О ДРОБЛЕНИИ АСТЕРОИДОВ ЯДЕРНЫМИ ВЗРЫВАМИ

Танаков З.В. , Шиберин И.В. , Верещага А.Н. , Новиков С.А.

СарФТИ МИФИ, г. Саров


В последнее время серьезное внимание уделяется проблеме предотвращения столкновения Земли с астероидами и кометами. Это связано с осознанием возможных катастрофических последствий для Земли таких столкновений, которые не настолько редки, чтобы их можно было игнорировать.

Места известных падений астероидов на поверхности суши нашей планеты показаны на рис.1

Одним из известных событий такого рода в нашем столетии было падение Тунгусского метеорита в 1908 году, которое по оценке сопровождалось выделением энергии около десяти Мт ТЭ (миллионов тонн тротилового эквивалента). В 1968 году была гипотетическая опасность столкновения Земли с астероидом Икар размером около 1 км, который периодически проходит очень близко от Земли (6-7 млн км). В 1989 году астероид диаметром 800 м пересёк орбиту нашей планеты  в опасной для нее близости,— Земля была на месте пересечения орбит всего за шесть часов до прихода астероида.

  Рис. 1

Столкновения с крупными астероидами представляют большую опасность для нашей планеты. Так астероид радиусом 100 м, движущийся со скоростью 30 км/с, имеет кинетическую энергию около миллиарда тонн ТЭ. В населенной местности последствия падения этого астероида были бы катастрофическими.

Наиболее предпочтительным с точки зрения экологии является отклонение ядерным взрывом траектории движения астероида от Земли на безопасное расстояние [1-3].

Настоящий доклад посвящен оценкам мощности ядерного взрыва, необходимой для предотвращения экологически опасного столкновения астероида с Землей путем отклонения его траектории на безопасное расстояние от Земли или его разрушения и рассредоточения осколков.

Рассматривается следующая модель перехвата.

Астероид и Земля движутся прямолинейно в одной плоскости. В этом приближении данные о коррекции траектории астероида могут рассматриваться, как линейные поправки к его кеплеровской орбите.

Вектор корректирующего импульса при взрыве проходит через центр масс астероида, воздействие не приводит к его закрутке.

Для определенности принимается, что ядерный взрыв на поверхности астероида является контактным, сведения о его воздействии взяты из монографии [1]. При необходимости данные, приведенные в [4], позволяют распространить полученные результаты на случаи заглублённого взрыва или взрыва около астероида.

Проблему предотвращения столкновения астероида с Землей можно представить в двух ситуациях.

Орбита астероида известна, столкновение прогнозируется заранее (например, за несколько его орбитальных периодов), и имеется возможность заблаговременно предпринять действия по его перехвату.

В другой ситуации астероид обнаруживается неожиданно на небольших расстояниях от Земли, и меры по его перехвату приходится принимать в условиях ограниченного ресурса времени. Ниже приводятся результаты оценок необходимой мощности ядерного взрыва для этих двух ситуаций.

Из рис.2, в частности, следует, что энергия, необходимая для отклонения траектории астероида, как целого объекта, на безопасное расстояние, на порядки превышает энергию, достаточную для его разрушения. При разрушении астероида его фрагменты (все или частично) могут упасть на земную поверхность. В связи с этим ниже приводятся оценки энерговыделения ядерного взрыва, необходимого для решения задачи нейтрализации астероида: отклонения траектории всего скопления осколков астероида или диспергирование астероида на достаточно мелкие фрагменты и рассеивание их при падении на Землю по достаточно большой площади.

Оценки получены на основе использования концепции фрагментации, изложенной в работах [5,6]. В качестве экологически приемлемой принята плотность выделенной при падении астероида энергии, сравнимой с тепловым энерговыделением солнечной радиации на единице поверхности Земли в течение суток.

Зависимость необходимого энерговыделения от времени до столкновения астероида с Землей для экологически приемлемого рассредоточения фрагментов падения показана на рис.3 Пунктиром показан размер фрагментов с учетом потерь энергии на разрушение.

Литература

  1. Solem J. Interception of comets and asteroids on collision course with Earth// J. of Spacecraft and Rockets. 1993. Vol.30, №2, p.222-228.

  2. Верещага А.Н., Заграфов В.Г., Шаненко А.К. Оценка мощности ядерного взрыва, необходимой для изменения траектории астероида// Вопросы атомной науки и техники. Сер. Теоретическая и прикладная физика. 1994/1995. Вып. 3/1. С. 3-8.

  3. Верещага А.Н., Заграфов В.Г., Шаненко А.К. Использование ядерных взрывов для перехвата опасных космических объектов// Тез. докл. межд. конф. «Космическая защита Земли-96»(SPE-96). 23-27 сентября 1996 г., г. Снежинск(Челябинкс-70). С.82.

  4. S. Glasston,  P. Dolan. The effects of nuclear weapons.// U.S. Government Printing Office. 1977. P. 213-734. V. 1. P. 253-257.

  5. Grady D.E. Local inertial effects in dynamic fragmentation// J. Appl. Phys. 1982. Vol.53. P.322-325.

  6. Glenn L.A., Chudnovsky A. Strainenergy effects on dynamic fragmentation// Ibid. 1986. Vol. 59(4). P.1379-1380.

  7. Академик Сахаров. Научные труды. М.: Центрком, 1995. С.514.