Астероидная опасность

1.

Работу выполнил ученик 5 г класса
ГБОУ СОШ №1981
ЕФРЕМОВ ИЛЬЯ
Руководитель Антонова А.Л.
Консультант Козеева Е.В.

2.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ – Анализ результатов по данной проблеме и
создание проекта по защите Земли от опасных космических
объектов.
ЗАДАЧИ РАБОТЫ:
- Изучение литературы о структуре и состоянии Солнечной
системы
- Изучение данных по проблеме астероидной опасности
- Изучение вариантов безопасности Земли от столкновения
с астероидами
- Выявить систему наиболее опасных для Земли астероидов
- Создание презентации по выбранной теме и теста по
данной проблеме

3. Что такое астероиды?

Было обнаружено около 2000 астероидов, многие из
них представляют собой огромные каменные глыбы. В
прошлые века считали, что это остатки исчезнувшей
планеты, располагавшейся между Марсом и Юпитером,
хотя и отмечали, что астероиды состоят из материалов,
отличных от тех, из которых состоят планеты.
Астероиды – это тела, имеющие диаметр между 100 и
1000 километров, удерживающихся между собой с
помощью гравитации.
По сравнению с планетами и спутниками эти размеры
малы. Астероиды встречаются между планетами и
следуют по своим орбитам.
Первый астероид был открыт в 1801 году итальянским
астрономом Джузеппе Пьяцци, который считал, что
открыл комету.
К настоящему времени изучено свыше 3200
астероидов.

4. Главный пояс астероидов

Когда формировался протопланетный диск, он имел неравномерную
плотность. Ближе к центру он был разреженным, потом шёл плотный
участок, а край снова был разреженным. Поэтому расстояния между
планетами получилось разными: чем ближе к Солнцу, тем теснее
расположены планеты. Пространство между Марсом и Юпитером
оказалось слишком большое. Там должна была находиться по
подсчетам астрономов еще одна планета, но ее не было. И вот в 1801г.
итал. астроном Джузеппе Пиацци открыл в этом пустом поясе
небольшое тело, которое назвали астероидом Церера. В 1802г. нем.
астроном Г.В. Ольберс открыл примерно на том же расстоянии от
Солнца еще одни астероид- Палладу. А дальше открытия посыпались
еще больше. Оказалось, что между Марсом и Юпитером расположился
целый пояс малых планет- Главный пояс астероидов. Сейчас их
известно несколько тысяч. Пояс астероидов содержит как крупные
обломки, так и мелкие (от 10-90м до 1мм). Орбиты астероидов не такие
правильные, как планетные, они значительно выходят за плоскость
эклиптики, многие сильно вытянуты, так что время от времени
астероиды пролетают довольно близко от Земли.
Крупнейшим астероидом является Церера (диаметр 900 км), далее
идет Паллада с диаметром примерно 520 км. Уже известно более 10000
астероидов. При открытии астероидов присваивают номера: первые
четыре цифры-это год открытия, а буквы обозначают класс по
химическому составу.

5. Главный пояс астероидов (продолжение)

Формы астероидов могут быть различными, крупные
астероиды бывают круглыми, сферическими, а иногда и
гантелеобразными. Приблизительно 17% астероидов имеют
спутники. Например, астероид Ида имеет спутник Дактиль.
Современные исследования показали, что астероиды
различаются по химическому составу, поэтому говорят о
каменных, углистых и металлических астероидах.
Известны астероиды, орбиты которых выходят далеко за
пределы Главного пояса, например, Гидальго или Икар,
который входит даже внутрь орбиты Меркурия и пролетает
между Меркурием и Солнцем.
Астроном Ольберс предположил, что астероиды между
Марсом и Юпитером представляют собой обломки
распавшейся планеты. Ее назвали Фаэтоном-по имени героя
древнегреческого мифа, который погиб, который попытался
проехать по небу в колеснице своего отца, Гелиоса-солнца.
Колесница разбилась на множество маленьких кусочков.
Согласно гипотезе Ольберса, под действием сил притяжения
со стороны солнца и планет-гигантов или вследствие
столкновения с большим небесным телом Фаэтон распался на
множество кусочков, продолживших движение по орбите
погибшей планеты. Но эта гипотеза оказалось неверной. На
самом деле Главный астероидный пояс-это куски

6.

7.

8.

9. Фотографии астероида Веста, полученные зондом Dawn

10. Веста- слева, Церера - справа. Зонд Dawn, стартовавший в 2007 г. (на фото)

11.

Астероидная опасность существовала всегда. И Земля
подвергалась уже атаке метеоритов и астероидов. Так,
например, в 1908 году в бассейне р. Подкаменная
Тунгуска прогремел оглушительный взрыв. Яркая
вспышка света была видна за сотни километров.
Взрывная волна обрушила в близлежащем селении
несколько домов, буквально снесла тайгу на огромной
территории. Очевидцы наблюдали , как по небу летело
нечто огромное и светящееся. Слышался мощный гул.
Огромный шар вскоре превратился в огненный столб
высотой 20 км, а когда он исчез, появился вначале дым,
а потом огромная туча. Деревья были повалены по кругу
места взрыва диаметром более 60 км., а у уцелевших
деревьев были срезаны ветви, стояли только стволы,
похожие на телеграфные столбы. Однако не было
найдено никаких обломков небесного тела, скорее всего
метеорит состоял из рыхлого снега, превратившегося в
пар еще на высоте 10 км, п повалила лес его упавшая на
Землю ударная волна.
Но на этом месте удара мог бы оказаться целый город,
и тогда жертв было бы очень много.

12. Место падения Тунгусского метеорита

13. Вот как выглядит это место сегодня…

14. Последствия

Крупные небесные тела представляют наибольшую,
хотя и весьма редкую, угрозу. Самые мелкие тела
угрозы не представляют, даже если они часто
сталкиваются с Землёй. Космические тела размером до
10 метров входят в атмосферу Земли примерно раз в
год, до 30 м - раз в десять-двадцать лет. Тела в
характерном «Тунгусском» диапазоне падают в среднем
раз в 100-300 лет. В результате входа
высокоскоростного тела и последующего его
взаимодействия с атмосферой, твердой или жидкой
поверхностью Земли происходит мгновенное выделение
большого количества энергии. Взрыв может быть
воздушным - та же Тунгуска, но может и образовать на
Земле кратер. Это зависит от размеров, а также
физических и химических свойств ударника; скажем,
железные тела «выживают» гораздо лучше, они
гораздо устойчивей к взаимодействию с раскалённой
атмосферой.

15.

Крупные астероиды размером более 100 метров,
вызывают региональную катастрофу. Серьёзные
повреждения происходят на территориях размерами
порядка нескольких сотен километров. Километровые и
более чем километрового размера тела падают
сравнительно редко - скажем, для тел размером около 1
км раз в 600 тысяч лет, но вызывают глобальные
катастрофы. Где бы они не упали, это почувствует это
весь земной шарик. Ещё более крупные (порядка 10
километров) тела вызывают уже более серьезные
последствия - то, что называется массовыми
вымираниями. 65 миллионов лет назад падение
астероида, в результате которого образовался кратер
Чиксулуб, даже привело к смене геологического периода.
Ученые считают, что в небо взметнулось гигантское
облако пыли, которое надолго закрыло Солнце и не
пропускало к поверхности планеты солнечный свет. В
результате наземная растительность погибла, и
динозавры вымерли от голода.
На сегодняшний день насчитывается около 959
опасных астероидов, которые могут сблизиться с Землёй
на расстоянии менее 7,5 млн. км – это приблизительно 20
расстояний до Луны.

16. Прогнозируемые столкновения

В 2004 году ученые обнаружили опасный астероид, дав
мифологическое название ему Апофис, который по их
подсчетам, влетев в опасную зону в 2029 году, пролетит
всего лишь в 8 грудусах в непосредственной близости с
Землей в 2036 году, приблизительно 13 апреля. Точны ли
расчеты ученых, неизвестно. Потому что велика
погрешность в расчетах. Некоторые уточнения могут быть
сделаны лишь в 2013году. Тогда и можно будет обсуждать
вопрос, какие меры нужно предпринимать. Ученые
предполагают, что данный астероид по размерам меньше,
чем тот , который упал 65 млн.лет назад, вследствие
которого вымерли динозавры. Но столкновение с ним
может привести к катастрофическим последствиям. По
расчетам исследователей, если все–таки Апофис упадет на
Землю, то высвободится 1717 мегатонн энергии и
образуется кратер диаметром 5 км.

17. Вот так может образоваться взрывная волна от падения метеорита

18. Изучение астероидов. Обнаружение и отслеживание их.

19.

Чтобы предотвратить угрозу, необходимо изучать,
определять, выявлять наиболее опасные небесные объекты.
Желательно все эти тела обнаружить, поместить в некий
каталог и внимательно за каждым из них следить - как
двигается это тело, насколько близко оно подойдёт к Земле.
Это не так просто, потому что малые тела наблюдать сложно.
Для этого нужен мощный телескоп. Практически невозможно
и нецелесообразно большой телескоп за сравнительно
короткое требуемое время навести, получить изображение и
обработать информацию. Строят телескопы с большим полем
зрения - скажем, 10 квадратных градусов или даже 15
квадратных градусов. Тогда наблюдают сразу большой
участок неба, и такими участками можно покрыть всё небо
гораздо быстрее. Скажем, телескопы PanSTARRS позволяют
покрывать небо трижды в месяц. Это уже приемлемо. В США
разрабатывается и ещё более мощный, восьмиметровый
телескоп LSST. Первый телескоп серии PanSTARSS уже введён
в работу - сравнительно небольшой, диаметром зеркала 1,8
метра, но широкопольный инструмент с огромной камерой в
1,4 миллиарда пикселей. В современных системах, которые
сейчас разрабатываются, реально важную часть представляют
гигантские детекторы, приёмники излучения и очень мощные
компьютерные системы. Человек не может справиться с такой
работой сам, глазом, как это было в позапрошлом веке.

20. Первый телескоп серии PanSTARSS с разрешением 1,4 млрд пикселей

21.

Сверхмощные компьютерные системы уже без участия
человека просматривают огромные участки неба (в 15
квадратных градусах содержатся миллионы объектов), и
выделяет среди этих звёзд те, которые являются астероидами,
кометами и так далее. Кроме системы слежения нужен и
системный подход к анализу физических и химических
свойств опасных тел. Мало знать, что астероид находится в
данной точке и приближается к нам. Надо ещё знать его
свойства, из чего он состоит. Учеными был отмечен очень
интересный факт - существует очень много астероидов,
которые состоят, грубо говоря, из груды камней. Груда камней
и цельный скальный обломок - это разные астероиды, к
которым в их изучении надо по-разному подходить. Например:
в критическом случае мы решили взорвать угрожающий нам
астероид. Если это груда камней, она разлетится, и получится
эффект сверхтяжёлой массовой пулеобразной бомбардировки,
которая накроет Землю, а в случае большой кинетической
энергии угрожающего тела может даже сорвать с планеты
атмосферу. Если это большой цельный и прочный кусок, он,
по-видимому, отреагирует по-другому - при взрыве,
поверхностном или надповерхностном, частично испарится и
уйдёт куда-то в сторону, а не разлетится на кучу обломков. Вот
для того, чтобы оценить результат воздействия и нужно знать
физические свойства объектов. Для выявления свойств
астероидов и комет опять же используются астрономические
технологии - оптические и радиотелескопы, мощнейшие
радары.

22. Полет на астероид

23.

Так же проводятся исследования астероидов
с помощью космических аппаратов. Таких
космических миссий уже было около десяти, и
они очень важны. Многое уже достигнуто например, посадка японского космического
аппарата «Хаябуса» на астероид Итокава
показала, что и садиться на астероид, и
выходить на орбиту вокруг такого небольшого
тела можно. А ещё 20 лет назад такая задача
была технологически слишком сложной:
нужно очень точно контролировать движение
спутника. На Земле первая космическая
скорость - 8 км/с, а у астероидов размером 20300 м всего лишь 10-15 см/с, и нужно уметь
управлять космическим аппаратом на малых
долях этих скоростей.

24. «Хаябуса» берёт образцы с Итокавы.

25. Противодействие астероидной опасности

26.

Если опасность астероида,
приближающегося к Земле,
велика, здесь необходимы меры
противодействия. К таковым еще в
90-е годы относили, так
называемые, «взрывные»
операции с помощью ядерных
ракет. Однако ученые считают, что
последствия такой операции
опасны, особенно при условии
слабого знания свойства опасных
небесных тел.

27. Один из способов уничтожения опасного для Земли астероида с помощью ядерных ракет

28.

Поэтому в перспективе разумнее воздействовать на
астероиды более мягкими способами, например,
решение об изменении его орбиты. Сделать это можно,
когда космическое тело ещё не слишком близко к Земле.
За неделю или за сутки до столкновения изменять
орбиту поздно. Можно только принять решение об
экстренной акции уничтожения или принять какие-то
меры уменьшения ущерба - например, вывезти людей из
угрожаемой зоны. Если же до столкновения остается
еще 15-20 лет или более, то на таком большом
интервале времени можно реализовать программу
отклонения. Достаточно будет сравнительно
небольшого «толчка», и тело уйдёт с опасной орбиты.
Разрабатываются и существуют несколько способов
изменения орбиты. Не все они являются абсолютно
открыто и в деталях обсуждаемыми, потому что
некоторые применяют военные технологии. Среди тех,
которые обсуждаются наиболее часто - изменение
орбиты с помощью поверхностного или
надповерхностного взрыва.

29.

Есть также техническая идеология сдвига с помощью
двигателя, посаженного на поверхность астероида. Причём
двигатель может быть и слабым. Если он начнёт работу
задолго до предвычисленного столкновения, то хватит даже
сравнительно маломощного электрического двигателя,
работающего, скажем, на энергии солнечных батарей и,
возможно, использующего вещество самого опасного
космического тела. Небольшую тягу скомпенсирует длинный
путь к столкновению. Есть, конечно, и другие идеи. Три года
назад, например, бывшие американские астронавты Эдвард Лу
и Стэнли Лав предложили довольно красивый способ, который
называется «Гравитационный тягач». В основе «тягача»
лежит очень простая вещь: поместим около астероидного
объекта космический аппарат, и включим его двигатели так,
чтобы струи ракетного топлива, грубо говоря, не били по
поверхности астероида. В этом случае аппарат будет пытаться
уйти от астероида и своей слабой гравитацией, подтягивать
астероид к себе. Вот оказалось, что даже этого слабого
воздействия, достаточно, чтобы за 15 лет до сближения с
Апофисом, этим знаменитым астероидом, сделать так, что он
не попадёт в ту опасную зону, где есть «окна», попадание в
которые астероида в 2029 году приведёт к неминуемому
столкновению с Землёй в 2036 году. Если за 15 лет до
сближения в 2029-м году поработать двигателями в течение
нескольких часов, этого может быть достаточно, чтобы
сдвинуть орбиту. Конечно, здесь надо очень точно рассчитать
изменение орбиты, и технологии здесь очень сложные.

30.

Есть и другие способы
изменения орбиты - например,
поставить солнечный парус.
А также были выдвинуты
идеи смещения астероида с
орбиты при помощи его
перекраски, поскольку при
этом изменится количество
отражаемого солнечного света
и разные показатели
теплоотдачи, что приведет к
изменению орбиты астероида.

31. Организации, занимающиеся проблемой противодействия астероидной опасности.

32.

В США такими проблемами занимается
организация NASA, которой выделено
было на изучение и идеи уничтожения
космических опасных астероидов, более
8млн. долларов США. В нашей стране, к
сожалению, данной проблемой не
занимается какой- то соответствующий
орган. Для решения соответствующих
задач, необходимо одобрение со
стороны государства и полное
взаимодействие с ним, а т.ж. с Советом
безопасности, Министерством обороны,
Ран, МИД, МЧС, Роскосмосом. Такие
вопросы должны решаться на
федеральном уровне.

33. Цели и задачи по решению вопросов астероидной опасности в нашей стране.

34.

Из всего вышесказанного мною
необходимо выделить несколько важных
моментов для решения данной проблемы :
Изучать, определять наиболее опасные
небесные тела.
Составлять из них каталог и отслеживать
траекторию их движения.
Изучать физические и химические
свойства выявленных опасных
астероидов.
Разрабатывать и отрабатывать на
практике всевозможные способы
уничтожения или изменения орбит
опасных астероидов.

35.

Для этого в нашей стране и во всем мире необходимы:
Большие инвестиции в науку по изучению таких
небесных тел.
Необходимо создать специальный информационный
космический центр по изучению проблемных небесных
тел.
Наладить надежную систему наблюдения за
космическими объектами, представляющими угрозу
столкновения с Землей.
Прогнозировать более точные расчеты падения
небесных тел на Землю.
Сотрудничать с военными спецслужбами в рамках
реализации программы противодействия астероидов,
потому что только военные имеют большой доступ к
секретной информации по ядерным и иным оружиям
уничтожения.
Налаживать политические отношения со странами и
обсуждать данную проблему на мировом уровне, для
того чтобы в случае критической ситуации действовать
организованно и сообща, не навредив друг другу ,
используя химические и ядерные оружия.

36.

Благодарю за
внимание.