Τα υπερρεαλιστικά μοντέλα υπολογιστών της μας προστατεύουν από τους αστεροειδείς

Σαμπίνα Ραντούκαν έχει τη δουλειά που θα περίμενες να έχει ο πρωταγωνιστής μιας ταινίας του Μάικλ Μπέι της δεκαετίας του 1990. Σε Ο βράχος, Ο Dr. Stanley Goodspeed του Nicolas Cage είναι ειδικός του FBI για τα χημικά όπλα που σώζει την κατάσταση. Σε Αρμαγεδδών, ο Χάρι Στάμπερ του Μπρους Γουίλις είναι ένας βετεράνος πετρελαιολόγος που σώζει τη μέρα. Και στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης, ένα από τα μεγαλύτερα πανεπιστήμια της Ελβετίας, η Sabina Raducan κατασκευάζει υπερρεαλιστικά μοντέλα κρούσεων αστεροειδών. Κάτι που μια μέρα θα μπορούσε να βοηθήσει να σωθεί ολόκληρος ο πλανήτης μας.

Για να είμαστε σαφείς, ο Raducan δεν κατασκευάζει μοντέλα για το τι θα συνέβαινε σε περίπτωση σύγκρουσης ενός αστεροειδή με τη Γη. Αντίθετα, ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια, δημιουργεί αριθμητικές προσομοιώσεις για το τι θα συνέβαινε αν (εννοεί Γη) προσπάθησε να εκτρέψει έναν καταστροφικό αστεροειδή στέλνοντας μια ανθρωπογενή συσκευή «κρουστήρας» για να τον χαιρετήσει. Αντί να το καταστρέψει, αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να σπρώξει τον αστεροειδή εκτός πορείας, ώστε να πλεύσει πέρα ​​από τον πλανήτη μας.

Προς το παρόν, η ιδέα να υπάρχει κάτι τέτοιο ως προληπτικό μέτρο είναι ακόμα στο μέλλον. Όταν συμβαίνει όμως (και είναι πιθανό «πότε» παρά «αν»), το έργο του Raducan μπορεί να αποδειχθεί ανεκτίμητο. Και, προς το παρόν τουλάχιστον, η έρευνά της της δίνει ένα παγοθραυστικό για πάρτι που προκαλεί ζήλια: «Δουλεύω στον τομέα της πλανητικής άμυνας».

Η χρυσή εποχή των αστεροειδών

Η Raducan γοητεύτηκε από το θέμα των κρατήρων πρόσκρουσης όταν ολοκλήρωνε το μεταπτυχιακό της στην Αστρονομία, την Επιστήμη του Διαστήματος και την Αστροφυσική στο Πανεπιστήμιο του Κεντ του Ηνωμένου Βασιλείου. «Όλοι ενδιαφέρθηκαν για τον Άρη και τη Σελήνη», είπε στο Digital Trends. «Εκεί πηγαίνει όλη η έρευνα. Ήθελα να κάνω κάτι που δεν ήταν υπερπληθυσμένο από επιστήμονες και είναι [πολύ] λιγότερο μελετημένο».

Οι επιστήμονες αναρωτιούνται για τη δυνατότητα προστασίας της Γης από πιθανούς φονικούς αστεροειδείς για περισσότερο από μισό αιώνα. Στα μέσα της δεκαετίας του 1960, πολλοί άνθρωποι ανησυχούσαν για την πιθανότητα ο Αστεροειδής 1566 Ίκαρος να συγκρουστεί με τη Γη, παρά το γεγονός ότι οι ειδικοί ήταν βέβαιοι ότι θα περνούσε μόνο σε περίπου τέσσερα εκατομμύρια μίλια. «Ο μεγάλος αστεροειδής κατευθύνεται προς τη Γη» ούρλιαζε μια εφημερίδα. “Οι χίπις φεύγουν στο Κολοράντο καθώς ο Ίκαρος πλησιάζει στη Γη,» έγραψε όχι λιγότερο μια αρχή από την Νιου Γιορκ Ταιμς.

Στο MIT, οι ερευνητές κατάρτισαν σχέδια για την ανατίναξη του Ίκαρου χρησιμοποιώντας έξι πυραύλους Saturn V, οπλισμένους με ξεχωριστές πυρηνικές κεφαλές 100 μεγατόνων. Όπως ήταν αναμενόμενο, ο Ίκαρος ολοκλήρωσε την εξαφανισμένη Γη – αν και το έργο του MIT, περιγράφεται με περισσότερες λεπτομέρειες στο βιβλίο Φωτιά στον ουρανό, δεν δημιούργησε έλλειψη κάλυψης στον Τύπο.

Αλλά ενώ έκτοτε υπήρξαν περιοδικές αυξήσεις κάλυψης για αυτό το θέμα και δεν έλειψαν οι ταινίες του Χόλιγουντ (πιο πρόσφατα Μην κοιτάτε ψηλά), η Ραντούκαν είναι σίγουρη ότι μπήκε στο γήπεδο την κατάλληλη στιγμή.

Αστεροειδή σούπερ μόντελ

Ένας λόγος για αυτό είναι η ποσότητα των διαστημικών αποστολών και τα δεδομένα που προκύπτουν. «Πριν από δεκαπέντε χρόνια υπήρχαν τόσο περιορισμένα δεδομένα [για τους αστεροειδείς]», είπε. «Τώρα έχουμε πολλαπλές διαστημικές αποστολές που πηγαίνουν σε αστεροειδείς και πολλά δεδομένα που έρχονται. Υπάρχει το DART και η Ήρα. Υπάρχει η αποστολή Lucy. Υπάρχουν οι OSIRIS-REx και Hayabusa αποστολές. Υπάρχει η αποστολή της Ψυχής. Όλα αυτά είναι δεδομένα που δεν μπορούσατε να λάβετε από τη Γη».

Είναι ενδιαφέρον ότι δεν μπορούν όλα τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των μοντέλων της Raducan να προέρχονται από πραγματικούς αστεροειδείς. Πρόσφατα μερικοί από τους συναδέλφους της ταξίδεψαν στην Ισπανία όπου εκτόξευσαν πλαστικά βλήματα σε ένα υποκατάστατο μοντέλου κλίμακας του αστεροειδούς Ryugu, κατασκευασμένο από άμμο και βράχους, χρησιμοποιώντας ένα πιστόλι συμπιεσμένου αερίου. Αυτά τα αποτελέσματα μπαίνουν και στα μοντέλα υπολογιστών της.

Ο δεύτερος, συμπληρωματικός λόγος που τώρα είναι η καλύτερη στιγμή για να μελετήσουμε αστεροειδείς είναι η πορεία τεχνολογικής προόδου που καθοδηγείται από το νόμο του Moore. Μια προσομοίωση πρόσκρουσης αστεροειδών που, για να χρησιμοποιήσουμε την ίδια σύγκριση 15 ετών που αναφέρθηκε προηγουμένως, θα χρειαζόταν μια εβδομάδα για να επεξεργαστεί το 2007, τώρα διαρκεί περίπου μισή ώρα. Και οι προσομοιώσεις που διαρκούν σήμερα μια εβδομάδα είναι πολύ, πολύ ανώτερες στην πολυπλοκότητά τους.

Το TL? Έκδοση DR; Γνωρίζουμε περισσότερα για τους αστεροειδείς και, με τα λόγια του Ο άνθρωπος των έξι εκατομμυρίων δολαρίων εισαγωγή, μπορούμε να τα ξαναφτιάξουμε. Ή τουλάχιστον μοντελοποιήστε τα σε εντυπωσιακά υψηλή ανάλυση σε έναν υπερυπολογιστή.

Ζήτημα δύναμης

Επί του παρόντος δεν υπάρχουν αστεροειδείς που οι επιστήμονες ανησυχούν ότι αποτελούν άμεση απειλή για τη ζωή στη Γη. Δεν υπάρχει άμεσος αγώνας ενάντια στον χρόνο για την κατασκευή ενός πλανητικού αμυντικού συστήματος. Αλλά μοντέλα όπως το Raducan's θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα πώς να αντιμετωπίσουμε τους αστεροειδείς σε περίπτωση που κάποια μέρα χρειαστεί. Θα μας βοηθήσουν επίσης να μοντελοποιήσουμε καλύτερα αυτές τις απειλές, είτε οι εν λόγω αστεροειδείς αποδειχθούν μεγάλοι, πυκνοί διαστημικοί βράχοι είτε συσσωρεύσεις μικρότερων πετρωμάτων που συγκρατούνται μεταξύ τους από τη βαρύτητα. Καθένα από αυτά θα απαιτούσε διαφορετικές στρατηγικές, γι' αυτό και η εργασία μοντελοποίησης υπολογιστή όπως αυτή είναι τόσο σημαντική.

Είναι εύκολο να σκεφτούμε ότι, όταν πρόκειται για πιθανούς δολοφονικούς αστεροειδείς, θα πρέπει απλώς να τους χτυπήσουμε όσο πιο δυνατά μπορούμε. Σε τελική ανάλυση, η έννοια της υπερβολής, η υπέρβαση του ποσού της καταστροφικής ικανότητας που απαιτείται για την επίλυση του προβλήματος, δεν φαίνεται πολύ μεγάλο πρόβλημα όταν αντιμετωπίζετε ένα πιθανό γεγονός σε επίπεδο εξαφάνισης που οδεύει προς Γη.

Στην πραγματικότητα όμως αυτό δεν ισχύει. Το να χτυπήσουμε έναν αστεροειδή με ανεπαρκή δύναμη για να τον εκτρέψουμε θα ήταν, προφανώς, κακά νέα. Ωστόσο, το ίδιο θα το χτυπούσαμε με υπερβολική δύναμη – όπως οποιοσδήποτε έχει παίξει ποτέ το παιχνίδι Atari Αστεροειδή θα ξέρω.

«Το πρόβλημα είναι ότι αν το χτυπήσεις πολύ δυνατά, απλώς το διαλύεις», είπε ο Raducan. «Τότε, αντί να ασχολείστε με ένα αντικείμενο, έχετε να κάνετε με πολλά μικρότερα αντικείμενα που είναι πολύ πιο δύσκολο να ελεγχθούν. Αντί για ένα μόνο αντίκτυπο, έχετε μια σειρά επιπτώσεων. Αυτό είναι κάτι που σίγουρα θέλεις να αποφύγεις».

Απόδειξη των προβλέψεων

Φυσικά, το μεγάλο ερώτημα σχετικά με τα μοντέλα της Raducan είναι το ίδιο με οποιοδήποτε μοντέλο πρόβλεψης: Πόσο ακριβή είναι; Πολλά μοντέλα έξυπνων υπολογιστών, εξοπλισμένα με πολύ μεγαλύτερες ποσότητες δεδομένων, έχουν αποτύχει. Ως γνωστόν, το Google Flu Trends – το οποίο χρησιμοποιούσε αναζητήσεις Google για ερωτήματα σχετικά με τη γρίπη – ήταν πλάτος του σήματος όταν επρόκειτο για την ακριβή πρόβλεψη της εξάπλωσης του ιού της γρίπης κατά την περίοδο της γρίπης.

Πώς μπορεί η Raducan να είναι σίγουρη ότι τα μοντέλα της είναι ακριβή; Εξάλλου, σε περίπτωση δολοφονικού αστεροειδούς, ένας λάθος υπολογισμός θα μπορούσε να είναι καταστροφικός. Προς το παρόν, η απάντηση είναι… δεν ξέρουμε. Αλλά πολύ καλά θα μπορούσαμε σύντομα.

Τον περασμένο Νοέμβριο, η NASA το ξεκίνησε Αποστολή DART (Double Asteroid Redirection Test).. Χαιρετίστηκε ως η πρώτη πλανητικής κλίμακας δοκιμή άμυνας στον κόσμο ενάντια στην πιθανότητα πρόσκρουσης αστεροειδών, το DART θα συγκρουστεί με τον στόχο αστεροειδή Dimorphos κάποια στιγμή αυτόν τον Σεπτέμβριο.

Ως μέρος της δουλειάς της, η Raducan βοήθησε στη διαμόρφωση του πιθανού αντίκτυπου που θα έχει το DART στον στόχο του. Οι προβλέψεις της υποδηλώνουν ότι η αποστολή DART θα είναι εξαιρετικά απίθανο να διαλύσει τον αστεροειδή, αν και θα τον παραμορφώσει σημαντικά. Για να διαλυθεί θα χρειαζόταν 10 φορές περισσότερη ενέργεια κρούσης. Αναλύοντας τα δεδομένα από την αποστολή DART – και το Η αποστολή Hera της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας για τη διερεύνηση των επακόλουθων της πρόσκρουσης του ανιχνευτή DART – θα είναι δυνατό να αποκτήσουμε μια αίσθηση του πόσο καλά τα μοντέλα της Raducan προέβλεψαν την πρόσκρουση.

Όποιο κι αν είναι το αποτέλεσμα, τα δεδομένα που θα προκύψουν θα χρησιμοποιηθούν για να γίνουν ακόμη πιο ακριβή τα μελλοντικά μοντέλα.

Κατασκευή ενός πλανητικού αμυντικού συστήματος

Τελικά, η ελπίδα είναι ότι τα προγνωστικά μοντέλα πρόσκρουσης αστεροειδών του Raducan θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα βασικό μέρος ενός πλανητικού αμυντικού συστήματος ικανού να κρατήσει τη Γη ασφαλή από την απειλή μελλοντικών συγκρούσεων αστεροειδών.

Δεδομένου ότι η τελευταία πρόσκρουση αστεροειδούς σε επίπεδο εξαφάνισης έλαβε χώρα πριν από περίπου 66 εκατομμύρια χρόνια, η πιθανότητα μιας τέτοιας πρόσκρουσης αστεροειδούς είναι ευτυχώς χαμηλή. (Αν και, όπως σημειώνει η NASA, ένας αστεροειδής στο μέγεθος ενός αυτοκινήτου εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης περίπου μία φορά το χρόνο, αλλά καίγεται πριν προκαλέσει οποιαδήποτε ζημιά.)

Ωστόσο, δεδομένης της πιθανής ζημιάς που θα μπορούσε να προκαλέσει ένας δολοφόνος αστεροειδής, ο Raducan πιστεύει ότι είναι α αξιόλογη επένδυση για τη δημιουργία των απαραίτητων διασφαλίσεων – τουλάχιστον όσον αφορά αποστολές όπως το DART ενδιαφερόμενος.

«Το διαστημόπλοιο DART είναι μια πολύ φθηνή αποστολή σε σύγκριση με τις συνηθισμένες διαστημικές αποστολές, επειδή είναι μια αποστολή επίδειξης τεχνολογίας και όχι μια επιστημονική αποστολή», είπε. «Έχει μόνο μερικά όργανα επί του σκάφους, όπως κάμερα και σύστημα πλοήγησης, και η διάρκεια της αποστολής είναι πολύ μικρή, [είναι] λιγότερο από ένα χρόνο στο διάστημα».

Στο τέλος της ημέρας, όλα επιστρέφουν στο Michael Bay. «Για να βάλουμε το κόστος της αποστολής DART στο πλαίσιο, κοστίζει περίπου το ίδιο ποσό για την παραγωγή μιας ταινίας σαν Αρμαγεδδών, καθώς κοστίζει η αποστολή μιας πραγματικής αποστολής εκτροπής στο διάστημα», είπε ο Raducan. «Αν είναι πιο σημαντικό να γυρίσουμε μια ταινία του Χόλιγουντ για μια εκτροπή αστεροειδών παρά να στείλουμε ένα διαστημόπλοιο [για να μας βοηθήσει να κάνουμε το ίδιο πράγμα], πρέπει να κάνουμε τις προτεραιότητές μας σωστά».

Συστάσεις των συντακτών

• Πολλοί πρωτοπόροι στην πληροφορική ήταν έγχρωμες γυναίκες. Εδώ είναι 5 που πρέπει να αναγνωρίσετε