Hendes hyperrealistiske computermodeller beskytter os mod asteroider

Sabina Raducan har den slags job, du ville forvente, at hovedpersonen i en Michael Bay-film fra 1990'erne har. I Stenen, Nicolas Cages Dr. Stanley Goodspeed er en FBI-specialist i kemiske våben, der hjælper med at redde dagen. I Armageddon, Bruce Willis' Harry Stamper er en veteran olieborer, der hjælper med at redde dagen. Og på universitetet i Bern, et af de største universiteter i Schweiz, bygger Sabina Raducan hyperrealistiske modeller af asteroide-nedslag. Hvilket en dag kunne hjælpe med at redde, ja, hele vores planet.

For at være klar, bygger Raducan ikke modeller af, hvad der ville ske i tilfælde af, at en asteroide kolliderede med Jorden. I stedet bygger hun som postdoc-forsker numeriske simuleringer af, hvad der ville ske, hvis vi (dvs. Jorden) forsøgte at aflede en destruktiv asteroide ved at sende en menneskeskabt "impactor"-enhed op for at hilse på den. I stedet for at ødelægge den, kunne dette bruges til at skubbe asteroiden ud af kurs, så den sejler forbi vores planet.

For nu er ideen om at have sådan noget som en forebyggende foranstaltning stadig i fremtiden. Når det dog sker (og det er sandsynligvis et "hvornår" snarere end et "hvis"), kan Raducans arbejde vise sig at være uvurderligt. Og indtil videre giver hendes forskning hende en misundelsesfremkaldende isbryder til fester: "Jeg arbejder i den planetariske forsvarssektor."

Asteroidernes guldalder

Raducan blev fascineret af emnet nedslagskrater, da hun afsluttede en mastergrad i astronomi, rumvidenskab og astrofysik ved U.K.'s University of Kent. "Alle var interesserede i Mars og Månen," fortalte hun Digital Trends. »Det er der, al forskning går. Jeg ønskede at gøre noget, der ikke var overbefolket med videnskabsmænd, og som er [meget] mindre undersøgt."

Forskere har undret sig over muligheden for at beskytte Jorden mod mulige dræberasteroider i mere end et halvt århundrede. I midten af ​​1960'erne var mange mennesker bekymrede over muligheden for, at Asteroiden 1566 Icarus ville kollidere med Jorden, på trods af at eksperter var sikre på, at den kun ville passere inden for omkring fire millioner miles. "Stor asteroide er på vej mod jorden" skreg en avis. “Hippier flygter til Colorado, mens Icarus nærmer sig Jorden,” skrev ikke mindre en autoritet end den New York Times.

På MIT udarbejdede forskere planer om at sprænge Icarus i luften ved hjælp af seks Saturn V-raketter, bevæbnet med separate 100 megaton atomsprænghoveder. Som forventet endte Icarus med at savne Jorden - selvom MIT-arbejdet, beskrevet mere detaljeret i bogen Ild i himlen, skabte ingen mangel på pressedækning.

Men mens der siden har været periodiske stigninger i dækningen for dette emne, og ingen mangel på Hollywood-film (seneste Kig ikke op), Raducan er overbevist om, at hun er kommet ind på banen på det rigtige tidspunkt.

Asteroide supermodeller

En grund til dette er mængden af ​​rummissioner og de resulterende data. "For femten år siden var der så begrænsede data [om asteroider]," sagde hun. "Nu har vi flere rummissioner, der går til asteroider, og en masse data, der kommer ind. Der er DART og Hera. Der er Lucy-missionen. Der er OSIRIS-REx og Hayabusa missioner. Der er Psyche-missionen. Alt dette er data, du ikke kunne få fra Jorden."

Interessant nok kan ikke alle de data, der bruges til at bygge Raducans modeller, komme fra asteroider fra det virkelige liv. For nylig rejste nogle af hendes kolleger til Spanien, hvor de affyrede plastikprojektiler mod en erstatningsmodel af asteroiden Ryugu, lavet af sand og sten, ved hjælp af en komprimeret gaspistol. Disse resultater finder også vej ind i hendes computermodeller.

Den anden, komplementære grund til, at nu er det bedste tidspunkt nogensinde at studere asteroider, er Moores lov-drevne march af teknologiske fremskridt. En asteroide-nedslagssimulering, som, for at bruge den samme 15-årige sammenligning som nævnt tidligere, ville have taget en uge at behandle i 2007, tager nu omkring en halv time. Og de simuleringer, der i øjeblikket tager en uge, er langt, langt overlegne i deres kompleksitet.

TL; DR version? Vi ved mere om asteroider og med ordene fra Den seks millioner dollar mand intro, vi kan genopbygge dem. Eller i det mindste modellere dem i imponerende høj opløsning på en supercomputer.

Et spørgsmål om magt

Der er i øjeblikket ingen asteroider, som forskerne bekymrer sig om udgør en umiddelbar trussel mod livet på Jorden. Der er ikke noget umiddelbart kapløb mod uret for at bygge et planetarisk forsvarssystem. Men modeller som Raducans vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan vi skal håndtere asteroider i tilfælde af, at vi en dag bliver nødt til det. De vil også hjælpe os med bedre at modellere disse trusler, uanset om de pågældende asteroider viser sig at være store, tætte rumsten eller ophobninger af mindre sten holdt sammen af ​​tyngdekraften. Hver af disse ville kræve forskellige strategier, og derfor er computermodelleringsarbejde som dette så vigtigt.

Det er let at tro, at når det kommer til mulige dræberasteroider, skal vi simpelthen ramme dem så hårdt, som vi kan. Når alt kommer til alt, begrebet overkill, der overstiger mængden af ​​destruktiv kapacitet, der er nødvendig for at løse problemet, virker ikke for meget af et problem, når du har at gøre med en potentiel udryddelsesbegivenhed, der haster mod Jorden.

Men faktisk er dette ikke tilfældet. At ramme en asteroide med utilstrækkelig kraft til at afbøje den ville naturligvis være dårlige nyheder. Men det ville også slå det med for meget kraft - som enhver, der nogensinde har spillet Atari-spillet Asteroider vil vide.

"Problemet er, at hvis du slår det for hårdt, bryder du det bare fra hinanden," sagde Raducan. "Så i stedet for at beskæftige sig med et objekt, har du at gøre med flere mindre objekter, som er meget sværere at kontrollere. I stedet for en enkelt påvirkning har du en række påvirkninger. Det er noget, du absolut vil undgå.”

Beviser forudsigelserne

Selvfølgelig er det store spørgsmål om Raducans modeller det samme som med enhver prædiktiv model: Hvor nøjagtige er de? Masser af smarte computermodeller, udstyret med meget større mængder data, har fejlet. Berømt var Google Flu Trends – som brugte Google-søgninger til influenza-relaterede forespørgsler bred af mærket når det kom til præcist at forudsige spredningen af ​​influenzavirussen i influenzasæsonen.

Hvordan kan Raducan være sikker på, at hendes modeller er nøjagtige? Når alt kommer til alt, i tilfælde af en dræberasteroide, kan en fejlberegning være katastrofal. For nu er svaret... vi ved det ikke. Men vi kunne meget vel snart.

I november sidste år lancerede NASA sin DART (Double Asteroid Redirection Test) mission. Hyldet som verdens første fuldskala planetariske forsvarstest mod muligheden for asteroide-nedslag, vil DART kollidere med asteroidemålet Dimorphos engang i september.

Som en del af sit arbejde har Raducan hjulpet med at modellere den sandsynlige indvirkning, som DART vil få på sit mål. Hendes forudsigelser tyder på, at DART-missionen vil være yderst usandsynligt at bryde asteroiden op, selvom den vil deformere den betydeligt. At bryde det op ville kræve 10 gange mere slagenergi. Ved at analysere dataene fra DART-missionen – og den Den Europæiske Rumorganisations Hera-mission at undersøge eftervirkningerne af DART-sondepåvirkningen - det vil være muligt at få en fornemmelse af, hvor godt Raducans modeller forudsagde påvirkningen.

Uanset resultatet, vil de resulterende data blive brugt til at gøre fremtidige modeller endnu mere nøjagtige.

Opbygning af et planetarisk forsvarssystem

I sidste ende er håbet, at Raducans forudsigende asteroide-nedslagsmodeller kan udgøre en vigtig del af et planetarisk forsvarssystem, der er i stand til at holde Jorden sikker mod truslen om fremtidige asteroidekollisioner.

Siden det sidste asteroide-nedslag på udryddelsesniveau fandt sted for omkring 66 millioner år siden, er sandsynligheden for et sådant asteroide-nedslag heldigvis lav. (Selvom, som NASA bemærker, en asteroide på størrelse med en bil kommer ind i Jordens atmosfære cirka en gang om året, men brænder op, før den forårsager skade.)

Ikke desto mindre, i betragtning af den potentielle skade, en dræberasteroide kan forårsage, mener Raducan, at det er en en værdifuld investering for at skabe de nødvendige sikkerhedsforanstaltninger – i hvert fald hvad angår missioner som DART berørte.

"DART-rumfartøjet er en meget billig mission sammenlignet med sædvanlige rummissioner, fordi det er en teknologidemonstrationsmission og ikke en videnskabelig mission," sagde hun. "Den har kun få instrumenter om bord, såsom et kamera og et navigationssystem, og missionens varighed er meget kort, [der er] mindre end et år i rummet."

I slutningen af ​​dagen kommer det hele tilbage til Michael Bay. “For at sætte omkostningerne ved DART-missionen i sammenhæng, koster det omtrent det samme beløb at producere en film som Armageddon, da det koster at sende en egentlig afbøjningsmission i rummet,” sagde Raducan. "Hvis det er vigtigere at filme en Hollywood-film om en asteroideafbøjning end faktisk at sende et rumfartøj [for at hjælpe os potentielt at gøre det samme], er vi nødt til at få vores prioriteter rigtige."

Redaktørens anbefalinger

• Mange pionerer inden for databehandling var farvede kvinder. Her er 5 du bør genkende