Первым после Луны небесным телом, куда ступит нога человека, будет не Марс, а, похоже, безымянный астероид. В июне такой пункт появился в программе американского космического агентства НАСА. Так США готовятся отрепетировать отражение космической угрозы силами людей и роботов. А пока лучшие телескопы планеты просто подсчитывают опасные межпланетные камни, путь которых может пересечься с нашим, — и счет идет на тысячи.
По регулярным орбитам вокруг Солнца движутся «карлик» Плутон (с самого края) и восемь планет: Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер, Марс, Земля, Венера и Меркурий. При этом их путь пересекает орбиту множества небесных тел, так что столкновения не исключены. Опасность для Земли исходит прежде всего от заблудившихся тел из пояса астероидов между Юпитером и Марсом; реже - от комет из внешних, холодных областей Солнечной системы. На рисунке комета с хвостом, направленным в сторону от Солнца, как раз внедряется во внутреннюю часть Солнечной системы.
Вероятность того, что большой астероид упадет в океан, а не на сушу, намного больше, ведь 70 процентов поверхности Земли покрыто водой. Результат может быть катастрофическим: мощный взрыв способен вызвать такие цунами, которые нам трудно себе представить.
Сначала 120-метровые волны цунами. Потом дождь из азотной кислоты — продукта реакции кислорода, азота и водяного пара в перегретом воздухе. И наконец многолетняя непрерывная зима по вине тонкой пыли, которая зависнет в стратосфере и перекроет путь солнечным лучам.
Этот сценарий, давно предсказанный астрономами и геофизиками, объясняет, как сравнительно небольшой по космическим меркам астероид — всего два километра в диаметре — может поставить точку в истории цивилизации.
Еще в 1994 году для обзора в авторитетном научном журнале «Нейчер» астрофизики подсчитали: вероятность того, что такой метеорит прилетит на Землю в двадцать первом веке, — 1:10 000. Это в 150 раз больше, чем риск погибнуть в авиакатастрофе. Но для аэрофобов открывают специальные психологические курсы, на которых учат не бояться воздушных путешествий, а страх перед астероидами выглядит чудачеством, простительным разве что подростку, начитавшемуся научной фантастики.
Но когда Национальное аэрокосмическое агентство предлагает конгрессу США потратить на борьбу с астероидной угрозой несколько миллиардов долларов — это совсем другое дело.
Летом этого года ПАСА опубликовало подробный план предстоящей миссии. Три года займет кастинг: из многих тысяч астероидов будут выбирать идеального кандидата. Требования жесткие, прямо как в индустрии моды — вес около 500 тонн, диаметр от семи до десяти метров, «прописка» в определенной области Солнечной системы. В 2017 году туда отправят робота-перехватчика — беспилотный космический аппарат, оборудованный специальным мешком, куда без проблем поместится целый подъезд пятиэтажки. К концу 2019 года роботу с астероидом, упакованным в мешок, полагается взять обратный курс.
Откуда ограничение в 500 тонн и десять метров? Все упирается в мощность буксира. Чтобы перетаскивать космические тела с орбиты на орбиту, инженеры НАСА предложили двигатель в 70 лошадиных сил. Меньше, чем у скромного внедорожника, — неужели для космоса не нашлось ничего получше? Трудность в том, что роботу, в отличие от автомобиля, нужно тащить астероид без дозаправки и перерыва почти три года подряд. И единственный подходящий для такой задачи источник энергии — солнечные батареи. Если в ближайшие год-два случится внезапный прорыв в солнечной энергетике на Земле — батареи станут легче, гибче или эффективнее, — это поможет замахнуться в космосе на камень покрупнее.
Астероид нужно отбуксировать на близкое, но безопасное расстояние — чуть больше, чем до Луны, — и заставить вращаться вокруг Земли. Там, на орбите, его в 2021 году и навестят астронавты в капсуле нового космического корабля «Орион». Это будет самая дальняя экспедиция в истории человечества: с 1972 года, когда люди последний раз высадились на Луне, все операции в космосе проходят всего в 400-600 километрах от Земли.
Экипаж «Ориона» ждет довольно скромная задача — всего лишь взять пробы и вернуться на Землю. Но это репетиция более серьезных миссий: например, однажды астронавтам может понадобиться правильно заминировать космический камень, который сдвинуть с курса не так просто.
Следы прежних столкновений, рассеянные по всей планете, напоминают и о реальности угрозы, и о ее масштабах. Со времен динозавров в Землю врезались как минимум шесть сотен километровых метеоритов и бессчетное множество космических снарядов поменьше.
Посреди пустыни Аризона в США, неподалеку от городка Флагстафф, туристам показывают гигантскую яму глубиной 170 метров и диаметром 1200. На снимках из космоса она выглядит в точности как лунный кратер, и первое впечатление не обманывает: такой кратер может оставить после себя только метеорит. Расчеты говорят, что размерами он был чуть больше 12-этажки, состоял из железа и никеля, а в Землю врезался 50 тысяч лет назад. К этому времени первые Homo sapiens уже выдвинулись из Африки осваивать Азию. И только потому, что до Америки они еще не дошли, в коллективной памяти человечества — ни в мифах, ни в сказках — нет историй о взрыве в пустыне мощностью от 20 до 40 мегатонн.
Кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике диаметром 180 километров сохранился хуже хотя бы потому, что он в тысячу с лишним раз старше. За 65 миллионов лет эрозия и другие геологические процессы сгладили рельеф на суше, а чаша кратера больше чем наполовину ушла под воду Мексиканского залива. Там, под водой, геологи нефтяной компании и обнаружили в 1978 году дугу удивительно правильной формы — уцелевшую часть вала, который образовался от взрыва, вызванного столкновением десятикилометрового камня с Землей.
Именно тот взрыв — примерно в десять миллиардов раз более мощный, чем в Хиросиме, — убил динозавров. А с ними и заметную часть всего живого на планете (палеонтологи используют зловещий термин «мелпалеогеновое вымирание»). В день, когда метеорит коснулся Земли, закончилась мезозойская эра продолжительностью почти 200 миллионов лет. И начался кайнозой, продолжающийся по сей день.
Откуда берутся космические снаряды и откуда у них столько энергии? Право называться метеоритом каждый из них получает в последние несколько секунд своей жизни — не раньше, чем с грохотом войдет в атмосферу Земли. А пока будущий метеорит мирно путешествует по открытому космосу, астрономы называют его астероидом, или «малой планетой». Такие встречаются в Солнечной системе куда чаще настоящих, «больших», планет. Самый крупный астероид, Церера, имеет около 950 километров в диаметре: это всего в 13 раз меньше, чем у Земли, и в 3,5 раза меньше, чем у Луны. А диаметром больше 100 километров могут похвастать еще две сотни астероидов.
Больше всего астрономов интересуют те астероиды, которые способны подойти достаточно близко к Земле. Эти «околоземные объекты» — предмет тщательного наблюдения НАСА и других космических агентств. В январе 1995 года их было известно всего три сотни, а в июне 2013-го торжественно объявили об открытии десятитысячного.
Еще в 1998 году американский конгресс вписал поиски «околоземных объектов» отдельной строкой в государственный бюджет США. С тех пор в игру включились несколько научных центров, разбросанных по всему миру. Самые плодовитые — Обзор Каталина (телескопы установлены в США и Австралии) и система телескопов на Гавайях. По оценкам астрономов, уже год назад 90 процентов «околоземных объектов» крупнее километра в диаметре были открыты и описаны. Не внесенными в список остаются считанные десятки.
Траектория каждого из известных просчитана на многие годы вперед — и только 1410 признаны «потенциально опасными»: они могут подойти к Земле ближе чем на семь миллионов километров и имеют больше 150 метров в диаметре. Однако ни одного «околоземного объекта», у которого больше одного шанса из тысячи врезаться в Землю, в списке нет. Значит, не о чем беспокоиться? Как бы не так.
Идиллическую картину космоса, где все риски просчитаны, прежде всего портит эффект Ярковского, описанный больше ста лет назад — задолго до того, как наука всерьез занялась астероидной угрозой. В 1900 году инженер-железнодорожник из Петербурга, увлекавшийся в свободное время астрономией, выдвинул идею: небесные тела могут сбиться с пути из-за того, что Солнце греет их только с одной стороны.
Тепло, отдаваемое нагретой частью космического камня в космос в виде инфракрасного излучения, работает как реактивный выброс и уводит камень в сторону. В 2003 году Лаборатория реактивного движения НАСА с помощью радаров подтвердила, что так и есть: всего за 12 лет наблюдений 530-метровый астероид 6489 Голевка уклонился от расчетной орбиты на целых 15 километров.
Что мешает взять и включить эффект Ярковского в уравнения для прогнозирования орбиты? Дефицит данных: астрономы не знают, например, быстро ли крутится астероид вокруг собственной оси или какого цвета его поверхность. Когда система мониторинга замечает очередной опасный объект, это просто яркая точка на дисплее компьютера — и только. Самые мощные телескопы бессильны добавить к ее описанию новые детали, если до астероида 100 миллионов километров, а его собственный диаметр — 100 метров. Это все равно что пытаться прочесть отдельную букву в журнале, забытом на столике в кафе, разглядывая его с борта Международной космической станции.
Если с Земли ничего не видно, остается снаряжать экспедицию. В 1996 году НАСА отправило беспилотный зонд «Шумейкер» к астероиду 433 Эрос: тот числится первым в списке «околоземных объектов», открытых астрономами. Вытянутый 34-километровый камень, форму которого одни ученые сравнивают с картофелиной, а другие — со стручком арахиса, каждый 81 год подходит к Земле на расстояние в считанные миллионы километров и становится ярче планеты Нептун. Весит он примерно столько же, сколько и Чиксулубский астероид, убивший динозавров.
Сюрпризом для ученых стало даже то, что это монолитная глыба, а не нагромождение обломков. Постоянные столкновения астероидов друг с другом должны дробить их на части. Однако поскольку процесс происходит в пустоте, где падать некуда, взаимное притяжение в конце концов собирает обломки обратно в единое целое. Видимая в телескоп куча каменной крошки, удерживаемая еле ощутимой силой гравитации, ничем не отличается от монолита.
Именно такую «груду мусора» обнаружил японский зонд «Хаябуса» (по-русски «сапсан»), который в мае 2005 года исследовал астероид 25143 Итокава. Впервые в истории зонд собрал с поверхности несколько микроскопических частиц и доставил их на Землю. Химики заявили, что вещество провело на поверхности небесного тела слишком мало времени — всего восемь миллионов лет. Значит, раньше оно было спрятано в недрах другого астероида, который в результате неизвестного космического инцидента развалился. А Итокава образовалась из его обломков.
Астероид-груда не в пример опаснее астероида-монолита — как бомба, начиненная болтами, опаснее пули. Стоит раскрутить «груду» как следует, и камни полетят в разные стороны — каждый по своей непредсказуемой траектории. За раскрутку отвечает особая разновидность эффекта Ярковского, ЯОРП-эффект. Команда астрономов из Чехии, Великобритании и США выяснила: если астероид делает за час пять оборотов вокруг собственной оси, то благодаря ЯОРП-эффекту может превратиться во взбесившуюся центрифугу, крутящуюся со скоростью 180 оборотов в час. Малую планету, на примере которой это было показано, даже переименовали в честь этого исследования — сейчас она называется 54509 ЯОРП.
Вообразим, что массивный астероид летит прямым курсом к Земле. Столкновения не избежать. И в мешок ро-бота-перехватчика он тоже не помещается. Какие методы борьбы есть у ученых в запасе? Самые разные — от термоядерной боеголовки до пейнтбольного ружья. Еще в 2007 году НАСА разоорало оолыпинство из них в докладе для Конгресса США.
Казалось бы, термоядерная бомба в сотню мегатонн — универсальный ответ на все угрозы. Мощный взрыв — и обломки разлетаются во все стороны. А после этого собираются в «груду мусора» и по-прежнему летят навстречу Земле. Возможно, не свернут с пути только некоторые — но теперь это уже не одна десятикилометровая глыба, а десяток камней диаметром километр.
«Пейнтбольный» сценарий имеет один общий пункт с термоядерным: тоже требует стрельбы. Но не ракетами с ядерной боеголовкой, а шарами с краской. Достаточно побелить астероид с одной стороны — и Солнце возьмет на себя работу буксира: давлением света уведет камень с опасного пути. Но остается масса неясного. Например, сколько краски уйдет на пятно размером с футбольное поле? Сначала эту цифру нужно умножить на стоимость доставки одного килограмма груза в космос (десятки тысяч долларов). Потом задаться вопросом — сильно ли поможет давление света, если астероид открыли вчера, а столкновение намечено на послезавтра?
Чем меньше камень — тем меньше времени он оставляет на размышления, потому что обнаружить небольшие небесные тела удается только на подлете к Земле. Единственный метеорит, падение которого было предсказано заранее, — это 80-тонный 2008 TC3, взорвавшийся 7 октября 2008 года в Нубийской пустыне в Судане. Астроном Ричард Ковальски внес его в списки за 20 часов до входа объекта в атмосферу. Наверняка шансы быть замеченным имелись и у Челябинского метеорита весом десять тысяч тонн, не будь астрономы увлечены ожиданием другого «околоземного объекта» похожих размеров. В тот же день астероид под названием 2012 DA14 пролетел всего в 28 тысячах километров от Земли — ближе, чем проходят орбиты большинства спутников связи.
Но кроме астероидов в космосе полно экзотических — и опасных — тел, встречу с которыми никак не предскажешь. Астрофизики считают, что с первых минут после Большого взрыва космос буквально наводнен микроскопическими черными дырами, вот только где их искать, никто не знает. Микроскопические — это про масштаб, но не про массу. Дыра размером с бактерию может весить сотни миллионов тонн. Слово «черная» тоже не вполне аккуратно описывает ситуацию: такие объекты должны испускать яркое излучение Хокинга — но что такое бактерия, даже яркая, если смотреть на нее с расстояния в миллион километров? Главное отличие от астероида в том, что такая черная дыра запросто может пробить насквозь Землю и даже Солнце — как пуля, попавшая в снеговика.
Двое астрофизиков из Принстона и Университета Нью-Йорка предложили способ узнать, часто ли пули этого сорта свистят над головой. Астрономы любят метафору «космического тира», где небесные тела-мишени развешены бок-о-бок. Согласно этой метафоре, чтобы выяснить частоту попадания метеоритов в Землю, достаточно сосчитать кратеры на Луне — плотность космического обстрела примерно одинаковая. А для мониторинга микроскопических черных дыр полезно следить за Солнцем — оно тоже мишень. Как только крошечная черная дыра попадет в него, спектр светила на долю секунды изменится.
И тогда к нашим страхам официально прибавится еще один.
(с) Борислав Козловский