Az ítéletnapi szikla

Plazma hajtómíves írvontatót kívánnak kifejleszteni az emberiség legnagyobb védelmi projectjéhez, az ítéletnapi szikla – aszteroida – eltérítéséhez, mely előbb vagy utóbb, de fenyegeti az Földet és az emberi civilizációt.Éjjelente mintegy 100 milliónyi írtörmelék lép be a Föld légkörébe. E látogatók – aszteroidák és üstökösök – többsége ugyan csak kavicsnyi méretí, ám együttes tömegük több tonnát is kitehet. De mert  légkörünk elég vastag ahhoz, hogy a betolakodó írszemét nagy részét porrá zúzza,  a törmelék jelentős része ártalmatlanul suhan el a fejünk felett – hulló csillagként fényes csíkot húzva maga után. A nagyobb kiterjedésí és tömegí objektumok a légkörbe kerülve – nem lévén képesek elporladni – látványos véget érnek: felrobbannak. Egy két-három méter átmérőjí aszteroida 4-5 kilotonnás TNT erejével képes felrobbanni. Ez évente s átlagosan egyszer fordul elő. A nagyobb írsziklák ritkábban, de nagyobb erővel pusztulnak el. Majd’ száz évvel ezelőtt – 1908 júniusában Szibéria Tunguska neví körzetében egy aszteroida becsapódása mintegy 2000 négyzetkilométernyi erdőt tarolt le… A tudósok úgy vélik,  egy körülbelül 60 méter átmérőjí aszteroida robbanhatott fel közvetlenül a Föld felszíne felett – méghozzá 10 megatonnás TNT erejével.

A robbanás egy New York nagyságú területet pusztított el. Az utóbbi években végzett földközeli megfigyelések – azon aszteroidáké és üstökösöké, melyeknek pályája keresztezheti a bolygónkét – arra engednek következtetni, hogy ebben az évszázadban az effajta katasztrófák bekövetkezésének valószínísége kevesebb mint tíz százalék. A 100 méteresnél nagyobb átmérőjí aszteroidák már mélyebben behatolhatnak a légkörbe és akár a felszínt is elérhetik. Becsapódásuk száz megatonnányi TNT erejével vetekedne. Annak a valószínísége, hogy 2100 előtt ez bekövetkezhet, csupán 2 százalék. Ha valamely óriás aszteroida az óceánba esne – az esetek többségében ez szokott történni – egy akkora tsunami keletkezne, amely a part menti városokat elöntve emberek millióinak életét oltaná ki. És végül, egy 1 kilométert meghaladó átmérőjí aszteroida 100 ezer megatonnás erővel csapódna a Föld felszínére – meghaladva az összes ma létező nukleáris bomba együttes hatóerejét. Egy ekkora mértékí becsapódás kipusztítaná a civilizációt – esélye ebben az évszázadban csupán 1:5000.

Nukleáris írhajó, mint aszteroida-vontató
Az elmúlt évtizedben tudósok és mérnökök hada dolgozott azon, miként lehetne eltéríteni egy, a Föld felé tartó, nagyobb méretí aszteroidát. Javasolták: atomtöltetet kellene felrobbantani az aszteroida felszínén vagy annak közelében – hogy a nem kívánatos szikla megsemmisüljön vagy röppályája olyan mértékben módosuljon, hogy elkerülje a Földet. &Aacutem egy nukleáris robbanás hatásait nehéz lenne megjósolni, így ez a megoldás csak végső esetben jöhetne szóba. Olyan megoldásokat kerestek a szakértők, melyek sokkal jobban kiszámíthatók. Az utóbbi időben a figyelem az aszteroida pályájának megváltoztatására irányult. Az elmúlt két évben – kivált az amerikai tudományos körökben – sokat lehetett hallani arról a koncepcióról, mely szerint egy vontató írhajó a baljós aszteroidához rögzítve lassan eltolná a sziklát, annak röppályáját megváltoztatná olyan mértékben, hogy az ütközés elkerülhető legyen. Az aszteroida elmozdításához az írhajó nukleáris meghajtású energiaforrást használna. A tervek szerint egy ilyen aszteroida-vontató hajó jó esetben 2015-ig el is készülhetne….

A koncepció s az ezzel járó kiadások ellenzői azt kérdezik, minek megépíteni egy írhajót napjainkban, amikor az asztronómusok még nem jeleztek komolyabb veszélyt? A válasz egyszerí. A rendszert tesztelni kell, mielőtt az élesben bevetésre kerülne. Több amerikai tudományos folyóirat híradása szerint egy olyan aszteroidát térítenének el kísérletképpen, melynek röppályája nem érintheti a Földét, és meg sem közelíti azt. Az így szerzett tapasztalatokat kívánják felhasználni a megbízható védelmi rendszer kiépítéséhez. A potenciálisan veszélyes aszteroidákat a tudomány még nem ismeri eléggé – keveset tudnak a belső felépítésükről, a felszíni jellemzőikről és szerkezeti integritásukról. Éppen ezért, nem tudható mi történne, ha egy óriás sziklát az írvontató „oldalba bökne”.

Ezért lenne fontos, hogy egy a Földre veszélytelen sziklán írjármí landoljon, így próbálva azt a pályájáról eltéríteni… A New Scientist híradása szerint, a NASA már dolgozik a misszióhoz szükséges kulcsfontosságú technológián. Az írügynökség a Prométheusz-terv részeként atomreaktorokat tervez a bolygóközi írhajó számára. Várhatóan a következő évtizedben debütál a rendszer, amikor a JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) neví írhajót az Európa és a Callisto neví holdra küldik. Ezt a technológiát kívánják felhasználni az emberiség legnagyobb védelmi projectjéhez is: az ítéletnapi szikla eltérítéséhez, mely előbb vagy utóbb, de fenyegetni fogja a Földet és az emberi civilizációt.  

Hajtóanyag: magnetoplazma vagy nukleáris hasadás
Egy aszteroida eltérítésének sikere – ha az energiaátadás gondja megoldódott – az időzítésen múlik. A Science Daily által közreadott elemzés szerint, a szakembereknek ugyanis legalább egy évtizeddel előre kell jelezniük az aszteroida jövetelét, hogy időben meg lehessen tenni a szükséges intézkedéseket. Szerencsére az egyre tökéletesebb felderítő programoknak köszönhetően ez ma már reális elvárás. A nagyobb gond az aszteroida meggyőzése, mármint arról, hogy vagy fel kell gyorsulnia vagy le kell lassulnia… Az aszteroida sebességének megváltoztatása ugyanis módosítja a keringési idejét a Nap körül. Mivel a Föld 29,8 km/sec átlagsebességgel kering a pályáján és átmérője 12 800 kilométer, bolygónknak 215 másodpercre van szüksége ahhoz, hogy átmérőjének a felét megtegye… Ha egy aszteroida pont a Föld középpontja felé tartana, keringési idejét úgy kellene megváltoztatni, hogy az 215 másodperccel korábban vagy később érjen a találkozási helyre, mint a Föld. &Iacutegy az írszikla biztonságosan suhanna el bolygónk mellett.

Kismértékí, tíz évig tartó eltolást figyelembe véve, elég lenne mindössze 1 cm/sec-nyi sebességváltozás az ütközés elkerüléséhez. Természetesen, ha az írvontatónak nincs 10 éve az égitest pályájának módosítására, akkor nagyobb erejí eltolásra van szükség. Ez a tény még inkább szükségessé teszi a Föld felé közelítő objektumok korai és pontos felderítését. Végül is javaslat született egy olyan írvontató megépítésére és kipróbálására, mely képes egy 200 méter átmérőjí aszteroida röppályájának megváltoztatására. A projektet a Saint-Exupéry Kis herceg címí meséjében szereplő aszteroidáról B612 Missziónak nevezték el. Egy 200 méter átmérőjí aszteroida körülbelül 10 millió tonnát nyom. Egy rövid ideig tartó erőteljes lökés helyett (amely csak megrázná az írsziklát, ahelyett hogy a pályáját módosítaná) az aszteroida-vontató egy kisebb, állandó jellegí taszítással, de hosszabb időn keresztül tolná az égitestet. Mivel az erőkifejtést hosszabb időn keresztül kellene kifejtenie az írvontatónak, hajtómívei hatalmas mennyiségí üzemanyagot igényelnek.  Hasonlóan nagy mennyiségí hajtóanyag szükséges az írhajó aszteroidához való eljuttatásához is.

Mivel az írvontató a számítások szerint nem lehetne nehezebb 20 tonnánál, igen hatékony hajtómíre lenne szüksége. A tervezés első szakaszában szóba került egy változtatható impulzusú magnetoplazmás rakéta-hajtómí. A plazma hajtómívekhez szükséges elektromos áram azonban meghaladná azon napelemek kapacitását, amelyeket a kisebb írhajóknál használnak. Egy 20 tonnás írhajónak a szokásosnál több kell. Az egyetlen jelenleg elérhető technológia, mely tartósan és megbízhatóan tud ekkora energiát generálni s ráadásul könnyí is: a nukleáris hasadás. Az írvontatónak egy egyszerí, kicsi és megbízható atomreaktorra van szüksége. A NASA kutatói már birtokában vannak a megoldásnak, sőt néhány előzetes tesztelésen is túljutottak. A reaktort hidegen (inaktív állapotában) aktiválnák, így balszerencse esetén sem keletkezne jelentősebb környezeti kár. A földi irányító központból csak akkor aktiválnák a reaktort, miután az már kikerült az írbe.

Landoláshoz: a forgás marad, a tengely változik
A kiszemelt aszteroida körüli manőverezés, a landolás és az égitest felszínén való megkapaszkodás jelentős kihívást jelent a B612 Misszió számára. Három évvel ezelőtt volt már hasonlóra példa. Akkor az N. Shoemaker írhajó sikeresen pályára állt az Eros neví aszteroida körül, sőt, a landolás sem jelentett gondot a 34 kilométeres égitesten. A japán Hayabusa ionmeghajtású írhajó pedig jelenleg az 1998 SF36 neví aszteroida felé tart. Ha eléri úti célját, többszöri landolással mintát vesz az objektumról és továbbítja a Föld felé. Az aszteroida-vontató azonban mindkét írhajónál nagyobb lenne, és stabilan rögzíteni is kellene az aszteroidához – itt ugyanis a gravitáció csak század- vagy ezredrésze a Földön tapasztalhatónak. Erre számos lehetőség kínálkozik, de a végső megoldás függ az elkövetkező missziók kínálta tapasztalatoktól is. Ahhoz, hogy az írvontató az aszteroidát lassítani vagy gyorsítani tudja, a testtel párhuzamosan kell együtt mozognia.

A kisebb aszteroidák azonban akár tízszer is megfordulnak egy nap a tengelyük körül. Az egyik elmélet szerint meg kellene állítani az aszteroida forgását, mielőtt azt az írvontató megtolná vagy lefékezné. A vontató az aszteroida egyenlítőjén szállna le (a forgástengely közepén, a két pólus közötti félúton), hajtómíveit vízszintesen az egyenlítő mentén hozná míködésbe és míködtetné egészen addig, míg a forgás le nem áll. Ez a módszer azonban kockázatos lehet, mert a legtöbb sziklás aszteroida porózus, alacsony síríségí kőtörmelék halom, melyet csak az aszteroida gyenge gravitációja tart össze. Valószínínek tínik, hogy az aszteroida finoman összehangolt centripetális és gravitációs erőinek megváltoztatása jelentős és vélhetően pusztító hatású átrendeződéshez – más szóval – aszteroidarengésekhez vezetne. De ez nem térítené el kellő mértékben a pályájáról.

Ennél jobb megoldásnak látszik, ha az aszteroidát hagyják forogni, és a forgástengelyét változtatják meg úgy, hogy az párhuzamos legyen a keringő test mozgásának irányával. Ha a tengely egyenesbe került, az írvontató eltolja a forgó égitestet a pályája mentén, mint egy szélkereket. Ha sikerül a mívelet, azt is meg kell oldani, hogy az aszteroida néhány év múlva ne térhessen vissza ugyanabba a pozícióba. Pontosan ez a számításba veendő veszély szól a vontatás elve mellett. Az írvontató ugyanis gondosan irányított és ellenőrizhető manőverezési lehetőséget kínál – szemben a többi alternatívával, amellyel a legjobb esetben is csupán pontatlan eltérítések és ellenőrizhetetlen sebességváltozások érhetők el, s így nem lehet kizárni a bumeráng effektust.  

Védelem plusz bányászat, kirándulás…
Bár az írvontató tényleges bevetése ritka eseménynek fog számítani, a mi életünkben remélhetőleg nem is kerül rá sor, jelentősége mégis igen nagy. Egy aszteroida becsapódása olyan pusztító hatású lenne, hogy annak megakadályozása minden pénzt és fáradságot megér. Egy objektum eltérítése – a B612 Misszió által – pedig megmutatná, hogy az aszteroida-vontató elv megvalósítható-e vagy sem. Ha igen, kiderülne az is, hogy milyen finomítások szükségesek egy valós veszély esetén. A tudományos előnyök sem lennének elhanyagolhatóak. Az aszteroidák a korai naprendszer maradványai és bizonyára sok információval szolgálnak majd a bolygók kialakulásáról, és talán többet tudhatunk meg az élet kialakulásáról is. A kutatók már eddig is számos jelentős információhoz jutottak az univerzumról azon meteoritok tanulmányozás során, melyek végső soron az aszteroidákból származnak, és túlélték a bolygónk felszínére történő becsapódást.

De jobban kifizetődne, ha a meteoritok származási helyéről, az aszteroidákból jutna a tudomány további információkhoz. Ráadásul az aszteroidák valószíníleg nagy mennyiségí fémet, ásványi anyagot és jeget tartalmaznak. Az írfeltérképezés szakemberei állítják, hogy ilyen erőforrások felhasználása drasztikusan csökkentenék az írutazások költségeit. A küldetés bebizonyítaná, hogy írhajók hozzáférhetnek a szükséges erőforrásokhoz az írben is. A vontató írhajó manőverezési és dokkolási gyakorlatát felhasználva írhajók szállhatnának le más aszteroidákra és beindulhatna rajtuk a bányászat. Ezen erőfeszítések végül is előkészítenék az ember földközeli aszteroidákra történő látogatását. Ami azt illeti, számos szakember úgy véli, hogy asztronautát küldeni egy aszteroidára gyorsabb, olcsóbb és hasznosabb, mint egy hasonló küldetés a Marsra. S közben teljesülne az eredeti feladat is: a Föld védelme…§

  • Aszteroida összefoglaló
    Az évek során több elképzelés is napvilágot látott a nem kívánt látogatók eltérítésére. Egy a Föld felé tartó aszteroida eltérítésének tervei alapvetően két csoportra oszthatók. Az egyik ilyen csoport rövid, de drasztikus erő alkalmazását részesíti előnyben, míg a másik hosszabb időtávon, kismértékí tolást vagy vontatást tart célravezetőnek. A leggyakrabban említett elméleteket a scientific american nyomán az alábbiakban foglaljuk össze.

    Nukleáris robbantás. Legelterjedtebb az atomtöltettel való eltérítés vagy apró darabokra robbantás, melynek hatásai nem igazán irányíthatóak és kevésbé kiszámíthatóak. A robbanás számos nagyobb darabra szakíthatná az aszteroidát, az így keletkezett kisebb szikladarabok csak tovább súlyosbítanák a helyzetet. Rossz esetben a robbanás csak megsokszorozná az elhárítandó objektumot.

    A kinetikai vagy „kamikáze” megoldási javaslat meglévő technikát hasznosítana. A létező legnagyobb írhajót kellene az elérhető legnagyobb sebességgel az aszteroidával ütköztetni. Minden energia az ütközésre összpontosulna, hogy az égitestet pályájáról eltérítse, de veszélyeket rejt. Ha nem megfelelő a becsapódás helye és ereje, darabjaira hullhat, csakúgy, mint a nukleáris becsapódás esetén, illetve megperdülhet a test, vagy egy kisebb darab letörhet, ami nem jelentene megoldást az eredeti problémára.

    A kőhajigálós, aszteroida-fogyasztó módszer lényege egy eszköz, mely az aszteroida felszínéről nagyobb ködarabokat dobálna ki az írbe, mely hatására az égitest lassú, ellentétes irányú gyorsulásba kezdene. A szükséges mennyiségí szikla eldobálása a megfelelő irányba megváltoztatná az aszteroida sebességét olyan mértékben, hogy a Földdel való ütközés elkerülhető lenne.

    A leolvasztásos technika során egy óriási írtükör – mely a Nap energiáját hasznosítaná – vagy egy lézer segítségével az aszteroida egyik oldalán egy kis területet felhevítenének. A felolvadt kőzet az aszteroidát a kívánt irányba mozdítaná el. Ennek a módszernek az előnye, hogy az égitest forgásiránya nem játszik szerepet. Sok üzemanyagot igényel azonban a lézer vagy írtükör égitest melletti pontos pozíciójának hosszú távú megtartása. És végül a megolvadó kőzet bevonatot képezhet a tükrön vagy a lézeren, ami rontaná azok hatékonyságát.

    A napnyomás egy másik lehetséges mechanizmus. Egy írhajó erősen fényvisszaverő festéket hordana fel az aszteroida felszínére, melynek eredményeként megváltozna a sugárzási nyomás a Nap hevítő munkája hatására. Fokozatosan, kismértékben változna az égitest pályája. Ellene szól az a tény, hogy nagy mennyiségí festékanyagra lenne szükség, s annak felhordása sem lenne egyszerí feladat.

    A landolás és eltolás (írvontató) módszere látszik a legkézenfekvőbbnek mind közül. A vontató írhajó égitestre való eljutását és a pályaeltérítést ugyanabból a még fejlesztés alatt álló energiaforrásból kellene megoldani. Előnye, hogy maximálisan kontrollálható. Nagy kihívás az írhajó manőverezése és annak az égitest felszínén való rögzítése.