Jak využít světlo k odvrácení hrozby z vesmíru?

Země vyfotografovaná sondou Apollo 17. Zdroj: Wikipedie.

Když první kosmonauti viděli planetu Zemi z vesmíru, řekli o ní později, že je tak malá, vzácná, křehká a zranitelná! Všichni shodně naznačili, že by si jí lidstvo mělo vážit a chránit ji takovou, jaká je, protože jinde lidstvo neumí žít. Slavný franzouský spisovatel Jules Verne známý svými romány oslavujícími vědu a techniku, vyslovil o téměř 100 let dříve podobnou obavu. Měl dobré technické a fyzikální znalosti, takže si dokázal spočítat, že jedna z věcí, na kterou technika v jeho době nestačila, bylo zabránit planetce nebo podobnému meziplanetárnímu tělesu v nárazu do Země – pokud by mělo do Země narazit. Velké meteoroidy (malé planetky) vnímal jako trvalou kosmickou hrozbu pro lidstvo. Dnešní článek bude o projektu podílejícím se na významném pokroku v oblasti ochrany Země před nárazy nebezpečných kosmických těles, který věda a technika od Vernových dob učinila.

Na úvod stojí zato zmínit, že Země není právě snadným terčem pro toho, kdo by ji chtěl ostřelovat z vesmíru planetkami. Prostor ve sluneční soustavě je přes velký počet planetek, komet a meteoroidů velmi prázdný. Samotná Země má průměr 12 756 km a pohybuje se po dráze kolem Slunce rychlostí 30 km/s (108 000 km/h). Stojíme-li tedy na zemském povrchu úplně nehnutě, ve skutečnosti letíme prostorem závratnou rychlostí; pohybujeme se po přibližné kružnici s průměrem 300 miliónů km, kterou za rok obletíme kolem dokola. Přitom urazíme přibližně 1 miliardu km. Z toho vyplývá, že Země se na dráze posune o jeden svůj průměr za 7 minut a za jeden den urazí přes 2,5 miliónu km (jinak také 203 svých průměrů). Za jeden den se jednou otočí kolem své osy (přesněji za 23 h 56 min 4 s).

Země se tedy především rychle pohybuje prostorem a jen pomalu otáčí. K těmto číslům není těžké se dobrat – stačí se podívat do tabulky s údaji o planetách sluneční soustavy a použít pár vzorečků se základní školy. Z toho ovšem ihned plyne, že kdyby se letící planetka v důsledku například gravitačních poruch jiných planet opozdila nebo předběhla třeba jen o 5 minut, už by Zemi minula – a to by nemusela ani měnit svou trajektorii. Gravitační poruchy by ale určitě i její trajektorii změnily.

Když však jde o bezpečnost celého našeho světa, mimo který nejenže nepřežijeme, ale který jen s obtížemi dokážeme opustit (kosmická technika se přes všechen pokrok stále teprve rozvíjí), je naše pozornost přece jen na místě.

Většina planetek obíhá kolem Slunce v oblasti teleskopických planetek mezi Marsem a Jupiterem. Existují však planetky, které se mohou velmi přibližovat k Zemi. Říká se jim blízkozemní planetky (Near Earth Objects, NEOs).
V letech 2029 a 2036 se blízkozemní planetka (99 942) Apophis, která má v průměru přinejmenším 360 m přiblíží k Zemi na vzdálenost jen asi 36 000 km. To je vzdálenost geostacionárních družic. Náraz takové planetky do Země by způsobil velkou katastrofu, i když jistě ne takovou, jaká nastala na konci druhohor. Přesto, energie uvolněná při dopadu planetky Apophis by byla 68 000x větší, než energie atomové bomby svržené na Hirošimu. Pravděpodobnost srážky se Zemí v roce 2029 se odhaduje na 2,7%. Koho zajímají podrobnosti o následcích možných dopadů planetek, může si přečíst článek Simulace dopadu planetky na Prahu na Exoplanety.cz.

Thinh Le, student New York City College of Technology s aparátem, který vyrobil ke zkoumání světelné propustnosti vzorků meteoritů. Foto: Michele Forsten. Zdroj: New York City College of Technology.

Docent Gregory L. Matloff, výzkumník NASA a New York City College of Technology se zabývá otázkou, jak nejlépe zabránit katastrofě způsobené pádem planetky.

Planetka téměř vždy rotuje. Dráhu planetky může nepatrně ovlivňovat teplo vyzářené z rozehřáté denní strany planetky. Jelikož toto ovlivňování působí dlouho, může je změna dráhy způsobení tímto efektem nezanedbatelná. Proto je možné, že i když ke srážce planetky Apophis v roce 2029 nedojde, může k němu v roce 2036 při dalším velkém přiblížení přesto dojít.

Doc. Matloff jednoznačně upřednostňuje strategii odchýlit dráhu planetky, aby se Zemi vyhnula, před strategií zničit planetku (například rozbitím na mnoho kousků). Tyto kousky by v takovém případě všechny nebo aspoň většina, Zemi stejně zasáhly a způsobily by katastrofu také. Navíc, pokud by k rozbití planetky byla použita jaderná bomba, dostal by se po dopadu na Zemi zbytek použitého radioaktivního materiálu. Mnohem nadějnější je využít uměle vyvolaného tepelného efektu k odklonu planetky z původní dráhy.

Doc. Gregory L. Matloff, Zdroj: New York City College of Technology.

Výzkum doc. Matloffa prokázal, že planetku lze odchýlit z původní dráhy zahřádím části jejího povrchu. Ve spolupráci s Marshall Space Flight Center v Huntsville (stát Alabama) v roce 2007 studoval metody odklonu blízkozemních planetek z jejich drah. Byl navržen sluneční kolektor (což je dvouplachtová sluneční plachetnice uzpůsobená k tomu, aby fungovala jako kolektor slunečního světla) a ten může tento úkol splnit. Plachta je vyrobena z velmi tenkého vysoce odrazného kovu. Sluneční kolektor by cestoval spolu s planetkou podél její dráhy po dobu jednoho roku a za tu dobu by dokázal vytvořit na povrchu planetky horkou oblast, ze které by tryskal proud rozžaveného materiálu. K uskutečnění takového plánu je nutné vědět, jak hluboko musí světlo proniknout do materiálu na povrchu planetky. Za poslední rok tým doc. Matloffa experimentoval s červeným a zeleným laserem za účelem zjištění, jak se při jejich aplikaci chová materiál planetky. Použili přitom celistvé a namleté vzorky z meteoritu Allende, který spadl v Chihuahua v Mexiku r. 1969. Vzorky měly charakter tenkých destiček. Vzorky meteoritu poskytl dr. Denton Ebel z America Museum of Natural History v New Yorku. Optik, doc. Lufeng Leng a jeho student, aplikovaný matematik Thinh Le provedli měření optické propustnosti. S pomocí výsledků těchto měření lze odhadnout, jak bude materiál reagovat na soustředěné sluneční světlo a kolik světla bude zapotřebí k vytvoření správně velkého proudu rozžhaveného materiálu. Je však zapotřebí provést taková měření na vzorcích z různých planetek.

V současnosti probíhá debata mezi kosmickými agenturami Ruska a USA. Rusové věří, že lidstvo je schopné včas vyslat k planetce sluneční plachetnici, zatímco Američané spíše doufají, že srážka se Zemí je dostatečně málo pravděpodobná a že dojde jen k těsnému průletu planetky Apophis kolem Země.

Zdroj:

City Tech Research Team Casts Light on Asteroid Deflection, New York City College of Technology, 26. 1. 2011
Shining Light on Asteroid Deflection, Astrobiology Magazine, 1. 2. 2011
Minor Planet (99 942) Apophis, Wikipedia

2 komentáře Jak využít světlo k odvrácení hrozby z vesmíru?