Obranu Zemlje od kozmičkih opasnosti

Scott Madry, izvršni direktor, Global Space Institute, North Carolina, SAD

Institut zračnog i svemirskog prava Ram Jakhu, Sveučilište McGill, Kanada

Joseph N. Pelton Međunarodno udruženje za unapređenje svemirske sigurnosti (IAASS)

Zemljino godišnje putovanje oko Sunca predstavlja opasno kozmičko putovanje i tisućama godina ljudi ostaju blaženo nepoznati opasnosti od asteroida i kometa, izbacivanja koronalnih masa, baklja sunčevog zračenja i drugih kozmičkih događaja koji prijete našem svakodnevnom postojanju. Globalna studija upravljanja svemirom sada se bavi tehničkim izazovima i regulatornim radnjama za sveobuhvatnu planetarnu strategiju obrane.

Sir Arthur Clarke volio je citirati svog kolegu pisca znanstvene fantastike Larryja Nivena i često je citirao Nivenove poznate retke: 'Dinosauri su izumrli jer nisu imali svemirski program. A ako izumrle jer nemamo svemirski program, poslužit će nam ispravno! ' Ovo naizgled ćudljivo opažanje o kraju dinosaura i usponu sisavaca zapravo je prilično duboka izjava o stanju čovjeka. Niven sardonski citat ide pravo u srž teme. Imamo li volje i 'pametnjakova' za opstanak i je li se nauka o ljudskom svemiru podigla na razinu dovoljnu da identificiramo značajne kozmičke opasnosti koje bi mogle ugroziti opstanak ljudskog roda, a zatim proaktivno odgovoriti?

Ovo je jedno od ključnih pitanja na koje se bavio projekt Instituta za zrakoplovstvo i svemirski institut McGill University - Global Space Governance Study, interdisciplinarna studija vođena Rezolucijom iz Montreala iz svibnja 2013. i jednoglasno usvojena od preko 100 svemirskih znanstvenika i svemirskih pravnika ne samo tehnološke mogućnosti, već i institucionalne i regulatorne radnje koje bi mogle biti potrebne za ostvarivanje održive planetarne strategije obrane.

Ostali smo u velikoj mjeri nepoznati takve kozmičke opasnosti sve dok svemirsko doba nije počelo 1950-ih. Prvi put smo mogli dizajnirati svemirske sonde senzorima koji su nam omogućili da sagledamo karakteristike geomagnetosfere, otkrijemo Van Allenove pojaseve i odredimo sastav naše gornje atmosfere, od kojih svaki pomaže u zaštiti života na Zemlji.

Nedavno iskustvo i znanstvena istraživanja pokazuju da postoje opasnosti od kozmičkog zračenja koje je doista potrebno shvatiti ozbiljno

Na neki način to je poput igranja ruske rulete sa nasumičnim skupom stijena, metalnih metaka i solarnih oluja koje čovječanstvo često predstavljaju rizik. Vrsta opasnosti kreće se od velike urbane katastrofe u obliku asteroida 'ubojica grada', do gubitka moderne infrastrukture širom svijeta, od masivnog izbacivanja koronalne mase, do potpunog uništenja vrsta gigantskim kometom ili asteroidom koji mogao izbrisati život onakav kakav znamo.

Globalna studija svemirskog upravljanja sveučilišta McGill navodi tri glavne kozmičke opasnosti koje danas prijete Zemlji kao:

  • Sunčeve baklje i solarne oluje poznate kao izbacivanje koronalnih masa (CME)
  • Promjene u Zemljinoj magnetosferi koje iskorjenjuju djelotvorne štitnike da bi spriječile izbacivanje solarne koronalne mase
  • Potencijalno opasni asteroidi i kometi koji mogu kišiti masovno uništenje.

Postoje i druge opasnosti iz svemira, uključujući i problem orbitalnih krhotina koje stvara čovjek. Čak su i klimatske promjene - složeno pitanje koje uključuje interakciju ljudske industrije i sunčevog zračenja na Zemljinu atmosferu - oblik solarne prijetnje, mada se to ovdje ne rješava.

Duga nit je izbila na Suncu 31. kolovoza 2012. godine, a slikao ga je NASA-in Solar Dynamics Observatory (SDO)

Zemlja je neprestano bombardirana ne samo sunčevim zračenjem, nego i kozmičkim zračenjem koje potječe od nuklearnih reakcija u zvijezdama, iz novih i supernova, pa čak i pulsari. Nedavno iskustvo i znanstvena istraživanja pokazuju da postoje opasnosti od kozmičkog zračenja koje je doista potrebno shvatiti ozbiljno.

Solarni bljeskovi i oluje

Sunce je naš glavni izvor zračenja. Pokazuje Sunčev sustav i Zemlju s energijom - posebno u ultraljubičastim frekvencijama i stalnim protokom x-zraka i gama zraka. Milijarde zvijezda rade isto u cijelom svemiru, a trenutna spoznaja Sunca, solarnih bljeskova i izbacivanja koronalnih masa dobiva se dijelom proučavanjem drugih zvijezda u galaksiji i šire.

Sunčeva aktivnost slijedi dobro poznatom, ali ne razumljivom 11-godišnjem ciklusu koji se kreće od solarnog minimuma do solarnog maksimuma. Najnoviji vrhunac u ciklusu postignut je u jesenjoj sezoni 2013. Količina energije koja svakodnevno doseže Zemlju, otprilike 93 milijuna milja (149 milijuna km) od Sunčeve površine, 10.000 je puta veća od ukupne količine koju zapravo cijelo čovječanstvo „troši”.

Meteorski krater promjera 180 km na Yukatu

Godine 1859. gigantsko koronalno masno izbacivanje koje je uključivalo milijarde tona jona koji su putovali milijunima kilometara na sat pogodili su Zemlju u takozvanom "Carringtonovom događaju". Telegrafske službe zapaljene su, a sjeverna svjetlost viđena je još južnije od Kube i Havaja. Da se ovaj događaj dogodio danas, izgubili bismo elektroenergetske mreže širom svijeta, vitalni telekomunikacijski i svemirski navigacijski sateliti bili bi uništeni, a utjecali bi na naftovod, plin i vodu. Događaji ledene oluje iz Montreala 1998. godine i štrajkovi Noći vještica u Skandinaviji 2003. godine noviji su primjeri CME-a, koji ilustriraju kako izbacivanje koronalne mase može uništiti elektroenergetske sustave i uzrokovati probleme vitalnoj infrastrukturi. Ne znamo kada će se dogoditi sljedeći veliki solarni udar, ali ako se dogodi ogroman tok jona sličan događaju iz Carringtona, rezultati bi uistinu mogli biti vrlo loši.

Procjena Lloydovog Londona o vjerojatnim utjecajima drugog Carringtonovog događaja procijenila je moguće negativne ekonomske učinke u bilijunima (američkih) dolara. U Sjedinjenim Državama Nacionalno obavještajno vijeće identificiralo je tako ogromno izbacivanje koronalne mase kao mogući događaj "crnog labuda" koji može nanijeti ogromnu štetu ljudskom životu i globalnoj infrastrukturi.

To je poput igranja ruske rulete sa slučajnim skupom stijena, metalnih metaka i solarnih oluja

Sunčeve baklje nastaju magnetskim rekonekcijama na Suncu koje dovode do oslobađanja zračenja snagom tisuće atomskih bombi, šaljući snažne rendgenske zrake i gama zrake koji istječu u svemir brzinom svjetlosti. Ova „zračna eksplozija“ razlikuje se od CME (koji uključuje oslobađanje mase i iona, a ne zračenje), ali ipak predstavlja glavnu zabrinutost. Rakete mogu potencijalno onesposobiti satelite, povećati rizik od raka i rezultirati genetskom mutacijom. U regijama planete u blizini ozonske rupe, rak kože je 40 posto veći nego u ostatku svijeta. Uočene su i povećane genetske mutacije u žabama i drugim životnim oblicima.

Kako se do kraja stoljeća stanovništvo Zemlje povećava sa 7,5 milijardi na između 10 i 12 milijardi, uz odgovarajuće povećanje vitalne infrastrukture koja je osjetljiva na solarne oluje i sunčeve baklje, kritičnost ovih prijetnji temeljenih na suncu samo će eskalirati. Šira javnost odavno je klasificirala kozmičke opasnosti u carstvu sirokih asteroida i kometa. Danas su solarne oluje sve veća briga.

Promjena geomagnetosfere

Opasnost od jakih sunčanih oluja zabrinjava ne samo zato što postoji više ljudi i više elektroničke infrastrukture na zemlji i u svemiru, već i zbog toga što se učinkovitost naših zaštitnih oklopa - Van Allenovih pojaseva i zemljine magnetosfere i atmosfere - može povećati ili smanjiti.

Također znamo da se magnetski sjeverni i južni pol premještaju. ESA-in sateliti Swarm i NASA-ina novootvorena četverosatna magnetna atmosferska magnetska misija pružaju nam sve više i više informacija o tome kako se mijenja magnetsko polje Zemlje. Geomagnetosfera je otprilike 15 posto manje učinkovita u uklanjanju iona napunjenih u CME nego prije otprilike 20 godina.

B612 Foundation Sentinel infracrveni teleskop koji može locirati potencijalno opasne asteroide

Prema Yvonu Menardu, ESA-ovom upravitelju Swarma, jedan vjerovatni razlog je taj što se Zemljini magnetski stupovi spremaju za okretanje. "Podaci s naših eksperimentalnih satelita na nebu pokazuju da se magnetski sjeverni pol već prebacio dolje u Sibir", kaže on.

Često se pretpostavlja da nema obrane od uistinu nasilne oluje. No, sugerirano je da je moguća neka vrsta kozmičkog zaštitnog inženjeringa. Ugradiv magnetski sustav u točki L-1 Lagrangian zajedno sa satelitskim sustavom solarne energije mogao bi pružiti vrstu oklopa koji bi također mogao prenositi solarnu energiju na Zemlju 24 sata dnevno, 365 dana u godini.

Jasno moramo bolje razumjeti fiziku solarnih oluja i prirodu promjena u geomagnetosferi. Povrh svega toga, mogli bismo zapravo započeti razmatranje ako bismo mogli dati novo značenje izrazu "nebeska mehanika" - i početi razmatrati bismo li mogli osmisliti neku vrstu magnetskog "zasljepljivanja" koju bismo mogli primijeniti na najekstremniji oblik solarnih oluja ,

Asteroidi i kometi

U posljednjih nekoliko desetljeća znanstvenici su otkrili sve više dokaza o različitim vrstama kozmičkih opasnosti koje vrebaju u svemiru. Tek 2013. godine meteorit se srušio nad većim ruskim gradom, ozlijedio 1100 ljudi i oštetio 4000 zgrada. Osamdesetih godina otkriven je ogromni kružni krater dubok 180 km i dubok 900 m. Savršeno oblikovani kružni krater proteže se duž obale Meksičke visoravni Jukatana i proteže se dobro u Zaljev.

Svemirskim snimanjima devedesetih godina prošlog stoljeća uspjelo je potvrditi da je to doista ostatak divovskog asteroida koji je provalio u Zemlju. Ovaj događaj, koji je bio jednak eksploziji desetaka tisuća nuklearnih bombi i blokirao Sunce s pripadajućim oblakom prašine, nazvan je "nuklearnom zimom". Ovaj masovni događaj izumiranja (poznat kao KT) ne samo da je ubio dinosauruse prije otprilike 66 milijuna godina, već je ugasio i preko 70 posto svih biljnih i životinjskih vrsta koje su u to vrijeme bile žive. Ovo je bilo najgore od pet masovnih izumiranja Zemlje, a konačna provjera da je bio rezultat ogromnog meteorskog sudara proizišla je iz svemirskih promatranja.

Nedavni poziv na buđenje o svemirskim opasnostima koje se mogu srušiti na planete nadzvučnim brzinama strašnom razornom silom stigao je 1994. godine nakon što su astronomi bili svjedoci utjecaja višedijelnog kometa na Jupiter dok se srušio na najveću planetu Sunčevog sustava. Sve se to dogodilo prije nekih 20 godina kada se Comet P / Shoeaker Levy 9 (D / 1993 F2) sudario s Jupiterom.

Kometu su prvi put primijetili 24. ožujka 1993. Carolyn i Eugene Shoemaker i David Levy u Opservatoriju Palomar u Kaliforniji, a bilo je, naravno, predviđeno i prije nego što se zapravo dogodio ovaj katastrofalni događaj. U 'kompleks' komete bilo je 21 prepoznatljiva dijela - pri čemu su neki bili promjera 2 km, a tokom šest dana između 16. i 22. srpnja 1994. komadi komet bombardirali su Jupiterom eksplozivnom silom koja se lako mogla vidjeti teleskopima , To je bio prvi takav sudar dvaju tijela Sunčevog sustava koji su ikada promatrani i zabilježeni - a utjecaj na Jupiter i njegovu atmosferu bio je doista zastrašujući.

Svake godine saznajemo više o opasnostima udara asteroida i kometa, a svake godine razina prijetnji raste. Praćenje putem GPS satelita pokazalo je da su takvi udari četiri puta češći nego što se prethodno mislilo. Znamo da su asteroidi stari čak 30 m (pri velikoj velikoj brzini) 'ubojice grada' i da postoji poredak od 500.000 do milijun objekata u blizini (NEO) ove veličine i da su oni uglavnom neobilježeni. NASA ima na umu pokrenuti projekt pod nazivom NEOCAM, a Zaklada B612 (privatna neprofitna fondacija sa sjedištem u Sjedinjenim Državama i posvećena planetarnoj obrani od asteroida i drugih NEO-a) gradi svoj svemirski brod Sentinel. Oba ova satelita infracrvenog teleskopa mogla bi uvelike povećati našu sposobnost otkrivanja opasnosti od opasnih svemirskih stijena koje bi mogle napraviti potencijalnu štetu.

Istina je da su ljudi i naše moderno društvo više izloženi riziku, a kozmičke opasnosti s kojima smo suočene previše su zanemarene da bi ih ignorirale ili se pretvarale da ne postoje. Gore navedeni rizici nisu specifični za bilo koju skupinu zemalja, već sve zemlje Zemlje i nužnost pokušaja ublažavanja i upravljanja tim opasnostima bit će globalne prirode, opsega i sudjelovanja.

Solarni plamenovi dovode do oslobađanja zračenja snagom tisuće atomskih bombi, šaljući snažne rendgenske i gama zrake koji struju u svemir brzinom svjetlosti

Akcija Ujedinjenih naroda (UN) za stvaranje Međunarodne mreže upozorenja na asteroide (IAWN) i Savjetodavne grupe za planiranje svemirske misije (SMPAG) za rješavanje potencijalno opasnih asteroida već je jedan konkretan korak i drugi će jasno slijediti.

Bliska međunarodna suradnja, u obliku znanstvenih istraživanja, razmjene relevantnih podataka, razvoja odgovarajućih tehnoloških alata, operativnih procedura i odlučivanja, neophodna je za učinkovitu zaštitu od kozmičkih rizika. Morali bismo ostati svjesni činjenice da svako jednostrano djelovanje jedne države, pa i ono najbogatije i najnaprednije, može naići na brojne pravne, regulatorne, političke, gospodarske i strateške prepreke.

Prvi koraci za razvrstavanje regulatornih postupaka s obzirom na asteroide mogu se u početku rješavati u smislu nacionalnog zakonodavstva. Novo zakonodavstvo u SAD-u - poznato kao „Svemirski zakon iz 2015.“, usredotočeno je na kopanje asteroida u svemiru, a ne na preusmjeravanje opasnih svemirskih stijena od udara na Zemlju. Ako SAD donesu ovu vrstu zakonodavstva, možda će slijediti i druga nacionalna zakonodavstva, što bi moglo imati za posljedicu svemirske aktivnosti više konkurentne, a ne zajedničke.

Proces koji je uspostavio SMPAG trenutno vodi zemljama s najjačim svemirskim programima da predlože obrambene akcije protiv potencijalno opasnih asteroida ili kometa. Međutim, Vijeće sigurnosti Ujedinjenih naroda moglo bi uslijediti nakon ovoga razmatrajući posebniji međunarodni ugovor (ili drugi oblik pravnog režima) koji bi razvili najzanimljivije države svemirske udaljenosti, ali koji bi bio otvoren svima. Važno je napomenuti da postoje i druge vrste kozmičkih opasnosti koje treba razmotriti i radna skupina UN-a COPUOS o dugoročnoj održivosti djelovanja u svemiru je entitet koji trenutno razmatra pitanja poput solarnih bljeskova i CME-a.

Pored toga, predlažemo sljedećih sedam točaka koje proizlaze iz McGill-ove studije o svemirskom upravljanju svemirom. Ovaj kratki popis akcija dobar je pokazatelj onoga što se može učiniti za rješavanje kozmičkih opasnosti. Očigledno je potrebno više znanosti i istraga - ali mi nismo nojevi koji se suočavaju s opasnošću samo odustajanjem i stavljanjem glave u pijesak kako bismo izbrisali prijeteću prijetnju. Barem se nadamo da smo pametniji od dinosaura i proaktivniji od miopskih nojeva.

Saznajte više o Asgardia.Space i ROOM. Svemirski časopis