технологий, подтверждая приверженность общечеловеческим идеалам и ценностям, сознавая ответственность перед своими народами и международным сообществом за предупреждение катастрофических явлений, авторами предлагается соответствующее решение по превентивному развертыванию комплексных проектных работ по созданию и опытной эксплуатации гаммы типовых автономных поселений подземного базирования.

Здесь и далее автономные планетные поселения (АП) включают варианты с базированием на больших глубинах Земли, равно как и с размещением на Марсе, Луне и иных планетах Солнечной системы. Проведенный анализ дает основания полагать, что для автономного поселения подземного базирования источником угрозы следует принять астероид средним размером в 500 (пятьсот) метров («условно-базовая угроза»), что определяет требуемую глубину размещения данного поселения как не менее 12-15 км в толще планеты [6,7].

При создании автономных поселений критически важно предотвратить риск доминирования технократических приоритетов над гуманитарными, духовно-этическими приоритетами, что характерно для современных космических программ. При этом следует понимать, что для человечества в целом качественно новый аспект освоения подземных глубин будет состоять в том, что впервые само человечество будет служить источником зарождения социальности «с нуля». Критически важными для судеб последующих поколений становятся также преодоление инерции прямой экстраполяции земных норм и стереотипов в иные для человека среды обитания. Поиск ответов на эти критически важные вопросы будет сопряжён с необходимостью разрешения массы нетривиальных цивилизационных проблем.

В настоящее время ведутся инициативные работы по формированию соответствующего комплексного технического задания.

Приоритетные принципы создания автономных поселений включают:

1. Сценарное моделирование стратегий жизнедеятельности АП по методологии проектного прогнозирования социокультурной динамики и на основе базовой концепции: «АВТОНОМНОЕ ПОСЕЛЕНИЕ КАК (ЧЬЯ-ТО) НОВАЯ РОДИНА» [5].

2. Разработка и апробация систем информационно-методической поддержки проектирования прогнозно-обоснованных социокультурных стратегий жизнедеятельности АП.

3. Создание концепций и проектов архитектурно-инженерной инфраструктуры АП для соответствующих сценариев социокультурной динамики.

4. Развертывание комплексных геофизических прогнозных исследований по региональным и опорным профилям для построения физико-геологических моделей глубинного строения земной коры.

5. Исследование резервов адаптивной жизнедеятельности АП.

6. Разработка и пилотная реализация инженерной инфраструктуры, включающей энерго- и водообеспечение, климатический и пищевой баланс и др.

7. Разработка генерального технического задания на аван-проект гипотетического АП подземного базирования.

Аспекты и разделы комплексной разработки АП включают следующие основные блоки:

1. Терраформирование. Сюда входят проблемы формирования «жилой линзы обитания», климат-формирование, агротехнологии формирования растительной почвы, типового состава грунтов, комплексной разведки полезных ресурсов, включая производственное сырье, витальные ресурсы.

2. Социокультуросфера. Это одно из приоритетных направлений исследований, включающее разработку методологии социального проектного прогнозирования жизненных стратегий АП, исследование фактора времени как ресурса жизнедеятельности АП, построение модели АП как хозяйствующего самоорганизующегося субъекта, алгоритмов моделирования стратегий АП.

3. Урбанизм и когнитивная архитектура. Здесь обнаруживается проблема с требованием исходной трехмерной модели геоподосновы. Ее проектирование должно выполняться архитекторами совместно со специалистами по геофизике, геолого-минералогии, флюидным режимам в мантии, напряженно-деформированному состоянию верхней мантии и др.

4. Инженерная инфраструктура. Включает в себя весь комплекс проблем по энергообеспечению, водоснабжению, синтезу воздуха, вентиляции, кондиционированию и термостатированию, утилизации отходов, каналам коммуникаций и т.п.

5. Пищевой круговорот (гомеостаз). Решается проблема обеспечения оптимального рациона питания жителей АП.

6. Комплексная безопасность. В том числе, информационно-психологическая безопасность, энергетическая безопасность, техническая безопасность, физическая и др. безопасность.

7. Резервы экспансии. Это – ключевой нетривиальный аспект проектирования, не имеющий методологических аналогов в истории человечества. Проблематика автономных поселений вписывается в более общую проблему ресурсного подхода к существованию социума, т.е. существование социума при дефиците ресурсов. Причем этот ресурсный взгляд касается различных сторон человеческого существования от хозяйственной деятельности до образования и моды.

Уникальность и специфика вышеуказанных проблем ставят в число первостепенных задачу создания международной распределенной технологической среды проектирования АП подземного базирования.


Литература:

1. Мушаилов Б.Р. "О множественности линдбладовских резонансных зон за поясом Койпера" Труды Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга, изд. "Янус-К". 2004. Т. LXX. М С.251-257.

2. Герасимов И.А., Мушаилов Б.Р. О существовании объектов пояса Койпера, связанных орбитальным резонансом с Нептуном. Вестник Московского университета. Серия 3. 1999. №1. С. 53-59.

3. Герасимов И.А., Мушаилов Б.Р. О существовании либрационных астероидов за орбитой Юпитера. Космические исследования. 1995. Т. 33. №3. С. 317.

4. Мушаилов Б.Р. , Жуйко С.В. О существовании устойчивых резонансных зон за орбитами планет-гигантов Солнечной системы. Околоземная астрономия ХХI века. М. “Геос”. 2001. С. 180-185.

5. Альтшуллер Г.С., Верткин И.М. Как стать еретиком. Жизненная стратегия творческой личности. Петрозаводск, “Карелия”, 1991 г., c. 166-168

6. Мушаилов Б.Р. О проблеме кометно-астероидной опасности http://www.astronet.ru/db/msg/1220319

7. Сайфуллин Н.Ф. Адаптивные жизненные стратегии автономных социальных групп в кризисных условиях: к постановке задач. Препринт ИПМ № 83, Москва, 2007 г. http://www.keldysh.ru/papers/2007/prep83/prep2007_83.html

Основные факторы космической угрозы Править

1. Ударная волна. Амплитуда ударной волны для космического каменного тела (плотностью ~ 3 г/см3) диаметром d ~ 400 м (далее прототип) на расстоянии 20 км от эпицентра удара космического тела составит ~3 бар, что приведёт к обрушению многоэтажного кирпичного здания. Средняя скорость распространения ударной волны составит ~ 10 км/сек. Размеры областей, которые будут опустошены падением метеорита с энергией 30 Мт (т. е. в 100 раз меньшей, чем в приведённом примере), сравнимы с радиусом крупного города. Динамическое давление, возникающее за фронтом ударной волны, приведёт к ветру до 300 км/час!!! Число жертв от воздействия ударной волны в крупных городах может достигать миллионов. Вертикальные удары космических тел не могут заметно уменьшить массу атмосферы Земли. Наклонный же удар более эффективен с точки зрения эрозии атмосферы.

2. Световой импульс и пожары. На расстоянии 15 км импульс светового излучения для космического тела – прототипа (указанного в пункте 1) составит до 10кДж/см2 (одежда загорается при 0,1 кДж/см2). Радиус зоны возгорания варьируется от 30 км при диаметре космического тела в 100 м до 3 000 км при диаметре 10 км. Диаметр столкнувшегося с Землёй космического тела (ударника) около 15 км является пороговым для возникновения глобального пожара.

3. Образование кратеров. Диаметр образующегося кратера для выбранного прототипа составит ~7 км, а глубина ~2 км, при этом на расстоянии 25 км от эпицентра наносной приповерхностный слой земли составит 1 м, а размер фрагментов – 3м. В настоящее время на Земле обнаружено более 180 реликтовых кратеров (наиболее крупный среди Российских кратеров – Карский имеет диаметр 60 км!!! Попигайский ударный кратер, возникший ~35 млн. лет назад в Восточной Сибири, достигал диаметра ~50 км и глубины 18 км, примерно равной половине толщины земной коры).

4. Сейсмический эффект. Землетрясения, обусловленные падением космических тел, могут приводить к магнитуде М=10,5. (Землетрясение с магнитудой больше М=9 не было зарегистрировано в течение последнего столетия. При землетрясении в Китае магнитудой М=8,5 погибло более 100 тыс. человек). Воздействия сейсмических волн на здания и сооружения, а также инициируемые ими лавины, оползни, существенно зависят от расстояния до эпицентра, региональной геологии. Однако падение небольшого (200-300 м) астероида в район литосферы, находящейся в напряжённом состоянии, может вызвать высвобождение тектонической энергии, превышающей на несколько порядков энергию самого астероида.

5. Пылевая составляющая. При энергии удара более 106 Мт средняя оптическая толщина субмикронной пыли в земной атмосфере достигнет 1, так что ослабление солнечного света станет существенным. (При извержении крупнейших вулканов оптическая толщина – на порядок меньше). Понижение средней температуры на Земле составит 10 градусов в течение первых двух недель после удара. Падение астероида приведёт к росту окислов азота и других кислот, что, в конечном итоге, может привести к глобальному загрязнению атмосферы.

6. Цунами, вызванные падением космических тел. При ударе в океан астероида диаметром в 1 км амплитуда волны будет доходить до ~ 1км на расстоянии в 20 км от удара. 150 –метровый железный метеороид, движущийся со скоростью 20 км/сек, пройдёт полукилометровую толщу морской воды почти без замедления и образует кратер в морском дне, почти такого же размера, что и без воды. При ударе в океан, на расстоянии в 2000 км от берега, каменного тела диаметром в 300 м, при скорости входа 20 км/сек, погибнет примерно 1 млн. человек, а разрушение инфраструктуры оценивается в сумму, не менее 100 млрд. долларов США. Цунами, вызванные ударами метеороидов, могут возникать в районах, не являющихся в настоящее время цунамиопасными, и где отсутствует соответствующая служба предупреждения.

7. Разрушение уязвимых земных объектов. Атомные электростанции, химические заводы, хранилища радиоактивных отходов, плотины и т.п. являются "нелинейными усилителями" космической угрозы. Трубопроводы, туннели, подземные неспециализированные структуры могут быть разрушены вследствие деформации и образования разломов. В зонах, где амплитуда возмущений превышает порог плавления и фазовых превращений грунта (~ 100 Мбар), подземные сооружения бессмысленны. Сильные разрушения подземных конструкций будут происходить и в зонах, где амплитуда возмущений превысит 100-1000 кбар для скальных пород и 1-100 кбар для осадочных пород.

8. Возмущения ионосферы и магнитосферы Земли. Выброс плазмы в верхние слои атмосферы после удара о Землю метеороида уже размером в 200-400 м приведёт к глобальному возмущению магнитного поля Земли.

При столкновении Земли с космическим телом в несколько км и тем более десятков километров возникнет глобальная катастрофа, угрожающая существованию всего или значительной части человечества. При энергии космического тела выше 3 105 Мт (т.е. астероида или кометы размером в несколько километров) непосредственно от удара погибнут десятки миллионов человек, а с учётом остальных поражающих факторов число погибших достигнет не менее 2 миллиардов человек.

Ныне разрабатываемые различные методы защиты от опасных космических объектов не способны предотвратить возможную глобальную катастрофу, вызванную космической угрозой, в том числе и потому, что опасность столкновения с Землёй представляет и значительное количество (исчисляемое десятками тысяч) необнаруженных астероидно - кометных тел.

См. также Править


1278427690-1.jpeg

объявлено о переводе PS1 в полностью рабочий режим со съёмкой каждую ночь: PS1 обнаружит около 100 тысяч астероидов и сможет определить любой из них, идущий на столкновение с Землёй

"Технически мы готовы к угрозе со стороны астероидов, но отражение космической атаки потребует полной мобилизации сил"

Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на Фэндоме

Случайная вики