Hiperrealisztikus számítógépes modelljei megvédenek minket az aszteroidáktól

Sabina Raducan olyan munkája van, amit egy 1990-es évekbeli Michael Bay film főszereplőjétől elvárhat. Ban ben A szikla, Nicolas Cage Dr. Stanley Goodspeed az FBI vegyifegyver-specialistája, aki segít megmenteni a helyzetet. Ban ben Armageddon, Bruce Willis Harry Stamper veterán olajfúró, aki segít megmenteni a helyzetet. A Berni Egyetemen, Svájc egyik legnagyobb egyetemén pedig Sabina Raducan hiperrealisztikus modelleket készít az aszteroida becsapódásáról. Ami egy napon megmentheti az egész bolygónkat.

Hogy egyértelmű legyen, a Raducan nem épít modelleket arról, mi történne abban az esetben, ha egy aszteroida ütközne a Földdel. Ehelyett posztdoktori kutatóként numerikus szimulációkat készít arra vonatkozóan, hogy mi történne, ha (értsd Föld) megpróbált eltéríteni egy pusztító aszteroidát úgy, hogy egy ember által készített „ütköző” eszközt küldött fel, hogy üdvözölje azt. Ahelyett, hogy megsemmisítené, ez felhasználható arra, hogy eltolja az aszteroidát a pályáról, hogy elhaladjon bolygónk mellett.

Egyelőre az ötlet, hogy elővigyázatosságból valami ilyesmi legyen, még a jövőben van. Ha mégis megtörténik (és valószínűleg inkább „mikor”, mint „ha”), Raducan munkája felbecsülhetetlen értékűnek bizonyulhat. És legalábbis egyelőre kutatásai irigységet keltő jégtörőt adnak neki a bulikhoz: „A bolygóvédelmi szektorban dolgozom.”

Az aszteroidák aranykora

Raducant akkor ragadta meg a becsapódásos kráterezés témaköre, amikor csillagászatból, űrtudományból és asztrofizikából szerzett mesterképzést az Egyesült Királyság Kenti Egyetemén. „Mindenkit érdekelt a Mars és a Hold” – mondta a Digital Trendsnek. „Minden kutatás ide megy. Valami olyasmit akartam csinálni, ami nem volt túlnépesedve tudósokkal, és [sokkal] kevésbé tanulmányozták.”

A tudósok már több mint fél évszázada töprengtek azon, hogy megvédhető-e a Föld a lehetséges gyilkos aszteroidákkal szemben. Az 1960-as évek közepén sokan aggódtak amiatt, hogy az 1566 Icarus aszteroida ütközhet a Földet, annak ellenére, hogy a szakértők biztosak voltak abban, hogy csak körülbelül négymillióan belül fog elhaladni mérföldre. „Nagy aszteroida a Föld felé tart” – üvöltötte az egyik újság. “A hippik Coloradóba menekülnek, miközben Ikarusz közeledik a Földhöz,” írta nem kisebb tekintély, mint a New York Times.

Az MIT kutatói tervet készítettek az Icarus felrobbantására hat Saturn V rakétával, amelyek külön 100 megatonnás nukleáris robbanófejekkel vannak felfegyverezve. Ahogy az várható volt, az Ikarusz felszámolta a Föld eltűnését – bár az MIT munkája, a könyvben részletesebben is le van írva Tűz az égen, nem okozott hiányt a sajtóvisszhangban.

Ám bár azóta rendszeresen megnőtt a téma ezzel a témával, és nem hiányoznak a hollywoodi filmek (legutóbb Ne nézz fel), Raducan biztos abban, hogy a megfelelő időben lépett pályára.

Kisbolygó szupermodellek

Ennek egyik oka az űrmissziók mennyisége és az ebből származó adatok. "Tizenöt évvel ezelőtt ilyen korlátozott adatok voltak [az aszteroidákról]" - mondta. „Most több űrküldetésünk is van aszteroidákra, és sok adat érkezik. Ott van DART és Hera. Ott van a Lucy-küldetés. Ott vannak a OSIRIS-REx és Hayabusa küldetések. Ott van a Psyche küldetés. Mindez olyan adat, amelyet nem kaphat meg a Földről.”

Érdekes módon a Raducan modelljeinek felépítéséhez használt adatok nem mindegyike származhat valós aszteroidákról. A közelmúltban néhány kollégája Spanyolországba utazott, ahol műanyag lövedékekkel lőtték ki a Ryugu aszteroida homokból és sziklákból készült helyettesítő méretarányú modelljét, sűrített gázpuskával. Ezek az eredmények a számítógépes modelljeibe is bekerülnek.

A második, kiegészítő ok, amiért most van a legjobb idő az aszteroidák tanulmányozására, a Moore-törvény által vezérelt technológiai haladás. Egy aszteroida becsapódási szimulációja, amelynek feldolgozása a korábban említett 15 éves összehasonlítás alapján 2007-ben egy hétbe telt volna, most körülbelül fél órát vesz igénybe. És azok a szimulációk, amelyek jelenleg egy hétig tartanak, bonyolultságukat tekintve sokkal-sokkal jobbak.

A TL; DR verzió? Többet tudunk az aszteroidákról és a szavakkal A hatmillió dolláros ember intro, újraépíthetjük őket. Vagy legalább modellezze őket lenyűgözően nagy felbontásban egy szuperszámítógépen.

Erő kérdése

Jelenleg nincs olyan aszteroida, amely a tudósok szerint közvetlen veszélyt jelentene a földi életre. Nincs azonnali versenyfutás az idővel egy bolygóvédelmi rendszer kiépítésében. De az olyan modellek, mint a Raducan, segítenek abban, hogy jobban megértsük, hogyan bánjunk az aszteroidákkal abban az esetben, ha egyszer szükségünk lesz rá. Segítenek abban is, hogy jobban modellezzük ezeket a fenyegetéseket, függetlenül attól, hogy a szóban forgó aszteroidák nagy, sűrű űrkőzetek, vagy kisebb sziklák halmozódása, amelyeket a gravitáció tart össze. Ezek mindegyike más-más stratégiát igényel, ezért olyan fontos az ehhez hasonló számítógépes modellezési munka.

Könnyű azt gondolni, hogy amikor a lehetséges gyilkos aszteroidákról van szó, egyszerűen olyan keményen kell eltalálnunk őket, amennyire csak tudjuk. Végül is a túlzás fogalma, amely meghaladja a probléma megoldásához szükséges romboló kapacitás mértékét, nem tűnik túl nagy problémának, ha egy lehetséges kihalási szintű eseménnyel van dolgunk Föld.

De valójában ez nem így van. Nyilvánvalóan rossz hír lenne, ha egy aszteroidának nem kellő erővel ütne el az eltérítéséhez. Azonban az is túl nagy erővel ütné meg – mint bárki, aki valaha is játszott Atari játékkal Kisbolygók tudni fogja.

"Az a probléma, hogy ha túl erősen ütöd, akkor csak szétszeded" - mondta Raducan. „Ahelyett, hogy egy tárggyal foglalkozna, több kisebb tárggyal kell foglalkoznia, amelyeket sokkal nehezebb irányítani. Egyetlen hatás helyett számos hatás érhető el. Ez az, amit mindenképpen el akarsz kerülni."

A jóslatok bizonyítása

Természetesen a Raducan modelljeivel kapcsolatos nagy kérdés ugyanaz, mint bármely prediktív modell esetében: Mennyire pontosak? Rengeteg intelligens számítógép-modell, amelyek sokkal nagyobb adatmennyiséggel vannak felszerelve, meghibásodott. Híres volt a Google Influenzatrendek – amely az influenzával kapcsolatos lekérdezésekhez használt Google-kereséseket széles a jel amikor az influenzavírus terjedésének pontos előrejelzéséről volt szó az influenza szezonban.

Hogyan lehet Raducan biztos abban, hogy modelljei pontosak? Végtére is, egy gyilkos aszteroida esetén egy téves számítás katasztrofális lehet. Egyelőre a válasz: nem tudjuk. De hamarosan megtehetjük.

Tavaly novemberben a NASA elindította DART (Double Asteroid Redirection Test) küldetés. A világ első teljes körű bolygóvédelmi tesztjeként üdvözölték az aszteroida-becsapódások lehetőségével szemben, a DART valamikor idén szeptemberben ütközik a Dimorphos aszteroidacélponttal.

Munkája részeként Raducan segített modellezni a DART várható hatását a céljára. Előrejelzései szerint a DART-küldetés rendkívül valószínűtlen, hogy széttörje az aszteroidát, bár jelentősen deformálja azt. Felbontásához 10-szer több becsapódási energia kellene. A DART küldetés adatainak elemzésével – és a Az Európai Űrügynökség Hera küldetése a DART szonda becsapódásának utóhatásainak kivizsgálására – így érzékelhetővé válik, hogy a Raducan modelljei mennyire jósolták meg a becsapódást.

Bármi legyen is az eredmény, a kapott adatokat a jövőbeni modellek még pontosabbá tételére használjuk fel.

Bolygóvédelmi rendszer kiépítése

Végső soron az a remény, hogy a Raducan prediktív aszteroida becsapódási modelljei egy olyan bolygóvédelmi rendszer egyik kulcsfontosságú részét képezhetik, amely képes megvédeni a Földet a jövőbeni aszteroidaütközések veszélyétől.

Mivel az utolsó kihalási szintű aszteroida becsapódás nagyjából 66 millió évvel ezelőtt történt, szerencsére kicsi a valószínűsége egy ilyen aszteroida becsapódásnak. (Habár, ahogy a NASA megjegyzi, egy autó méretű aszteroida nagyjából évente egyszer belép a Föld légkörébe, de kiég, mielőtt bármilyen kárt okozna.)

Mindazonáltal, tekintettel a potenciális károkra, amelyeket egy gyilkos aszteroida okozhat, Raducan úgy véli, hogy a megtérülő befektetés a szükséges biztosítékok megteremtéséhez – legalábbis ami a DART-hoz hasonló küldetéseket illeti érintett.

"A DART űrszonda a szokásos űrmissziókhoz képest nagyon olcsó küldetés, mivel technológiai bemutató küldetés, és nem tudományos küldetés" - mondta. "Csak néhány műszer van a fedélzetén, mint például egy kamera és egy navigációs rendszer, és a küldetés időtartama nagyon rövid, kevesebb mint egy év az űrben."

A nap végén mindez visszatér Michael Bayhez. „Ha a DART-küldetés költségeit kontextusba helyezzük, körülbelül ugyanannyiba kerül egy ilyen film elkészítése Armageddon, mivel költséges egy tényleges eltérítési küldetés az űrbe küldése” – mondta Raducan. "Ha fontosabb egy hollywoodi filmet forgatni egy aszteroida elhajlásáról, mint ténylegesen egy űrhajót küldeni [hogy potenciálisan ugyanerre segítsen nekünk], akkor helyesen kell meghatároznunk a prioritásokat."

Szerkesztői ajánlások

• A számítástechnikában sok úttörő színes bőrű nő volt. Íme 5, amit fel kell ismerned