Ihre hyperrealistischen Computermodelle schützen uns vor Asteroiden

Sabina Raducan hat den Job, den man von einem Protagonisten in einem Michael-Bay-Film aus den 1990er-Jahren erwarten würde. In Der Stein, Nicolas Cages Dr. Stanley Goodspeed ist ein Chemiewaffenspezialist des FBI, der dabei hilft, den Tag zu retten. In ArmageddonHarry Stamper von Bruce Willis ist ein erfahrener Ölbohrer, der dabei hilft, den Tag zu retten. Und an der Universität Bern, einer der größten Universitäten der Schweiz, baut Sabina Raducan hyperrealistische Modelle von Asteroideneinschlägen. Was eines Tages dazu beitragen könnte, unseren gesamten Planeten zu retten.

Um es klarzustellen: Raducan erstellt keine Modelle dafür, was passieren würde, wenn ein Asteroid mit der Erde kollidieren würde. Stattdessen erstellt sie als Postdoktorandin numerische Simulationen dessen, was passieren würde, wenn wir (das heißt Die Erde versuchte, einen zerstörerischen Asteroiden abzulenken, indem sie ein von Menschen hergestelltes „Impaktor“-Gerät nach oben schickte, um ihn zu begrüßen. Anstatt ihn zu zerstören, könnte dies dazu genutzt werden, den Asteroiden vom Kurs abzubringen, sodass er an unserem Planeten vorbeifliegt.

Die Idee, so etwas als Vorsichtsmaßnahme einzuführen, ist vorerst noch Zukunftsmusik. Wenn es jedoch passiert (und es ist wahrscheinlich eher ein „Wann“ als ein „Wenn“), könnte sich Raducans Arbeit als unschätzbar wertvoll erweisen. Und ihre Forschung liefert ihr zumindest vorerst einen neidischen Eisbrecher für Partys: „Ich arbeite im Sektor der Planetenverteidigung.“

Das goldene Zeitalter der Asteroiden

Raducan wurde vom Thema Einschlagskrater fasziniert, als sie an der britischen University of Kent ihr Masterstudium in Astronomie, Weltraumwissenschaften und Astrophysik abschloss. „Jeder interessierte sich für Mars und den Mond“, sagte sie gegenüber Digital Trends. „Dahin geht die ganze Forschung. Ich wollte etwas machen, das nicht mit Wissenschaftlern überfüllt ist und das [viel] weniger erforscht ist.“

Seit mehr als einem halben Jahrhundert fragen sich Wissenschaftler, ob es möglich sei, die Erde vor möglichen Killer-Asteroiden zu schützen. Mitte der 1960er Jahre machten sich viele Menschen Sorgen über die Möglichkeit einer Kollision mit dem Asteroiden 1566 Icarus die Erde, obwohl Experten zuversichtlich waren, dass er nur innerhalb von etwa vier Millionen Jahren passieren würde Meilen. „Großer Asteroid ist auf dem Weg zur Erde“, schrie eine Zeitung. “Hippies fliehen nach Colorado, als sich Ikarus der Erde nähert.” schrieb kein Geringerer als der New York Times.

Am MIT entwarfen Forscher Pläne, Ikarus mit sechs Saturn-V-Raketen in die Luft zu jagen, die mit separaten 100-Megatonnen-Atomsprengköpfen bewaffnet sind. Wie erwartet vermisste Ikarus die Erde – obwohl die MIT-Arbeit im Buch ausführlicher beschrieben wird Feuer im Himmel, erzeugte keinen Mangel an Presseecho.

Aber obwohl es seither immer wieder Aufschwünge in der Berichterstattung zu diesem Thema gibt und es keinen Mangel an Hollywood-Filmen gibt (zuletzt Schauen Sie nicht nach oben) ist Raducan zuversichtlich, dass sie das Feld zum richtigen Zeitpunkt betreten hat.

Asteroiden-Supermodels

Ein Grund dafür ist die Menge der Weltraummissionen und der daraus resultierenden Daten. „Vor fünfzehn Jahren gab es so begrenzte Daten [über Asteroiden]“, sagte sie. „Jetzt haben wir mehrere Weltraummissionen, die zu Asteroiden fliegen, und es gehen viele Daten ein. Es gibt DART und Hera. Da ist die Lucy-Mission. Da sind die OSIRIS-REx Und Hayabusa Missionen. Es gibt die Psyche-Mission. All das sind Daten, die man von der Erde nicht bekommen könnte.“

Interessanterweise können nicht alle Daten, die für die Erstellung von Raducans Modellen verwendet werden, von echten Asteroiden stammen. Kürzlich reisten einige ihrer Kollegen nach Spanien, wo sie mit einer Druckgaspistole Plastikprojektile auf ein Ersatzmodell des Asteroiden Ryugu aus Sand und Steinen abfeuerten. Diese Ergebnisse fließen auch in ihre Computermodelle ein.

Der zweite, ergänzende Grund dafür, dass jetzt der beste Zeitpunkt für die Erforschung von Asteroiden ist, ist der vom Mooreschen Gesetz getriebene technologische Fortschritt. Eine Asteroideneinschlagssimulation, deren Verarbeitung im Jahr 2007, um den zuvor erwähnten 15-Jahres-Vergleich zu verwenden, eine Woche gedauert hätte, dauert jetzt etwa eine halbe Stunde. Und die Simulationen, die derzeit eine Woche dauern, sind in ihrer Komplexität weitaus überlegen.

Der TL; DR-Version? Wir wissen mehr über Asteroiden und, mit den Worten von Der Sechs-Millionen-Dollar-Mann Intro, wir können sie neu erstellen. Oder sie zumindest in beeindruckend hoher Auflösung auf einem Supercomputer modellieren.

Eine Frage der Gewalt

Derzeit gibt es keine Asteroiden, von denen Wissenschaftler befürchten, dass sie eine unmittelbare Bedrohung für das Leben auf der Erde darstellen. Es gibt keinen unmittelbaren Wettlauf gegen die Zeit beim Aufbau eines planetaren Verteidigungssystems. Aber Modelle wie das von Raducan werden uns helfen, besser zu verstehen, wie wir mit Asteroiden umgehen sollen, falls dies eines Tages erforderlich sein sollte. Sie werden uns auch dabei helfen, diese Bedrohungen besser zu modellieren, unabhängig davon, ob es sich bei den betreffenden Asteroiden um große, dichte Weltraumfelsen oder um Ansammlungen kleinerer Felsen handelt, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Für jede davon wären unterschiedliche Strategien erforderlich, weshalb Computermodellierungsarbeiten wie diese so wichtig sind.

Wenn es um mögliche Killer-Asteroiden geht, ist es leicht zu denken, dass wir sie einfach so hart treffen sollten, wie wir können. Schließlich ist das Konzept des Overkills, das die zur Lösung des Problems erforderliche Menge an Zerstörungskapazität übersteigt, scheint kein allzu großes Problem zu sein, wenn man es mit einem bevorstehenden potenziellen Aussterbeereignis zu tun hat Erde.

Tatsächlich ist dies jedoch nicht der Fall. Einen Asteroiden mit nicht ausreichender Kraft zu treffen, um ihn abzulenken, wäre natürlich eine schlechte Nachricht. Allerdings würde es auch passieren, dass man mit zu viel Kraft darauf trifft – wie jeder, der jemals das Atari-Spiel gespielt hat Asteroiden wirst wissen.

„Das Problem ist, dass man es einfach auseinanderbricht, wenn man es zu hart trifft“, sagte Raducan. „Dann haben Sie es nicht mehr mit einem einzigen Objekt zu tun, sondern mit mehreren kleineren Objekten, die viel schwieriger zu kontrollieren sind. Anstelle einer einzelnen Auswirkung gibt es eine Reihe von Auswirkungen. Das möchten Sie auf jeden Fall vermeiden.“

Die Vorhersagen beweisen

Natürlich ist die große Frage bei Raducans Modellen dieselbe wie bei jedem Vorhersagemodell: Wie genau sind sie? Viele intelligente Computermodelle, die mit viel größeren Datenmengen ausgestattet waren, sind ausgefallen. Berühmt war Google Flu Trends, das Google-Suchanfragen für grippebezogene Suchanfragen nutzte weit daneben wenn es darum ging, die Ausbreitung des Influenzavirus während der Grippesaison genau vorherzusagen.

Wie kann Raducan sicher sein, dass ihre Modelle korrekt sind? Denn im Falle eines Killerasteroiden könnte eine Fehleinschätzung katastrophale Folgen haben. Im Moment lautet die Antwort … wir wissen es nicht. Aber wir könnten es sehr wohl bald tun.

Im vergangenen November startete die NASA ihre DART-Mission (Double Asteroid Redirection Test).. DART gilt als weltweit erster umfassender Test zur planetaren Verteidigung gegen die Möglichkeit von Asteroideneinschlägen und wird irgendwann im September mit dem Asteroidenziel Dimorphos kollidieren.

Im Rahmen ihrer Arbeit hat Raducan dazu beigetragen, die wahrscheinlichen Auswirkungen zu modellieren, die DART auf sein Ziel haben wird. Ihre Vorhersagen deuten darauf hin, dass es äußerst unwahrscheinlich sein wird, dass die DART-Mission den Asteroiden zerbricht, obwohl er dadurch erheblich deformiert wird. Um es aufzubrechen, wäre zehnmal mehr Aufprallenergie erforderlich. Durch die Analyse der Daten der DART-Mission – und der Die Hera-Mission der Europäischen Weltraumorganisation Um die Folgen des Einschlags der DART-Sonde zu untersuchen, wird es möglich sein, ein Gefühl dafür zu bekommen, wie gut Raducans Modelle den Einschlag vorhergesagt haben.

Was auch immer das Ergebnis sein wird, die resultierenden Daten werden verwendet, um zukünftige Modelle noch genauer zu machen.

Aufbau eines planetaren Verteidigungssystems

Letztendlich besteht die Hoffnung, dass Raducans prädiktive Asteroideneinschlagsmodelle ein wichtiger Bestandteil eines planetaren Verteidigungssystems sein könnten, das die Erde vor der Bedrohung zukünftiger Asteroidenkollisionen schützen könnte.

Da der letzte Asteroideneinschlag der Extinktionsstufe vor etwa 66 Millionen Jahren stattfand, ist die Wahrscheinlichkeit eines solchen Asteroideneinschlags glücklicherweise gering. (Obwohl, wie die NASA feststellt, ein Asteroid von der Größe eines Autos, dringt etwa einmal im Jahr in die Erdatmosphäre ein, verglüht jedoch, bevor er Schaden anrichtet.)

Dennoch glaubt Raducan angesichts des potenziellen Schadens, den ein Killerasteroid anrichten könnte, dass es sich um einen handelt Eine lohnende Investition, um die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen zu schaffen – zumindest was Missionen wie DART betrifft betroffen.

„Das DART-Raumschiff ist im Vergleich zu herkömmlichen Weltraummissionen eine sehr kostengünstige Mission, da es sich um eine Technologiedemonstrationsmission und nicht um eine Wissenschaftsmission handelt“, sagte sie. „Es sind nur wenige Instrumente an Bord, etwa eine Kamera und ein Navigationssystem, und die Dauer der Mission ist sehr kurz, sie beträgt weniger als ein Jahr im Weltraum.“

Am Ende des Tages kommt es auf Michael Bay an. „Um die Kosten der DART-Mission ins rechte Licht zu rücken: Die Produktion eines Films wie dieser kostet etwa genauso viel Armageddon, wie es kostet, eine tatsächliche Ablenkungsmission ins All zu schicken“, sagte Raducan. „Wenn es wichtiger ist, einen Hollywood-Film über die Ablenkung eines Asteroiden zu drehen, als tatsächlich ein Raumschiff zu schicken [um uns dabei zu helfen, möglicherweise dasselbe zu tun], müssen wir unsere Prioritäten richtig setzen.“

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