Hänen hyperrealistiset tietokonemallinsa suojaavat meitä asteroideilta

Sabina Raducan hänellä on sellainen työ, jota voit odottaa 1990-luvun Michael Bay -elokuvan päähenkilön tekevän. Sisään Kallio, Nicolas Cagen tohtori Stanley Goodspeed on FBI: n kemiallisten aseiden asiantuntija, joka auttaa pelastamaan päivän. Sisään Harmageddon, Bruce Willisin Harry Stamper on kokenut öljynporaaja, joka auttaa pelastamaan päivän. Ja Bernin yliopistossa, joka on yksi Sveitsin suurimmista yliopistoista, Sabina Raducan rakentaa hyperrealistisia malleja asteroidien törmäyksistä. Mikä voisi jonain päivänä pelastaa koko planeettamme.

Selvyyden vuoksi Raducan ei rakenna malleja siitä, mitä tapahtuisi, jos asteroidi törmää Maahan. Sen sijaan hän tutkijatohtorina rakentaa numeerisia simulaatioita siitä, mitä tapahtuisi, jos me (eli Maa) yritti syrjäyttää tuhoavan asteroidin lähettämällä ihmisen valmistaman "iskulaitteen" sitä vastaan. Sen tuhoamisen sijaan sitä voitaisiin käyttää asteroidin työntämiseen pois kurssilta, jotta se purjehtii planeettamme ohi.

Toistaiseksi ajatus tällaisesta varotoimenpiteestä on vielä tulevaisuudessa. Kun se kuitenkin tapahtuu (ja se on todennäköisesti "milloin" eikä "jos"), Raducanin työ voi osoittautua korvaamattoman arvokkaaksi. Ja ainakin toistaiseksi hänen tutkimuksensa antaa hänelle kateutta herättävän jäänmurtajan juhliin: "Työskentelen planeetan puolustussektorilla."

Asteroidien kulta-aika

Raducan kiehtoi törmäyskraattereiden aihetta, kun hän suoritti tähtitieteen, avaruustieteen ja astrofysiikan maisterintutkintoa Yhdistyneen kuningaskunnan Kentin yliopistossa. "Kaikki olivat kiinnostuneita Marsista ja kuusta", hän kertoi Digital Trendsille. "Tänne kaikki tutkimus menee. Halusin tehdä jotain, joka ei ollut ylikansoitettu tiedemiehillä ja jota on [paljon] vähemmän tutkittu."

Tiedemiehet ovat pohtineet mahdollisuutta suojella maapalloa mahdollisilta tappajaasteroideilta yli puoli vuosisataa. 1960-luvun puolivälissä monet ihmiset olivat huolissaan mahdollisuudesta, että asteroidi 1566 Icarus törmää Maapallon, vaikka asiantuntijat olivat varmoja, että se ohittaisi vain noin neljän miljoonan sisällä mailia. "Suuri asteroidi on matkalla Maahan", huudahti eräs sanomalehti. “Hipit pakenevat Coloradoon, kun Icarus lähestyy maata,” kirjoitti yhtä viranomainen kuin New Yorkin ajat.

MIT: ssä tutkijat laativat suunnitelmat Icaruksen räjäyttämiseksi kuudella Saturn V -raketilla, jotka on aseistettu erillisillä 100 megatonnin ydinkärillä. Kuten odotettiin, Icarus päätyi kadonneesta Maasta – vaikka MIT-työ, kuvattu yksityiskohtaisemmin kirjassa Tuli taivaalla, ei tuottanut puutetta lehdistössä.

Mutta vaikka tästä aiheesta on sittemmin ollut ajoittain kattavuutta, eikä Hollywood-elokuvista ole pulaa (äskettäin Älä katso ylös), Raducan on varma, että hän on tullut kentälle oikeaan aikaan.

Asteroidien supermalleja

Yksi syy tähän on avaruustehtävien määrä ja niistä saatu data. "Viitoista vuotta sitten [asteroideista] oli niin vähän tietoa", hän sanoi. "Nyt meillä on useita avaruustehtäviä, jotka menevät asteroideihin ja paljon dataa, joka tulee sisään. Siellä on DART ja Hera. Siellä on Lucy-tehtävä. Siellä on OSIRIS-REx ja Hayabusa tehtävät. Siellä on Psyche-tehtävä. Kaikki tämä on dataa, jota et voinut saada maapallolta."

Mielenkiintoista on, että kaikki Raducanin mallien rakentamiseen käytetyt tiedot eivät voi olla peräisin tosielämän asteroideista. Äskettäin jotkut hänen kollegoistaan ​​vaelsivat Espanjaan, jossa he ampuivat muoviammuksia Ryugu-asteroidin korvaavaan pienoismalliin, joka oli valmistettu hiekasta ja kivistä, käyttäen painekaasupistoolia. Nämä tulokset pääsevät myös hänen tietokonemalleihinsa.

Toinen, täydentävä syy, miksi nyt on kaikkien aikojen paras aika tutkia asteroideja, on Mooren lain ohjaama teknologisen kehityksen marssi. Asteroidin törmäyssimulaatio, jonka käsittely samaa aiemmin mainittua 15 vuoden vertailua käyttäen olisi kestänyt vuonna 2007 viikon, kestää nyt noin puoli tuntia. Ja tällä hetkellä viikon kestävät simulaatiot ovat monimutkaisuudeltaan paljon, paljon parempia.

TL; DR versio? Tiedämme enemmän asteroideista ja sanoin Kuuden miljoonan dollarin mies intro, voimme rakentaa ne uudelleen. Tai ainakin mallintaa ne vaikuttavan korkealla resoluutiolla supertietokoneella.

Kysymys voimasta

Tällä hetkellä ei ole olemassa asteroideja, jotka tutkijat pelkäävät uhkaavan välitöntä uhkaa elämälle maan päällä. Planetaarisen puolustusjärjestelmän rakentamisessa ei ole välitöntä kilpailua kelloa vastaan. Mutta Raducanin kaltaiset mallit auttavat meitä ymmärtämään paremmin, kuinka käsitellä asteroideja siinä tapauksessa, että jonain päivänä tarvitsemme. Ne auttavat myös meitä paremmin mallintamaan näitä uhkia, osoittautuivatpa kyseessä olevat asteroidit suuriksi, tiheiksi avaruuskiviksi tai painovoiman yhdessä pitämien pienempien kivien kertymiksi. Jokainen näistä vaatisi erilaisia ​​strategioita, minkä vuoksi tällainen tietokonemallinnustyö on niin tärkeää.

On helppo ajatella, että kun kyse on mahdollisista tappajaasteroideista, meidän pitäisi yksinkertaisesti lyödä niitä niin lujasti kuin voimme. Loppujen lopuksi käsite ylilyönnistä, joka ylittää ongelman ratkaisemiseen tarvittavan tuhoavan kapasiteetin määrän, ei vaikuta liian suurelta ongelmalta, kun olet tekemisissä mahdollisen sukupuuttoon menevän tapahtuman kanssa Maapallo.

Mutta itse asiassa näin ei ole. Asteroidiin osuminen riittämättömällä voimalla sen kääntämiseksi olisi tietysti huono uutinen. Kuitenkin, niin myös sen lyöminen liian suurella voimalla - kuten kuka tahansa, joka on koskaan pelannut Atari-peliä Asteroidit tulee tietämään.

"Ongelma on, että jos lyöt sitä liian lujaa, rikot sen vain", Raducan sanoi. "Sitten yhden kohteen sijasta olet tekemisissä useiden pienempien esineiden kanssa, joita on paljon vaikeampi hallita. Yhden vaikutuksen sijaan sinulla on useita vaikutuksia. Sitä haluat ehdottomasti välttää."

Todistaa ennusteet

Suuri kysymys Raducanin malleista on tietysti sama kuin missä tahansa ennustavassa mallissa: kuinka tarkkoja ne ovat? Monet älykkäät tietokonemallit, joissa on paljon suurempia tietomääriä, ovat epäonnistuneet. Tunnetusti Google Flu Trends - joka käytti Google-hakuja flunssaan liittyviin kyselyihin - oli merkin leveä kun haluttiin ennustaa tarkasti influenssaviruksen leviäminen influenssakauden aikana.

Kuinka Raducan voi olla varma, että hänen mallinsa ovat tarkkoja? Loppujen lopuksi tappaja-asteroidin sattuessa virhearviointi voi olla tuhoisa. Toistaiseksi vastaus on… emme tiedä. Mutta voimme hyvin pian.

NASA käynnisti sen viime marraskuussa DART (Double Asteroid Redirection Test) -tehtävä. Maailman ensimmäiseksi täysimittaiseksi planeetan puolustustestiksi asteroidien törmäyksiä vastaan ​​ylistetty DART törmää asteroidikohteen Dimorphosin kanssa joskus syyskuussa.

Osana työtään Raducan on auttanut mallintamaan DARTin todennäköistä vaikutusta kohteeseensa. Hänen ennusteensa viittaavat siihen, että DART-tehtävä on erittäin epätodennäköinen hajottaa asteroidia, vaikka se muuttaa sitä merkittävästi. Sen hajottaminen vaatisi 10 kertaa enemmän iskuenergiaa. Analysoimalla DART-tehtävästä saatuja tietoja – ja Euroopan avaruusjärjestön Hera-tehtävä tutkia DART-luotaimen törmäyksen jälkiä – on mahdollista saada käsitys siitä, kuinka hyvin Raducanin mallit ennustivat vaikutusta.

Oli lopputulos mikä tahansa, saatuja tietoja käytetään tulevien mallien tekemiseen entistä tarkempia.

Planetaarisen puolustusjärjestelmän rakentaminen

Lopulta toivotaan, että Raducanin ennustavat asteroidien törmäysmallit voisivat muodostaa yhden avainosan planeetan puolustusjärjestelmää, joka pystyy pitämään maapallon turvassa tulevien asteroidien törmäysten uhalta.

Koska viimeinen sukupuuttotason asteroiditörmäys tapahtui noin 66 miljoonaa vuotta sitten, tällaisen asteroidin törmäyksen todennäköisyys on onneksi pieni. (Siitä huolimatta, kuten NASA huomauttaa, auton kokoinen asteroidi tulee Maan ilmakehään noin kerran vuodessa, mutta palaa ennen kuin aiheuttaa vahinkoa.)

Siitä huolimatta, kun otetaan huomioon tappaja-asteroidin mahdollisesti aiheuttamat vahingot, Raducan uskoo, että se on a kannattava investointi tarvittavien suojatoimien luomiseen – ainakin DARTin kaltaisten tehtävien osalta huolestunut.

"DART-avaruusalus on erittäin halpa tehtävä verrattuna tavallisiin avaruustehtäviin, koska se on teknologian esittelytehtävä eikä tiedetehtävä", hän sanoi. "Siellä on vain muutama instrumentti, kuten kamera ja navigointijärjestelmä, ja tehtävän kesto on hyvin lyhyt, [olet] alle vuoden avaruudessa."

Päivän päätteeksi kaikki palaa Michael Bayhin. "Kun DART-tehtävän kustannukset otetaan kontekstiin, samanlaisen elokuvan tuottaminen maksaa suunnilleen saman summan Harmageddon, koska todellisen poikkeutustehtävän lähettäminen avaruuteen maksaa", Raducan sanoi. "Jos on tärkeämpää kuvata Hollywood-elokuva asteroidin taipumisesta kuin lähettää avaruusalus [jotta voimme mahdollisesti tehdä saman], meidän on asetettava prioriteettimme oikein."

Toimittajien suositukset

• Monet tietojenkäsittelyn edelläkävijät olivat värikkäitä naisia. Tässä on 5, jotka sinun pitäisi tunnistaa