Její hyperrealistické počítačové modely nás chrání před asteroidy

Sabina Radučanová má práci, kterou byste očekávali od hlavního hrdiny ve filmu Michaela Baye z 90. let. v Kámen, Dr. Stanley Goodspeed z Nicolase Cage je specialista FBI na chemické zbraně, který pomáhá zachránit situaci. v ArmagedonHarry Stamper z Bruce Willise je zkušený vrtač ropy, který pomáhá zachránit situaci. A na univerzitě v Bernu, jedné z největších univerzit ve Švýcarsku, staví Sabina Raducan hyperrealistické modely dopadů asteroidů. Což by jednoho dne mohlo pomoci zachránit celou naši planetu.

Obsah

  • Zlatý věk asteroidů
  • Supermodelky asteroidů
  • Otázka síly
  • Potvrzení předpovědí
  • Budování planetárního obranného systému

Aby bylo jasno, Raducan nevytváří modely toho, co by se stalo v případě, že by se asteroid srazil se Zemí. Místo toho jako postdoktorandka vytváří numerické simulace toho, co by se stalo, kdybychom (tj. Země) se pokusil odklonit destruktivní asteroid tím, že vyslal lidsky vyrobené „impaktorové“ zařízení, aby jej pozdravil. Spíše než k jeho zničení by to mohlo být použito k posunutí asteroidu mimo kurz tak, aby proplul kolem naší planety.

Sabina Radučanová
Sabina RadučanováFoto s laskavým svolením Imperial College, UK

Zatím je myšlenka mít něco takového jako preventivní opatření stále v budoucnosti. Když se to však stane (a je to pravděpodobně spíše „kdy“ než „pokud“), Raducanova práce se může ukázat jako neocenitelná. A alespoň prozatím, její výzkum jí dává závist vyvolávající ledoborec na večírky: "Pracuji v sektoru planetární obrany."

Doporučená videa

Zlatý věk asteroidů

Raducan začala fascinovat téma impaktních kráterů, když dokončovala magisterský titul v oboru astronomie, vesmírné vědy a astrofyzika na britské univerzitě v Kentu. "Každý se zajímal o Mars a Měsíc," řekla Digital Trends. „Tam směřuje veškerý výzkum. Chtěl jsem dělat něco, co nebylo přelidněno vědci a co je [mnohem] méně prozkoumáno.“

Ilustrace asteroidu řítící se kolem Země.

O možnosti ochrany Země před možnými zabijáckými asteroidy přemýšleli vědci více než půl století. V polovině 60. let se mnoho lidí obávalo možnosti srážky asteroidu 1566 Icarus s Země, navzdory skutečnosti, že odborníci byli přesvědčeni, že projde jen kolem čtyř milionů mil. „Velký asteroid míří k Zemi,“ křičely jedny noviny. “Hippies prchají do Colorada, když se Ikaros blíží k Zemi,“ napsal neméně autorita než New York Times.

Na MIT výzkumníci vypracovali plány na vyhození Icarusu do povětří pomocí šesti raket Saturn V, vyzbrojených samostatnými 100megatunovými jadernými hlavicemi. Jak se dalo očekávat, Icarus skončil chybějící Zemi – ačkoliv funguje MIT, je podrobněji popsáno v knize Oheň na obloze, vyvolalo žádný nedostatek tiskového pokrytí.

Ale i když od té doby došlo k pravidelnému nárůstu pokrytí tohoto tématu a žádný nedostatek hollywoodských filmů (naposledy Nedívej se nahoru), Raducan je přesvědčen, že na hřiště vstoupila ve správný čas.

Supermodelky asteroidů

Jedním z důvodů je množství vesmírných misí a výsledná data. "Před patnácti lety existovaly tak omezené údaje [o asteroidech]," řekla. „Nyní máme několik vesmírných misí, které míří k asteroidům, a přichází spousta dat. Je tu DART a Hera. Je tu mise Lucy. Existují OSIRIS-REx a Hajabusa misí. Je tu mise Psyche. To všechno jsou data, která ze Země získat nemůžete."

Je zajímavé, že ne všechna data použitá pro stavbu Raducanových modelů mohou pocházet ze skutečných asteroidů. Nedávno se někteří její kolegové vydali do Španělska, kde pomocí pistole na stlačený plyn vypálili plastové projektily na náhradní zmenšený model asteroidu Ryugu, vyrobený z písku a kamenů. Tyto výsledky se také dostávají do jejích počítačových modelů.

Tento obrázek ukazuje kosmickou loď Lucy procházející kolem jednoho z trojských asteroidů poblíž Jupiteru.
Ilustrace kosmické lodi Lucy míjející jeden z trojských asteroidů poblíž Jupiteru.Jihozápadní výzkumný ústav

Druhým doplňujícím důvodem, proč je nyní nejlepší čas na studium asteroidů, je pochod technologického pokroku řízený Moorovým zákonem. Simulace dopadu asteroidu, která by při použití stejného 15letého srovnání zmíněného výše v roce 2007 trvala týden, nyní trvá přibližně půl hodiny. A simulace, které v současnosti trvají týden, jsou daleko, mnohem lepší ve své složitosti.

TL; DR verze? Víme více o asteroidech a slovy Muž za šest milionů intro, můžeme je přestavět. Nebo je alespoň vymodelovat v působivě vysokém rozlišení na superpočítači.

Otázka síly

V současnosti neexistují žádné asteroidy, o kterých se vědci obávají, že by bezprostředně ohrožovaly život na Zemi. Neexistuje žádný okamžitý závod s časem o vybudování planetárního obranného systému. Ale modely, jako je Raducanův, nám pomohou lépe pochopit, jak zacházet s asteroidy v případě, že to jednoho dne budeme potřebovat. Pomohou nám také lépe modelovat tyto hrozby, ať už se ukáže, že dotyčné asteroidy jsou velké, husté vesmírné kameny nebo nahromadění menších kamenů, které drží pohromadě gravitace. Každý z nich by vyžadoval různé strategie, a proto je práce s počítačovým modelováním, jako je tato, tak důležitá.

Je snadné si myslet, že pokud jde o možné zabijácké asteroidy, měli bychom je jednoduše zasáhnout tak silně, jak jen můžeme. Koneckonců, koncept overkill, překračující množství destruktivní kapacity potřebné k vyřešení problému, nezdá se příliš velkým problémem, když máte co do činění s událostí na úrovni potenciálního vyhynutí, která se řítí směrem Země.

ilustrace asteroidu, který se rozpadá ve vesmíru

Ale ve skutečnosti tomu tak není. Narazit do asteroidu nedostatečnou silou k jeho vychýlení by byla samozřejmě špatná zpráva. Stejně tak by to však znamenalo udeřit do něj příliš velkou silou – jako kdokoli, kdo kdy hrál hru Atari Asteroidy bude vědět.

"Problém je v tom, že když do toho udeříte příliš silně, jen to rozbijete," řekl Raducan. „Pak místo toho, abyste se zabývali jedním objektem, máte co do činění s několika menšími objekty, které je mnohem těžší ovládat. Místo jediného dopadu máte celou řadu dopadů. To je něco, čemu se rozhodně chcete vyhnout."

Potvrzení předpovědí

Samozřejmě, velká otázka ohledně Raducanových modelů je stejná jako u jakéhokoli prediktivního modelu: Jak přesné jsou? Mnoho modelů chytrých počítačů vybavených mnohem větším množstvím dat selhalo. Známé byly Chřipkové trendy Google – které využívaly vyhledávání Google pro dotazy související s chřipkou široký od značky když šlo o přesné předpovídání šíření chřipkového viru během chřipkové sezóny.

Jak si může Raducan být jistý, že její modely jsou přesné? Koneckonců, v případě zabijáckého asteroidu může být špatný odhad katastrofální. Prozatím je odpověď … nevíme. Ale velmi dobře bychom mohli brzy.

Loni v listopadu spustila NASA svůj Mise DART (Double Asteroid Redirection Test).. DART, oslavovaný jako první celosvětový test planetární obrany proti možnosti dopadu asteroidu, se srazí s cílem asteroidu Dimorphos někdy letos v září.

V rámci své práce pomohla Raducan modelovat pravděpodobný dopad, který bude mít DART na svůj cíl. Její předpovědi naznačují, že mise DART bude extrémně nepravděpodobné, že by rozbila asteroid, i když jej výrazně zdeformuje. Jeho rozbití by vyžadovalo 10x více nárazové energie. Analýzou dat z mise DART – a Mise Hera Evropské vesmírné agentury prozkoumat následky dopadu sondy DART – bude možné získat představu o tom, jak dobře Raducanovy modely dopad předpověděly.

Ať už bude výsledek jakýkoli, výsledná data budou použita k tomu, aby budoucí modely byly ještě přesnější.

Budování planetárního obranného systému

Nakonec doufáme, že Raducanovy prediktivní modely dopadu asteroidů by mohly tvořit jednu klíčovou součást planetárního obranného systému schopného udržet Zemi v bezpečí před hrozbou budoucích srážek asteroidů.

Protože k poslednímu dopadu asteroidu na úrovni extinkce došlo zhruba před 66 miliony let, pravděpodobnost takového dopadu asteroidu je naštěstí nízká. (Ačkoli, jak uvádí NASA, asteroid o velikosti auta vstoupí do zemské atmosféry zhruba jednou za rok, ale shoří, než způsobí nějaké škody.)

umělecké zobrazení asteroidu mířícího k Zemi

Nicméně vzhledem k potenciálnímu poškození, které by zabijácký asteroid mohl způsobit, Raducan věří, že je to asteroid stojí za to investovat do vytvoření nezbytných záruk – alespoň pokud jde o mise jako DART znepokojený.

"Kosmická loď DART je ve srovnání s běžnými vesmírnými misemi velmi levná mise, protože jde o technologickou demonstrační misi a ne o vědeckou misi," řekla. "Má na palubě jen několik přístrojů, jako je kamera a navigační systém, a doba trvání mise je velmi krátká, [je] méně než rok ve vesmíru."

Na konci dne se to všechno vrátí do Michael Bay. „Abychom uvedli náklady mise DART do kontextu, výroba podobného filmu stojí přibližně stejnou částku Armagedonprotože to stojí vyslání skutečné vychylovací mise do vesmíru,“ řekl Raducan. "Pokud je důležitější natočit hollywoodský film o vychýlení asteroidu, než skutečně poslat kosmickou loď [aby nám pomohla potenciálně udělat totéž], musíme si správně stanovit priority."

Doporučení redakce

  • Mnoho průkopníků v oblasti výpočetní techniky byly barevné ženy. Zde je 5, které byste měli uznat