Как защитить Землю от астероидов?

Со школьной парты мы знаем, что появление на небе комет с их роскошными длинными хвостами люди считали предвестием всевозможных бедствий или даже скорого конца света. В религиозном мировосприятии внешний космос выглядел как рационально устроенное пространство, сконструированное богами или единым Творцом, поэтому нарушение привычного движения светил казалось предупреждением о грядущих переменах.

Одним из первых физическую природу комет попытался объяснить греческий философ Аристотель, полагавший, однако, что они представляют собой атмосферные явления. Римский мыслитель Сенека Младший, живший в I веке, поставил под сомнение гипотезу Аристотеля, указав, что на движение комет в таком случае влиял бы ветер, чего не наблюдается. Сенека Младший предположил, что они прибывают из «верхних областей» космоса, а над Землёй достигают нижней точки своей орбиты. В эпоху Возрождения, когда астрономия обрела статус естественной науки, было окончательно признано, что кометы — это небесные тела, которые крайне редко приближаются к нашей планете.

В частности, датский астроном Тихо Браге измерил параллакс Большой кометы 1577 года (C/1577 V1) и установил, что она находилась на дистанции, как минимум в четыре раза превышавшей расстояние до Луны. В 1687 году Исаак Ньютон математически показал, что кометы должны двигаться по параболическим орбитам, притом они представляют собой компактные тела, а их хвосты — это потоки пара, вырывающиеся из твёрдого ядра под воздействием солнечного нагрева.

В 1705 году английский астроном Эдмонд Галлей применил метод Ньютона к 23 кометам, которые появлялись в небе в период с 1337 по 1698 год. Учёный установил, что у трёх из них, замеченных в 1531, 1607 и 1682 годах, очень похожие орбитальные элементы, а отклонения можно объяснить гравитационным влиянием Юпитера и Сатурна — получалось, что все три наблюдения связаны с одной и той же кометой. На основании расчётов Галлей предсказал, что она снова приблизится к Земле в 1758 или в 1759 году. Когда комета действительно вернулась, её назвали в честь самого астронома.

К середине XVIII века природа комет прояснилась, и учёные начали выдвигать гипотезы об их происхождении. В частности, философ Иммануил Кант предположил, что они образовались вне формирующейся планетной системы из материала первичного облака. Много позже, в ХХ веке, учёные уточнили, что кометы в основном состоят изо льда, содержащего относительно небольшое количество пыли и камней. Но ещё раньше стало понятно, что его испарение может сильно изменить траекторию кометы, из-за чего она направится к Земле.

Осмысление новых представлений о происхождении и природе комет позволило постепенно признать, что предки были не слишком далеки от истины, когда воспринимали появление этих небесных тел как угрозу жизни на Земле. Например, английский теолог Уильям Уистон в 1711 году высказал идею, будто бы Большая комета 1680 года (C/1680 V1) имеет периодичность 574 года, поэтому ответственна за Всемирный потоп.

Наиболее ранним художественным произведением, в котором говорится, что комета может представлять опасность, считается новелла Эдгара По «Разговор Эйроса и Хармионы» (The Conversation of Eiros and Charmion, 1839). Она была написана под влиянием очередного популярного предсказания о скором конце света, сделанного нью-йоркским проповедником Уильямом Миллером. В новелле рассказывается, как в результате падения кометы на Землю вспыхнула атмосфера, что привело к мучительной смерти всего живого на планете.

Отец научной фантастики Жюль Верн тоже не обошёл тему комет стороной, однако смотрел на гипотетическую угрозу оптимистичнее. В романе «Гектор Сервадак» (Hector Servadac, 1877) он описывал столкновение нашей планеты с кометой Галлия (именно так, не Галлея!), которая «утащила» за собой в космос часть земной поверхности, водного пространства и атмосферы. Вместе с ними в полёт отправились и некоторые люди, оказавшиеся поблизости от места удара. Когда через два года комета вернулась обратно, невольным межпланетным путешественникам удалось спуститься с неё на Землю при помощи самодельного монгольфьера.

Другой мрачный сценарий предложил французский популяризатор астрономии Камиль Фламмарион в футурологическом романе «Конец мира» (La Fin du monde, 1894). Он полагал, что в XXV веке произойдёт столкновение с большой кометой, которое вызовет глобальный катаклизм: газ кометы смешается с земным воздухом, из-за чего многие задохнутся, а сама она развалится на огромные «болиды», разрушающие города. Впрочем, человечество, согласно Фламмариону, всё равно уцелеет и будет развиваться ещё 10 миллионов лет.

«Конец мира» был оперативно переведён на русский язык, неоднократно переиздавался и послужил, вероятно, источником вдохновения для русского писателя, выпустившего роман «Борьба миров» (1900) под псевдонимом Н. Н. Холодный. В ироничной манере он описывал, как к Земле приближается комета, которая, согласно расчётам, уничтожит Санкт-Петербург. В то же время столичные обыватели продолжают вести привычный образ жизни, не обращая внимания на опасность до тех пор, пока угроза не становится совсем очевидной. Тогда и начинается паническое бегство из города.

Высказал свои соображения и Герберт Уэллс в романе «В дни кометы» (In the Days of the Comet, 1906). Писатель полагал, что если наша планета окажется в кометном хвосте, то изменится состав земной атмосферы, и это вызовет неожиданные последствия: психика людей станет иной, они избавятся от низменных страстей и начнут строить новое справедливое общество.

Постепенно научно-популярные и фантастические книги укрепляли в умах людей мысль о том, что когда-нибудь кометы неизбежно и серьёзно повлияют на развитие человечества

Идея эта укоренилась глубоко, что подтверждается паникой, охватившей общество в 1910 году, когда в очередной раз появилась комета Галлея. Она сблизилась с Землёй настолько, что 18 мая планета прошла сквозь её хвост. Поскольку ранее благодаря спектральному анализу учёные установили, что в составе хвоста кометы присутствует ядовитый газ циан, журналисты заявили, что мир находится под угрозой отравления. Поэтому возник ажиотажный спрос на противогазы, а в продаже появились «противокометные таблетки» и «противокометные зонтики». Хотя учёные, включая упомянутого Фламмариона, заявили, что хвост сильно разрежён и не может повредить атмосфере, метеорологи всё-таки собрали необходимые пробы и, конечно, никаких аномалий не обнаружили.

С появлением фантастического кинематографа тему кометной угрозы начали затрагивать и в экранизациях. В апреле 1916 года вышел немой фильм «Конец света» (Verdens Undergang) датского режиссёра Августа Блома; в картине было показано, как пролетающая близко к Земле комета вызвала в мире стихийные бедствия и социальные волнения. На фоне событий Первой мировой войны фильм пользовался популярностью. В частности, он произвёл большое впечатление на французского режиссёра Абеля Ганса, который в январе 1931 года выпустил свою первую звуковую киноленту «Конец мира» (La Fin du monde), основанную на романе Фламмариона.

Чтобы разнообразить сюжетные коллизии, фантасты стали вводить в повествование и другие небесные тела. Например, в фильме «Когда миры столкнутся» (When Worlds Collide, 1951) нашей планете угрожает блуждающая звезда Беллус, а в киноленте «Метеор» (Meteor, 1979) — огромный астероид Орфей, сошедший со стабильной орбиты. Примечательно, что в последнем фильме есть ссылка на проект «Икар», разработанный весной 1967 года студентами Массачусетского технологического института, — они предлагали направить к опасному астероиду шесть ядерных боеголовок мощностью 100 мегатонн каждая.

Вообще, с развитием практической космонавтики идеи о том, чтобы с помощью больших ракет с атомными зарядами предотвращать столкновения Земли с небесными телами, стали обсуждаться чаще. Примером воплощения таких идей на экране может служить телевизионный художественный фильм «Огонь в небе» (A Fire in the Sky, 1978): в нём комету, которая через несколько дней должна упасть в Аризоне, пытаются сбить с курса именно таким способом, но план оборачивается провалом, и она всё-таки падает, разрушая города и убивая тех, кто не успел эвакуироваться.

Однако время шло, и кометная угроза, оказавшись на периферии внимания публики, стала восприниматься как нечто малосущественное. Ситуация коренным образом изменилась в июле 1994 года, когда фрагменты кометы Шумейкеров — Леви 9 (D/1993 F2) на скорости 64 километра в секунду вошли в атмосферу Юпитера. Учёные с волнением наблюдали за чудовищными вспышками, которые сопровождали столкновение. В космос взметнулся столб раскалённых газов высотой 3000 километров. Самый большой фрагмент кометы, обозначенный G, упал на планету-гигант 18 июля, и через несколько часов в её атмосфере возникло тёмное пятно диаметром 12 000 километров (что близко к диаметру Земли), а энерговыделение составило 6 миллионов мегатонн (что в 750 раз больше всего ядерного потенциала, накопленного на Земле). Всем, кто следил за катастрофой, стало ясно, что столкновение любого из фрагментов кометы с Землёй привело бы к мгновенной гибели всего живого на нашей планете. Пугало также и то, что комету заметили всего за год до её падения на Юпитер. То есть, если бы она направлялась к Земле, человечество не успело бы технически подготовиться к отражению угрозы.

Публика, пресса и астрономы вновь начали обсуждать проблему астероидно-кометной опасности. В копилку добавилось мнение видных палеонтологов о том, что динозавры, вероятно, вымерли в результате глобальных климатических изменений, вызванных падением крупного астероида на полуострове Юкатан около 65 миллионов лет тому назад — там образовался ударный кратер Чиксулуб.

На возникший спрос ожидаемо откликнулись фантасты и кинематографисты. Первой ласточкой стал телевизионный фильм «Внутри скалы» (Within the Rock, 1996), получивший в российском видеопрокате название «Тайна астероида». В нём к Земле быстро приближается сферический астероид Дитя Галилея; военные готовы уничтожить его с помощью ракет, однако учёные считают, что разумнее послать туда горнопроходческую бригаду, которая пробурит туннели к центру астероида и организует направленные взрывы. Следом вышел трёхчасовой мини-сериал «Астероид» (Asteroid, 1997), где люди пытаются сбить две космические глыбы, которые падают на Землю, истребителями противовоздушной обороны, снабжёнными мощными лазерами.

В 1998 году на пике интереса к теме вышли сразу два блокбастера: «Столкновение с бездной» (Deep Impact) и «Армагеддон» (Armageddon). В первом фильме, снятом Мими Ледер, человечеству угрожает комета Вульфа — Бидермана, и её решено уничтожить с помощью ядерных боеголовок, которые должен доставить межпланетный корабль «Мессия». Во второй киноленте — режиссёром её стал Майкл Бэй — нашей планете угрожает целый рой космических глыб разной величины, и самая большая из них, «размером с Техас», через 18 дней уничтожит всё живое. Её можно взорвать, но чтобы сделать это наиболее эффективно, группа опытных нефтяников должна пробурить в ней шахты и разместить заряды на определённой глубине.

Следом за фантастами проблемой занялись популяризаторы науки — один за другим начали выходить документальные фильмы:

Все они сняты по общему шаблону: сначала зрителю рассказывают, как его предки боялись комет и метеоров; затем демонстрируют ударные кратеры, не забыв упомянуть о вымерших динозаврах; после чего переходят к комете Шумейкеров — Леви 9, показав, к каким последствиям приведёт столкновение Земли с небесным телом. В финале обычно звучит зловещий вывод, который в «Армагеддоне» был вынесен в эпиграф: «Такое случалось раньше. Такое случится снова. Вопрос лишь в том когда».

Активная популяризация произвела ожидаемый эффект — о том, что необходимо создать технические средства для предотвращения угрозы, заговорили во всём мире, причём на самых разных уровнях, включая политический истеблишмент.

В 1998 году в NASA была учреждена Служба отслеживания околоземных объектов (Near Earth Object Observation Program). В ней ведущие американские астрономы, используя крупнейшие телескопы, орбитальные обсерватории и военные радары, совместно работают, чтобы находить и изучать малые тела Солнечной системы, которые пересекают или могут когда-нибудь пересечь орбиту Земли. Кроме того, существует программа «Космическая стража» (Spaceguard) — в её развитии участвуют наблюдатели и обсерватории по всему миру.

Количество «угрожающих» объектов исчисляется тысячами, однако сейчас твёрдо установлено, что реальную опасность представляет только один из них — астероид (99942) Апофис массой около 60 миллионов тонн. Астрономы предсказали, что вероятность столкновения Апофиса с нашей планетой достигнет значимой величины 13 апреля 2029 года. Впрочем, это вовсе не означает, что оно неизбежно: согласно расчётам, минимальное расстояние при сближении составит 38 000 километров. Если же столкновение всё-таки произойдёт, то и тогда конца света не случится: энерговыделение составит около 1200 мегатонн, что Земля способна выдержать.

Тем не менее опасность, исходящая от Апофиса, побуждает специалистов предлагать различные идеи, чтобы её устранить. В 2007 году Планетарное общество (The Planetary Society) объявило конкурс с призовым фондом в 50 000 долларов за разработку беспилотного космического аппарата, который будет лететь рядом с Апофисом, проводя точные траекторные измерения, и установит, произойдёт столкновение с Землёй или нет. В результате победил проект «Форсайт» (Foresight): небольшой простой зонд отправится к астероиду, выйдет на орбиту с ним в центре и проведёт спектральный анализ его поверхности. Через месяц исследований зонд продолжит полёт рядом с Апофисом на расстоянии 2 километров, используя лазерную локацию для слежения.

Далее возможны варианты. Если будет доказано, что астероид неизбежно столкнётся с Землёй, в его сторону направят перехватчик. Космическое управление NASA подготовило проект «Колыбель» (Cradle) — создало аппарат, разделяющийся на шесть частей, с ядерными боеголовками В83 мощностью 1,2 мегатонны каждая. Рентгеновские и гамма-лучи, нейтроны, полученные от взрывов, превратят часть поверхности Апофиса в расширяющуюся плазму. Она создаст реактивную силу, которая уведёт астероид с опасной траектории.

Впрочем, ядерные взрывы хоть и эффектны, но не слишком эффективны. Куда надёжнее выглядит проект астронавтов Эдварда Лю и Стэнли Лава: они предложили использовать «гравитационный трактор» — большой беспилотный корабль, который приблизится к астероиду и зависнет над ним на сравнительно небольшой высоте, после чего включит электроракетные двигатели и начнёт медленно ускоряться. Апофис станет смещаться вслед за «трактором» — за счёт силы гравитационного взаимодействия между ними. Нужно лишь регулировать силу тяги так, чтобы корабль не улетел прочь. Хотя сила притяжения будет чрезвычайно мала, по расчётам, «трактор» массой 20 тонн способен увести астероид с опасной траектории всего за год буксировки.

Есть и другая идея: Шэнпин Гун и его коллеги из Университета Цинхуа в Пекине установили, что для изменения траектории Апофиса достаточно найти момент, когда он приблизится к гравитационной «замочной скважине» — месту в пространстве, где на движение астероида в значительной степени влияет притяжение Земли. Тогда достаточно будет отправить к Апофису простую «болванку», разогнав её с помощью солнечного паруса до относительной скорости 90 километров в секунду, — удара должно хватить, чтобы астероид вышел на орбиту, где никогда не возникнет опасность его столкновения с нашей планетой.