نماذجها الحاسوبية شديدة الواقعية تحمينا من الكويكبات

سابينا رادوكان لديه نوع الوظيفة التي تتوقع أن يقوم بها بطل الرواية في فيلم مايكل باي في التسعينيات. في الصخرة، دكتور ستانلي جودسبيد الذي يلعب دوره نيكولاس كيج هو متخصص في الأسلحة الكيميائية في مكتب التحقيقات الفيدرالي ويساعد في إنقاذ الموقف. في الكارثة، هاري ستامبر من بروس ويليس هو منقب مخضرم عن النفط يساعد في إنقاذ الموقف. وفي جامعة برن، إحدى أكبر الجامعات في سويسرا، تقوم سابينا رادوكان ببناء نماذج واقعية للغاية لتأثيرات الكويكبات. والذي يمكن أن يساعد يومًا ما في إنقاذ كوكبنا بأكمله.

لكي نكون واضحين، لا يقوم رادوكان ببناء نماذج لما يمكن أن يحدث في حالة اصطدام كويكب بالأرض. بدلاً من ذلك، باعتبارها باحثة ما بعد الدكتوراه، قامت ببناء محاكاة رقمية لما يمكن أن يحدث إذا كنا (بمعنى Earth) محاولة إبعاد كويكب مدمر عن طريق إرسال جهاز "ارتطام" من صنع الإنسان لاستقباله. وبدلاً من تدميره، يمكن استخدام هذا لدفع الكويكب خارج مساره حتى يبحر بالقرب من كوكبنا.

في الوقت الحالي، فكرة وجود شيء كهذا كإجراء احترازي لا تزال في المستقبل. ولكن عندما يحدث ذلك (ومن المحتمل أن يكون "متى" وليس "إذا")، فقد يكون عمل رادوكان لا يقدر بثمن. وفي الوقت الحالي على الأقل، يمنحها بحثها وسيلة لكسر الجمود في الحفلات، ويثير حسدها: "أنا أعمل في قطاع الدفاع الكوكبي".

العصر الذهبي للكويكبات

أصبحت رادوكان مفتونة بموضوع الحفر الناتجة عن الاصطدام عندما كانت تكمل درجة الماجستير في علم الفلك وعلوم الفضاء والفيزياء الفلكية في جامعة كينت بالمملكة المتحدة. وقالت لـ Digital Trends: "كان الجميع مهتمين بالمريخ والقمر". "هذا هو المكان الذي تذهب إليه كل الأبحاث. لقد أردت أن أفعل شيئًا لا يكون مكتظًا بالعلماء، ولا يحظى بدراسة [كثيرًا]”.

ظل العلماء يتساءلون عن إمكانية حماية الأرض من الكويكبات القاتلة المحتملة لأكثر من نصف قرن. في منتصف الستينيات، كان الكثير من الناس يشعرون بالقلق من احتمال اصطدام الكويكب 1566 إيكاروس بالكوكب. الأرض، على الرغم من أن الخبراء كانوا واثقين من أنها لن تمر إلا في حدود أربعة ملايين فقط اميال. صرخت إحدى الصحف قائلة: "كويكب كبير يتجه نحو الأرض". “يهرب الهيبيون إلى كولورادو مع اقتراب إيكاروس من الأرض،" كتب ما لا يقل عن سلطة من نيويورك تايمز.

في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وضع الباحثون خططًا لتفجير إيكاروس باستخدام ستة صواريخ ساتورن 5، مسلحة برؤوس نووية منفصلة بقوة 100 ميجا طن. كما هو متوقع، انتهى الأمر بإيكاروس في عداد المفقودين من الأرض - على الرغم من أن عمل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا موصوف بمزيد من التفصيل في الكتاب حريق في السماءلم يولد أي نقص في التغطية الصحفية.

ولكن على الرغم من حدوث زيادات دورية في التغطية لهذا الموضوع منذ ذلك الحين، وعدم وجود نقص في أفلام هوليود (آخر المستجدات لا تنظر للأعلى) ، رادوكان واثقة من أنها دخلت الميدان في الوقت المناسب.

عارضات الأزياء الكويكبات

أحد أسباب ذلك هو كمية البعثات الفضائية والبيانات الناتجة عنها. وقالت: "قبل خمسة عشر عامًا، كانت هناك بيانات محدودة [حول الكويكبات]". "لدينا الآن العديد من المهام الفضائية التي تذهب إلى الكويكبات والكثير من البيانات التي تأتي. هناك DART وهيرا. هناك مهمة لوسي. هناك هي أوزيريس ريكس و هايابوسا البعثات. هناك مهمة النفس. كل هذه بيانات لا يمكنك الحصول عليها من الأرض».

ومن المثير للاهتمام أنه ليس كل البيانات المستخدمة لبناء نماذج رادوكان يمكن أن تأتي من الكويكبات الحقيقية. قام بعض زملائها مؤخرًا برحلة إلى إسبانيا حيث أطلقوا مقذوفات بلاستيكية على نموذج مصغر بديل للكويكب ريوجو، مصنوع من الرمال والصخور، باستخدام مسدس غاز مضغوط. تشق هذه النتائج أيضًا طريقها إلى نماذج الكمبيوتر الخاصة بها.

السبب الثاني المكمل لكون الوقت الحالي هو أفضل وقت على الإطلاق لدراسة الكويكبات هو مسيرة التقدم التكنولوجي التي يحركها قانون مور. إن محاكاة تأثير الكويكب، التي كانت ستستغرق أسبوعًا لمعالجتها في عام 2007، لاستخدام نفس مقارنة الـ 15 عامًا المذكورة سابقًا، تستغرق الآن حوالي نصف ساعة. وعمليات المحاكاة التي تستغرق حاليًا أسبوعًا هي أعلى بكثير من حيث تعقيدها.

ليرة تركية؛ نسخة الدكتور؟ نحن نعرف المزيد عن الكويكبات، وعلى حد تعبير رجل الستة ملايين دولار المقدمة، يمكننا إعادة بنائها. أو على الأقل قم بتصميمها بدقة عالية بشكل مثير للإعجاب على كمبيوتر فائق السرعة.

مسألة القوة

ولا يوجد حاليا أي كويكبات يخشى العلماء أن تشكل تهديدا مباشرا للحياة على الأرض. لا يوجد سباق فوري مع الزمن لبناء نظام دفاعي كوكبي. لكن نماذج مثل نموذج رادوكان ستساعدنا على فهم أفضل لكيفية التعامل مع الكويكبات في حالة اضطرارنا لذلك في يوم من الأيام. كما أنها ستساعدنا أيضًا على وضع نموذج أفضل لهذه التهديدات، سواء تبين أن الكويكبات المعنية عبارة عن صخور فضائية كبيرة وكثيفة أو تراكمات من الصخور الأصغر حجمًا المتماسكة معًا بواسطة الجاذبية. كل واحدة من هذه تتطلب استراتيجيات مختلفة، وهذا هو سبب أهمية عمل النمذجة الحاسوبية كهذه.

من السهل الاعتقاد أنه عندما يتعلق الأمر بالكويكبات القاتلة المحتملة، فيجب علينا ببساطة ضربها بأقصى ما نستطيع. بعد كل شيء، مفهوم المبالغة، تجاوز مقدار القدرة التدميرية اللازمة لحل المشكلة، لا يبدو هذا مشكلة كبيرة عندما تتعامل مع حدث محتمل على مستوى الانقراض يندفع نحوه أرض.

ولكن في الواقع، هذا ليس هو الحال. ومن الواضح أن ضرب كويكب بقوة غير كافية لحرفه سيكون خبرا سيئا. ومع ذلك، فإن الأمر نفسه ينطبق أيضًا على ضربها بقوة كبيرة جدًا - مثل أي شخص لعب لعبة Atari على الإطلاق الكويكبات سوف يعلم.

قال رادوكان: “المشكلة هي أنك إذا ضربتها بشدة، فإنك ستحطمها فحسب”. "ثم بدلاً من التعامل مع كائن واحد، فإنك تتعامل مع عدة كائنات أصغر يصعب التحكم فيها. بدلاً من تأثير واحد، لديك مجموعة من التأثيرات. وهذا شيء تريد بالتأكيد تجنبه.

إثبات التوقعات

بالطبع، السؤال الكبير حول نماذج رادوكان هو نفسه كما هو الحال مع أي نموذج تنبؤي: ما مدى دقتها؟ لقد فشلت الكثير من نماذج الكمبيوتر الذكية، المجهزة بكميات أكبر بكثير من البيانات. من المعروف أن مؤشرات الأنفلونزا على Google - والتي استخدمت عمليات بحث Google للاستعلامات المتعلقة بالأنفلونزا - كانت كذلك على نطاق واسع للعلامة عندما يتعلق الأمر بالتنبؤ الدقيق لانتشار فيروس الأنفلونزا خلال موسم الأنفلونزا.

كيف يمكن لرادوكان أن تكون واثقة من دقة نماذجها؟ ففي نهاية المطاف، في حالة وجود كويكب قاتل، فإن سوء التقدير يمكن أن يكون كارثيا. في الوقت الحالي، الجواب هو… لا نعرف. ولكن يمكننا أن نفعل ذلك قريبًا.

وفي نوفمبر/تشرين الثاني الماضي، أطلقت وكالة ناسا مسبارها مهمة DART (اختبار إعادة توجيه الكويكب المزدوج).. تم اعتبار DART أول اختبار دفاع كوكبي واسع النطاق في العالم ضد احتمالية اصطدام الكويكبات، وسوف يصطدم DART بهدف الكويكب Dimorphos في وقت ما من شهر سبتمبر المقبل.

وكجزء من عملها، ساعدت رادوكان في وضع نموذج للتأثير المحتمل الذي ستحدثه DART على هدفها. وتشير توقعاتها إلى أنه من غير المرجح للغاية أن تؤدي مهمة DART إلى تفتيت الكويكب، على الرغم من أنها ستشوهه بشكل كبير. سوف يتطلب تفكيكها طاقة تأثير أكبر بمقدار 10 أضعاف. من خلال تحليل البيانات من مهمة DART – و مهمة هيرا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية للتحقيق في آثار تأثير مسبار DART - سيكون من الممكن التعرف على مدى نجاح نماذج رادوكان في التنبؤ بالتأثير.

ومهما كانت النتيجة، فسيتم استخدام البيانات الناتجة لجعل النماذج المستقبلية أكثر دقة.

بناء نظام دفاع كوكبي

في نهاية المطاف، الأمل هو أن تشكل نماذج رادوكان التنبؤية لتأثير الكويكبات جزءًا رئيسيًا من نظام الدفاع الكوكبي القادر على الحفاظ على الأرض آمنة من خطر اصطدام الكويكبات في المستقبل.

وبما أن آخر تأثير لكويكب على مستوى الانقراض حدث منذ حوالي 66 مليون سنة، فإن احتمال حدوث مثل هذا التأثير للكويكب منخفض لحسن الحظ. (بالرغم من، كما تلاحظ ناسا(كويكب بحجم سيارة يدخل الغلاف الجوي للأرض مرة واحدة تقريبًا في السنة، لكنه يحترق قبل أن يسبب أي ضرر).

ومع ذلك، ونظرًا للضرر المحتمل الذي يمكن أن يسببه كويكب قاتل، يعتقد رادوكان أنه كائن حي استثمار جدير بالاهتمام لإنشاء الضمانات اللازمة - على الأقل فيما يتعلق بمهمات مثل DART قلقان.

وقالت: “إن المركبة الفضائية DART مهمة رخيصة جدًا مقارنة بالمهام الفضائية المعتادة، لأنها مهمة تجريبية تكنولوجية وليست مهمة علمية”. "لا تحتوي إلا على عدد قليل من الأدوات على متنها، مثل الكاميرا ونظام الملاحة، ومدة المهمة قصيرة جدًا، حيث أنها أقل من عام في الفضاء."

وفي نهاية المطاف، يعود الأمر كله إلى مايكل باي. "لوضع تكلفة مهمة DART في السياق، فإن إنتاج فيلم مثلها يكلف نفس المبلغ تقريبًا الكارثةوقال رادوكان: "إن إرسال مهمة انحراف فعلية في الفضاء يكلف". "إذا كان تصوير فيلم في هوليوود عن انحراف كويكب أكثر أهمية من إرسال مركبة فضائية فعليًا [لمساعدتنا في القيام بالشيء نفسه]، فعلينا أن نضع أولوياتنا في نصابها الصحيح".

توصيات المحررين

• كان العديد من رواد الحوسبة من النساء ذوات البشرة الملونة. هنا 5 يجب أن تتعرف عليها