Как защитить Землю от космических угроз

Материал «Защищая Землю от космических угроз» опубликован в журнале ROOM № 4(6) 2015/16. Авторы – д-р Джозеф Н. Пелтон (Dr Joseph N. Pelton), Исполнительный совет, Международная ассоциация по повышению безопасности космического пространства; д-р Рэм Жаку (Dr Ram Jakhu), Институт воздушного и космического права, Университет МакГилл; д-р Скотт Мэдри (Dr Scott Madry), исполнительный директор, Всемирный институт космоса.

«Ежегодное круговое движение Земли вокруг Солнца являет собой весьма рискованное путешествие во Вселенной; при этом человечество на протяжении тысячелетий продолжало оставаться в блаженном неведении относительно опасности, исходящей от встреч с астероидами и кометами, корональных выбросов массы, вспышек солнечной радиации и других космических событий, которые угрожают нашему повседневному существованию» – говорится во вступительной части статьи.

Суть проблемы отражает процитированное в статье язвительное высказывание писателя-фантаста Ларри Нивена: «Динозавры вымерли, потому что у них не было космической программы. И если мы начнём вымирать, потому что и у нас нет космической программы, это послужит нам хорошим уроком!».

«Обладаем ли мы достаточной силой воли и разумом, чтобы выжить и довести человеческие познания о Вселенной до уровня, достаточного, чтобы выявить основные космические риски, которые могут угрожать выживанию человеческой расы, а затем своевременно их предотвратить?» – спрашивают авторы статьи.

 

«Мы не знаем, когда случится следующий крупный солнечный удар, но, если это будет массивный поток ионов, подобный тому, что имел место во время «события Кэррингтона», результаты могут быть действительно очень плачевными»

Ответом на данный вопрос служит проект «Всемирное исследование принципов управления космическим пространством» Института воздушного и космического права Университета McGill. По мнению авторов, человечество пребывало в неведении о подобных космических угрозах до наступления космической эры в 1950 году, когда появилась «возможность проектировать космические зонды с датчиками, которые позволили нам определить характеристики геомагнитосферы, открыть радиационный пояс Ван-Аллена и установить состав нашей верхней атмосферы – каждый их этих компонентов вносит свой посильный вклад в защиту жизни на Земле».

Исходящие из космоса угрозы могут привести к разрушениям различного масштаба – «от большой городской катастрофы в результате воздействия номинального астероида, способного уничтожить крупный населённый пункт, до потери современной инфраструктуры по всему миру в результате мощного выброса корональной массы и до полного разрушения от воздействия гигантской кометы или астероида, которые могут уничтожить жизнь в том виде, в котором мы её знаем».

Анализ космического пространства, проведённый университетом Макгилл, выделяет три вида космических рисков, говорится в статье:                                                                                                        

• солнечные вспышки и солнечные бури, известные как корональные выбросы массы (КВМ),
• изменения в магнитосфере Земли, в результате которых происходит уничтожение эффективного защитного слоя, способного отразить выбросы солнечной корональной массы,
• потенциально опасные астероиды и кометы, поток которых способен привести к массовому уничтожению.

Помимо вышеупомянутых основных рисков существуют и другие космические угрозы, в том числе генерируемый человеком орбитальный мусор, солнечная радиация и космическое излучение, которое обусловлено ядерными реакциями, происходящими на звёздах.

Солнечные вспышки и бури

Авторы приводят пример воздействия гигантского выброса корональной массы на Землю, который произошёл в 1859 году. Миллиарды тонн ионов, скорость которых достигала миллионов километров в час, поразили Землю и вызвали комплекс мощных активных явлений. «Это было так называемое «событие Кэррингтона». Произошёл отказ телеграфных систем по всей Европе и Северной Америке, а Северные сияния наблюдались по всему миру, даже гораздо южнее – над Кубой и Гавайями. Если бы это событие имело место сегодня, то по всему миру были бы разрушены линии электроснабжения, выведены из строя жизненно важные системы телекоммуникационных и космических навигационных спутников, затронуты системы газо-, нефте- и водопроводов» – считают учёные.

Ещё два недавних примера КВМ – монреальский ледяной шторм 1998 года и разряд Хэллоуин в Скандинавии в 2003 году. В обоих случаях выбросы вывели из строя энергетические системы и вызвали проблемы в функционировании жизненно важных инфраструктур. «Мы не знаем, когда случится следующий крупный солнечный удар, но, если это будет массивный поток ионов, подобный тому, что имел место во время «события Кэррингтона», результаты могут быть действительно очень плачевными» – полагают авторы.

По оценке страхового общества «Ллойдс», потенциальные экономические убытки от вероятных последствий явлений, подобных «событию Каррингтона», составят триллионы долларов (США).

Солнечные вспышки генерируются с помощью магнитных перезамыканий на Солнце, которые приводят к выбросу радиации мощностью в тысячу атомных бомб.

«Вспышки способны выводить из строя спутники, повышают риск онкологических заболеваний и приводят к генетической мутации. В регионах планеты, находящихся вблизи озоновой дыры, случаи заболевания раком кожи на 40% выше, чем в остальной части мира. Также результаты наблюдений отмечают увеличение числа генетических мутаций у лягушек и других форм жизни».

«По мере увеличения населения Земли с 7,5 млрд. до приблизительно 10 – 12 млрд. к концу века, при соответствующем росте жизненно важной инфраструктуры, уязвимой к воздействию солнечных бурь и солнечных вспышек, критичность подобных солнечных рисков будет только обостряться» – прогнозируют учёные.

 

«С каждым годом мы всё больше узнаём о рисках столкновений с астероидами и кометами, и каждый год уровень угрозы растёт. Системы видеонаблюдения через спутники GPS показывают, что вероятность таких ударов в четыре раза выше, чем предполагалось ранее»

Изменение геомагнитосферы

По мнению авторов статьи, всё большее беспокойство также вызывают солнечные бури, влияющие на защитные слои Земли, – радиационный пояс Ван Аллена, магнитосферу и атмосферу. В результате геомагнитосфера стала приблизительно на 15 процентов менее эффективна в отражении суперзаряженных ионов в КВМ, чем 20 лет назад.

По словам Айвона Менарда, менеджера программы Swarm ЕКА, одной из вероятных причин этого является постепенное смещение Северного и Южного магнитных полюсов Земли. «Данные наших экспериментальных спутников позволяют предположить, что северный магнитный полюс уже съехал в Сибирь», – говорит он.

«Для защиты от солнечных бурь предлагается создать некоторое подобие космических инженерных средств» – пишут авторы. «Определённое экранирование вместе с функцией передачи солнечной энергии обратно на Землю (24 часа в сутки, 365 дней за год) возможно смогут обеспечить развёртываемая магнитная система на L-1 точке Лагранжа в паре с солнечным энергетическим спутником».

Астероиды и кометы

В последние несколько десятилетий учёные обнаружили убедительные доказательства разрушительного воздействия космических тел на Землю.

Например, «совсем недавно, в 2013 году, на крупный российский город упал метеорит: 1100 человек были ранены, повреждены 4000 зданий» – говорится в статье.

«А в 1980-х годах обнаружен огромный круглый кратер диаметром 180 км в поперечнике и 900 метров в глубину. Круглый кратер, идеальный по форме, располагается вдоль побережья плато Юкатан в Мексике и уходит далеко в залив. В 1990 году изображения, переданные из космоса, подтвердили, что это действительно остатки гигантского астероида, который врезался в Землю.

Удар был эквивалентен взрыву десятков тысяч ядерных бомб и сопровождался облаком пыли, которое закрыло Солнце, а само явление получило название «ядерная зима». Оно повлекло за собой массовое вымирание (​​известное как «событие K-T») и не только убило динозавров около 66 миллионов лет назад, но также уничтожило более 70 процентов всех видов растений и животных, которые в то время присутствовали на планете. Это был самый жестокий из пяти периодов массового вымирания на Земле».

«С каждым годом мы всё больше узнаём о рисках столкновений с астероидами и кометами, и каждый год уровень угрозы растёт. Системы видеонаблюдения через спутники GPS показывают, что вероятность таких ударов в четыре раза выше, чем предполагалось ранее». Мы знаем, сообщают учёные, что астероиды размером до 30 метров относятся к типу «городских убийц».

При достаточно высокой скорости они способны уничтожить крупный населённый пункт. Орбиту Земли пересекают от 500 тысяч до 1 млн. околоземных объектов подобного размера, и в большинстве своём неизученные. «Для их изучения НАСА намеревается запустить проект под названием NEOCAM, а Фонд B-612 (частный некоммерческий фонд со штаб-квартирой в США, который специализируется на планетарной защите от астероидов и других околоземных объектов), создаёт инфракрасный телескоп Sentinel». Эти шаги смогут в значительной степени повысить нашу способность вовремя заметить угрозу, исходящую от опасных космических глыб.

«Факторы риска, описанные выше, не являются специфическими для какой-либо группы стран, они угрожают всем народам Земли, поэтому необходимые попытки ослабить степень риска и возможность управлять ими должны быть глобальными по своему характеру и участию» – констатируют учёные.

Первый конкретный шаг в этом направлении предприняла ООН, которая создала Международную сеть оповещения об угрозе астероидов (IAWN) и консультативную группу планирования космических полётов (SMPAG) для изучения потенциально опасных астероидов.

Для «эффективной защиты от космических рисков также необходимо обеспечить тесное международное сотрудничество в форме научных исследований, обмена соответствующими данными, разработки соответствующих технологических инструментов, оперативных процедур и принятия решений» – полагают авторы

А в рамках национальных законодательств можно провести классификацию регуляторных процессов в отношении астероидов.

 

«По мере увеличения населения Земли с 7,5 млрд до приблизительно 10 – 12 млрд к концу века, при соответствующем росте жизненно важной инфраструктуры, уязвимой к воздействию солнечных бурь и солнечных вспышек, критичность подобных солнечных рисков будет только обостряться»

Процесс, инициированный SMPAG, даёт странам, разрабатывающим космические программы, возможность выдвигать предложения по способам защиты от потенциально опасных астероидов и комет.

Совет безопасности ООН в свою очередь может инициировать заключение международного договора, который могли бы разработать наиболее заинтересованные космические государства. И этот договор будет открытым для всех.

В заключении авторы предлагают предпринять ряд шагов, которые бы позволили изучить все аспекты космических рисков и разработать программы планетарной защиты от них.

Космические риски и планетарная защита