استراتژی سازمان‌های فضایی دنیا برای جلوگیری از برخورد سیارک‌ها به زمین چیست؟

به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان، کشف رموز عالم و دستیابی به اسرار ناشناخته فضا و رویارویی با موجودات فضایی همواره برای دانشمندان و ساکنان زمین جالب بوده است. با گسترش روز افزون علم و فناوری نهاد‌های بین المللی در حوزه هوا و فضا ماموریت‌های جدیدی را برای کشف سیارات، سیارک ها، اجرام آسمانی و سیاهچاله‌ها پیاده سازی و اجرا کردند.

به طبع همان طور که شناخت کامل از فضا می‌تواند هیجان انگیز باشد به دلیل اینکه برای اولین بار است که انسان‌ها با آن‌ها آشنا می‌شوند می‌توانند خطراتی را نیز داشته باشند. هیچ معلوم نیست شاید سیارک ها واقعا دارای ویژگی‌هایی باشند که ما انسان‌ها نتوانیم با فناوری‌هایی که داریم مقابل آن‌ها قرار بگیریم.

این اجرام آسمانی در بیشتر موارد خطری برای کره زمین ندارند چون فقط از کنار جو سیاره زمین عبور می کنند و پاره ای از مواقع، بعضی از آن ها دارای مواد معدنی و آهنی هستند که اگر علم بتواند دستگاه های پیشرفته تری را بسازد شاید بتوان این منابع ارزشمند را به زمین منتقل کرد اما نکته حائز اهمیت این است که همواره باید مراقب سیارک ها باشیم و آن ها را رصد کنیم.  دانشمندان جهان با مشاهده یک سیارک که در ۳۰ ژوئن ۱۹۰۸ بر فراز سیبری در روسیه منفجر شد، روز سیارک را در پایان ماه ژوئن گرامی می‌دارند.

این جرم عظیم از فضا میلیون‌ها درخت را سوزاند، هزاران گوزن شمالی را کشت و صد‌ها شیشه را خرد کرد. در فوریه سال ۲۰۱۳ نیز یک سیارک بر فراز چلیابینسک روسیه منفجر شد. انفجار حاصل از موج این سیارک پنجره‌ها را تقریباً ۶۰ مایل دورتر شکست و بیش از ۱۲۰۰ نفر به دلیل آسیب دیدگی از شیشه‌های خرد شده و بقایای ساختمان تحت درمان قرار گرفتند. در ۲۱ مارس سال جاری، بزرگترین سیارک که پیش بینی می‌شود در سال ۲۰۲۱ از کنار زمین عبور کند، در فاصله حدود ۱.۲۵ میلیون مایل، یا پنج برابر فاصله زمین تا ماه، در حال نزدیک شدن به سیاره ما است.

سیارک‌ها بقایای سنگی هستند که از شکل‌گیری اولیه منظومه شمسی در حدود ۶ . ۴ میلیارد سال پیش به جا مانده‌اند. تعداد فعلی شناخته شده سیارک‌ها در حال حاضر ۲۲۱ ٬ ۰۶۱ ٬ ۱ است. بیشتر این قلوه سنگ‌های فضایی باستانی را می‌توان در حال چرخش به دور خورشید بین سیاره مریخ و مشتری و در یک کمربند اصلی سیارک‌ها یافت. اندازه سیارک‌ها بین اندازه «وستا» (ٰVesta) یکی از بزرگترین سیارک‌ها با قطر ۵۳۰ کیلومتر (۳۲۹ مایل) تا اجسامی که عرض آن‌ها کمتر از ۱۰ متر (۳۳ فوت) است متغیر هستند. مجموع جرم سیارک‌های کشف شده کمتر از جرم ماه سیاره زمین است.

سیارک‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلفی وجود دارند. بعضی از آن‌ها اجسام جامد هستند در حالی که برخی دیگر توده‌های کوچکتری از خرده‌سنگ هستند که توسط جاذبه به یکدیگر متصل شده‌اند. برای مثال یکی از سیارک‌ها که به دور خورشید بین نپتون و اورانوس می‌چرخد دارای حلقه‌های خاص خود است در حالی که یک سیارک دیگر شش دم دارد.

دانشمندان به طور مداوم سیارک‌های متقاطع زمین را که مسیر‌های آن‌ها مدار زمین را قطع می‌کند و سیارک‌های نزدیک به زمین را که به مدار زمین تا حدود ۴۵ میلیون کیلومتر (۲۸ میلیون مایل) نزدیک می‌شوند و ممکن است با زمین برخورد کنند را کنترل می‌کنند. رادار ابزاری ارزشمند در شناسایی و پایش خطرات احتمالی ضربه است، زیرا با انعکاس سیگنال‌های منتقل شده روی اشیا می‌توان تصاویر و سایر اطلاعات را از بازتاب‌ها به دست آورد. دانشمندان از این طریق می‌توانند اطلاعات زیادی در مورد مدار، چرخش، اندازه، شکل و غلظت فلز یک سیارک به دست آورند.

تأثیرات سیارک‌ها بر زمین چه هستند؟

یک سیارک که قادر به تولید فاجعه برای زمین است باید بیش از ۰٫۴ کیلومتر عرض داشته باشد. محققان تخمین زده‌اند که چنین برخوردی گرد و غباری را در جو ایجاد می‌کند که به طور موثر زمستان هسته‌ای ایجاد کرده و کشاورزی در سراسر جهان را به شدت مختل کند. مقامات ناسا می‌گویند چنین سیارک‌هایی فقط به طور متوسط هر ۱۰۰۰ قرن یک بار به زمین برخورد می‌کنند. سیارک‌های کوچکتری که اعتقاد دارند هر ۱۰۰۰ تا ۱۰ هزار سال به زمین برخورد می‌کنند می‌توانند شهری را ویران کنند یا باعث ایجاد سونامی‌های ویران‌گر شوند. طبق گفته ناسا سنگ‌های فضایی کوچکتر از ۲۵ متر (۸۲ فوت) با ورود به جو زمین به احتمال زیاد می‌سوزند.

جلوگیری از یک فاجعه طبیعی عظیم مانند برخورد سیارک‌ها به کره زمین 

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چگونه می‌توانیم از یک فاجعه طبیعی عظیم مانند برخورد سیارک‌ها به کره زمین جلوگیری کرده و به آن پاسخ دهیم؟ مرکز تحقیقات ایمز ناسا در سیلیکون، این کار را انجام می‌دهد. محققان در حال حاضر با استفاده از شبیه سازی ابر رایانه‌ها در حال کار بر روی چگونگی اندازه گیری تأثیر سیارکی هستند که ممکن است به راحتی و با سرعت به زمین نزدیک شود.

هر روز زمین توسط تعداد زیادی گرد و غبار و ذرات به اندازه شن و ماسه از منظومه شمسی بمباران می‌شود. شهاب سنگ‌ها با ورود به جو زمین می‌سوزند و صدمه کمی وارد می‌کنند یا هیچ آسیبی نمی‌رسانند. ردیابی آن‌ها آسان است و در انفجار‌های درخشان و کوتاه مدت از آسمان شب پخش می‌شوند. نگران کننده‌تر، سیارک‌هایی هستند که بدون توجه از کنار زمین عبور می‌کنند. تشخیص و ردیابی آن‌ها دشوار است، زیرا مشاهده و تشخیص آن‌ها به نور خورشید منعکس شده بستگی دارد.

اکنون توانایی ارزیابی آسیب احتمالی هنگام برخورد سیارک با زمین و برنامه ریزی مراحل مناسب برای کاهش شدت ضربه، به دلیل پیشرفته‌ترین شبیه سازی‌های ضربه و مدل‌های ریسکی که اکنون در ابر رایانه‌های ناسا در حال اجرا است، سریعتر و دقیق‌تر از گذشته انجام می‌شود.

پروژه ارزیابی تهدید سیارک (ATAP)

محققانی که در پروژه ارزیابی تهدید سیارک (ATAP) در بخش فوق پیشرفته ناسا (NAS) در مرکز تحقیقات ایمز کار می‌کنند، از ترکیبی منحصر به فرد از شبیه سازی‌های رایانه‌ای با اطمینان بالا و خطر‌های احتمالی سیارک‌ها برای ارائه تخمین‌های بسیار دقیق از آسیب سیارک استفاده می‌کنند. این قطعات می‌توانند هنگام عبور از جو ایجاد شده به زمین برخورد کنند. دانستن پیش از موعد اندازه و انواع سیارک‌ها نکته مهمی است که باید به آن توجه شود، چون که ممکن است سیارک‌ها به کره زمین صدمه‌ای وارد کنند، پس برنامه ریزی برای بررسی سیارک ها، احتمال وقوع برخورد، تعیین استراتژی‌های کاهش خطر و تصمیمات لازم در برابر بلایا بسیار مهم است.

یکی از چالش‌های اصلی در این تحقیق، محدود بودن داده‌ها به دلیل وقوع نادر برخورد سیارک‌های بزرگ و همچنین عدم قطعیت در تراکم و قدرت انواع مختلف سیارک‌ها است. شبیه سازی با قابلیت اطمینان بالا می‌تواند مفاهیم کلیدی فیزیکی موقعیت سیارک، ورود آن به تمسفر، انفجار هوا (انفجار در نزدیکی جو)، یا برخورد به سطح را مدل سازی کند و تخمین‌های ارزشمند خسارت ناشی از امواج انفجار (موج ضربه و انفجار باد)، تابش، یا حتی سونامی را ارائه دهد.

دونووان ماتیاس، مهندس هوافضا و رهبر تیم ارزیابی ریسک مهندسی ناسا گفت: ابزار‌ها و مدل‌های ارزیابی ریسک برای بهبود پیش بینی مدل سازی شی‌های نزدیک زمین (NEO) در حال توسعه است. " آنچه در مورد تجزیه و تحلیل ما منحصر به فرد است این است که ما می‌توانیم بسیاری از سناریو‌ها را به سرعت ارزیابی کنیم در حالی که فیزیک اصلی را صادقانه نشان می‌دهیم. این کار با استفاده از شبیه سازی انفجار هوا، زمین و تأثیر آب در تیم ایجاد شده و همچنین با استفاده از منابع محاسبه ناسا انجام می‌شود."

پروژه "Spaceguard "

ناسا از دهه ۱۹۷۰ در حال بررسی این اجرام نزدیک زمین است. در اواخر دهه ۱۹۹۰، آژانس تلاش‌های خود را برای کاهش خطر اثرات احتمالی سیارک‌ها بر روی زمین با پروژه "Spaceguard " آغاز کرد و جستجوی سیارک‌ها را با استفاده از تلسکوپی که به طور مکرر مناطق وسیعی از آسمان را بررسی می‌کرد، آغاز کرد. ناسا در هر دو شبکه هشدار سیارک بین المللی و گروه برنامه ریزی و مشاوره ماموریت فضایی سیارک شرکت می‌کند، که توسط کمیته استفاده صلح آمیز از فضای خارج از سازمان ملل به عنوان پاسخ ترکیبی برای همه کشور‌های دارای توانایی فضایی برای مقابله با خطرات تأثیر "NEO " ، سیارک‌ها و دنباله دار‌هایی که در اثر جاذبه سیارات مجاور به مدار‌هایی تبدیل شده اند که آن‌ها را به مدار زمین نزدیک می‌کند، تأیید شده است.

برای سازماندهی بهتر تلاش‌های ایالات متحده آمریکا، ناسا دفتر هماهنگی دفاع از سیاره زمین را در سال ۲۰۱۶ تأسیس کرد. تا به امروز، نظرسنجی‌های "NEO " با حمایت مالی ناسا بیش از ۹۵ ٪ از اکتشافات اجسام نزدیک زمین را ارائه داده است. همکاری چند آژانس شامل ارزیابی ریسک، شبیه سازی خطر و تیم‌های توصیف سیارک از "ATAP " در "Ames " و مدلسازان از مراکز دیگر ناسا و چندین آزمایشگاه ملی در دنیا هستند.

مدل سازی و ردیابی سیارک‌ها

ارزیابی تهدید سیارک‌ها بسته به اندازه سیارک و زمان تشخیص آن می‌تواند از قبل برنامه ریزی شود. ناسا و شرکای آن همچنین ۹۵ ٪ سیارک‌های یک کیلومتری یا بزرگتر از آن‌ها را که مظنون به عبور از ۳۰ میلیون مایلی زمین هستند، پیدا و ردیابی کرده اند. اما با وجود این تعداد قابل توجه و ضبط داده ها، محققان هنوز فاقد داده‌ها و مدل‌های کافی هستند. "NEO‌ " های کوچکتر که "به اندازه کافی بزرگ" طبقه بندی شده اند تا بتوانند به جو زمین نفوذ کرده و باعث آسیب سطح شوند، ضبط و نظارت بر روی آن‌ها مشکل است، زیرا برای دیدن آن‌ها نور کافی وجود ندارد.

ابزار‌های قدرتمند ردیابی سیارک‌ها در سناریو‌های مدل سازی ATAP

یکی از ابزار‌های قدرتمند ردیابی سیارک‌ها در سناریو‌های مدل سازی ATAP، خطر احتمالی سیارک یا PAIR است. PAIR می‌تواند با گرفتن نمونه‌هایی از توزیع‌های آماری خصوصیات سیارک‌ها، مدلسازی ورود اتمسفر و تجزیه هر مورد، میلیون‌ها سناریو برخورد از سیارک‌ها در اندازه‌ها و خصوصیات مختلف را تجزیه و تحلیل کند و سپس آسیب‌های ناشی از آن را در مکان‌های مختلف جهان ارزیابی کند.

لیندلی جانسون، مدیر مرکزدفاع سیاره‌ای ناسا، می‌گوید: «هربار که ما در همایش های تمرینی جهت مقابله فرضی با برخورد سیارک ها به سیاره زمین شرکت می‌کنیم، بیشتر درباره این می‌آموزیم که عوامل کلیدی در یک رخداد فاجعه‌آمیز کدامند و چه کسی، چه زمانی به چه اطلاعاتی نیاز دارد. این تمرین‌ها در نهایت به مجموعه دفاع سیاره‌ای کمک خواهد کرد که با یکدیگر و با دولت‌ها ارتباط برقرار کنند تا مطمئن شویم آیا در صورتی که در آینده، یک تهدید بالقوه برخورد سیارکی شناسایی شود، برای مقابله با آن هماهنگ هستیم یا نه.»

در حال حاضر، ناسا در حال کار روی فناوری انحراف سیارک‌ها است و برای پرتاب نخستین ماموریت آزمایشی خود، یعنی سامانه تغییر مسیر سیارک دوتایی (DART)، برنامه‌ریزی می‌کند. ماموریتی که در اواخر سال ۲۰۲۱ انجام می‌شود و در پاییز سال ۲۰۲۲ به سیارک دیمورفوس می‌رسد. این ماموریت تلاش خواهد کرد که مسیر سیارک را تغییر دهد؛ با این امید که به کارگیری این استراتژی کاهش خطر، بتواند در آینده درباره اجرام خطرناک نزدیک به زمین هم جواب دهد.

آندریا رایلی، مدیر اجرایی برنامه دارت در مرکز فرماندهی ناسا، می‌گوید: «دارت، نخستین آزمایش سامانه دفاع سیاره‌ای است و داده‌هایی که پس از برخورد آن با دیمورفوس به دست می‌آید، به دانشمندان کمک می‌کند بفهمند که چگونه می‌شود اثرات فاجعه ناشی از اجرام بالقوه خطرناک نزدیک به زمین (NEO) را که در آینده کشف می‌شوند، کاهش داد. اگرچه که برخورد دارت با این سیارک برای زمین هیچ خطری نخواهد داشت، اما برای ما یک موقعیت عالی خواهد بود تا این فناوری را پیش از آن که واقعا لازم شود، آزمایش کنیم. ناسا در حال حاضر ۲۵ هزار جرم نزدیک به زمین را ردیابی می‌کند و با اکتشافات جدید، هر هفته در حدود ۳۰ مورد جدید به آن اضافه می‌شود.»

راه‌های پیشگیری از برخورد سیارک‌ها به زمین

روش‌های مختلفی برای پیشگیری از برخورد سیارک‌ها به زمین وجود دارد که شامل کشانه گرانشی، کند و سوز لیزری، برخورد فیزیکی و استفاده از بمب اتمی می‌شود. در روش کشانه گرانشی، فضاپیمایی به سمت سیارک فرستاده می‌شود، این فضاپیما با استفاده از گرانشی که دارد، مسیر حرکت سیارک را به آرامی تغییر می‌دهد و از مدار زمین دور می‌کند. البته این روش نیازمند زمان زیادی است.

در روش کند و سوز لیزری با تاباندن اشعه لیزر به سطح سیارک، مواد سطح آن تصعید می‌شود و فشار حاصل از خارج شدن این مواد، جهت مدار سیارک را عوض می‌کند. در روش برخورد فیزیکی همانطور که از نامش مشخص است، یک فضاپیما مستقیماً به سیارک برخورد می‌کند تا جهت حرکتش را تغییر دهد. به نظر می‌رسد این روش کامل‌ترین و بهترین روشی است که در برابر خطرات احتمالی سیارک‌ها به کار می‌رود.

علاوه بر این با استفاده از بمب اتم می‌توان از زمین در برابر برخورد سیارک‌ها محافظت کرد. روش اول، انفجار مستقیم بمب روی سطح سیارک و خرد کردن آن است. راه دوم نیز منفجر کردن بمب در نزدیکی سیارک است که بر اثر موج ضربه حاصل از انفجار و همچنین فشار مواد خارج شده از سطح، به دلیل تصعید حاصل از گرمای انفجار، مسیر حرکت سیارک عوض می‌شود و به زمین برخورد نمی‌کند.

به هر حال سازمان های فضایی دنیا در حال تلاش هستند تا با اجرای پروژه های گوناگون بتوانند جلوی برخورد سیارک های غول پیکر را به سیاره زمین بگیرند و خطرات احتمالی آن را کاهش داده تا مردم نقاط مختلف دنیا با آرامش بر روی کره زمین زندگی کنند.

بیشتر بخوانید

• کشف سیاره ای کوچک که در حرکت به سمت زمین است

گزارش از مهران محمدپور

انتهای پیام/