Viņas hiperreālistiskie datoru modeļi pasargā mūs no asteroīdiem

Sabīna Radučana ir tāds darbs, kādu varētu sagaidīt 90. gadu Maikla Beja filmas galvenais varonis. In Akmens, Nikolasa Keidža doktors Stenlijs Gudspīds ir FIB ķīmisko ieroču speciālists, kurš palīdz glābt situāciju. In Armagedons, Brūsa Vilisa Harijs Stampers ir veterāns naftas urbējs, kurš palīdz glābt situāciju. Un Bernes Universitātē, vienā no lielākajām Šveices universitātēm, Sabina Radukana veido hiperreālistiskus asteroīdu trieciena modeļus. Kas kādu dienu varētu palīdzēt glābt visu mūsu planētu.

Lai būtu skaidrs, Raducan neveido modeļus, kas notiktu, ja asteroīds sadurtos ar Zemi. Tā vietā viņa kā pēcdoktorantūras pētniece veido skaitliskas simulācijas tam, kas notiktu, ja mēs (tas nozīmē Zeme) mēģināja novirzīt destruktīvu asteroīdu, nosūtot cilvēka radītu "iznīcināšanas ierīci", lai to sveicinātu. Tā vietā, lai to iznīcinātu, to varētu izmantot, lai novirzītu asteroīdu no kursa, lai tas peldētu garām mūsu planētai.

Pagaidām doma par kaut ko tādu kā piesardzības līdzekli vēl ir nākotnē. Tomēr, kad tas notiek (un tas, visticamāk, ir “kad”, nevis “ja”), Radukana darbs var izrādīties nenovērtējams. Un vismaz pagaidām viņas pētījumi viņai rada skaudību rosinošu ledlauzi ballītēm: "Es strādāju planētu aizsardzības sektorā."

Asteroīdu zelta laikmets

Radukanu aizrāva trieciena krāterēšanas tēma, kad viņa pabeidza maģistra grādu astronomijā, kosmosa zinātnē un astrofizikā Apvienotās Karalistes Kentas universitātē. "Visus interesēja Marss un Mēness," viņa pastāstīja Digital Trends. "Tieši tur notiek visi pētījumi. Es gribēju darīt kaut ko tādu, kas nav pārpildīts ar zinātniekiem un kas ir [daudz] mazāk pētīts.

Zinātnieki jau vairāk nekā pusgadsimtu ir prātojuši par iespēju aizsargāt Zemi pret iespējamiem slepkavības asteroīdiem. 60. gadu vidū daudzi cilvēki bija noraizējušies par iespēju, ka asteroīds 1566 Icarus varētu sadurties ar Zemi, neskatoties uz to, ka eksperti bija pārliecināti, ka tā šķērsos tikai aptuveni četru miljonu robežās jūdzes. “Liels asteroīds dodas uz Zemi,” kliedza viens laikraksts. “Hipiji bēg uz Kolorādo, kad Ikars tuvojas Zemei,” rakstīja ne mazāk autoritāte kā Ņujorkas Laiks.

MIT pētnieki izstrādāja plānus Icarus uzspridzināt, izmantojot sešas Saturn V raķetes, kas bruņotas ar atsevišķām 100 megatonu kodolgalviņām. Kā gaidīts, Ikars pazuda Zemei, lai gan MIT darbs, kas sīkāk aprakstīts grāmatā Uguns debesīs, neradīja preses atspoguļojumu trūkumu.

Bet, lai gan kopš tā laika šī tēma ir periodiski atspoguļota un netrūkst Holivudas filmu (nesen Neskatieties uz augšu), Radučana ir pārliecināta, ka viņa ir iegājusi laukumā īstajā laikā.

Asteroīdu supermodeļi

Viens no iemesliem ir kosmosa misiju daudzums un iegūtie dati. "Pirms piecpadsmit gadiem bija tik ierobežoti dati [par asteroīdiem]," viņa teica. "Tagad mums ir vairākas kosmosa misijas, kas dodas uz asteroīdiem, un daudz datu, kas tiek saņemti. Ir DART un Hēra. Tur ir Lūsijas misija. Tur ir OSIRIS-REx un Hajabusa misijas. Tur ir Psihes misija. Tas viss ir dati, kurus jūs nevarējāt iegūt no Zemes.

Interesanti, ka ne visi dati, kas izmantoti Raducan modeļu veidošanai, var būt no reāliem asteroīdiem. Nesen daži no viņas kolēģiem devās pārgājienā uz Spāniju, kur, izmantojot saspiestās gāzes pistoli, izšāva plastmasas lādiņus uz asteroīda Ryugu aizstājēju, kas izgatavots no smiltīm un akmeņiem. Šie rezultāti nonāk arī viņas datoru modeļos.

Otrs papildu iemesls, kāpēc šobrīd ir labākais laiks asteroīdu izpētei, ir Mūra likuma virzītais tehnoloģiskā progresa gājiens. Asteroīda trieciena simulācija, kas, izmantojot to pašu iepriekš minēto 15 gadu salīdzinājumu, 2007. gadā būtu prasījusi nedēļu, lai apstrādātu, tagad aizņem apmēram pusstundu. Un simulācijas, kas pašlaik aizņem nedēļu, ir daudz, daudz pārākas savā sarežģītībā.

TL; DR versija? Mēs zinām vairāk par asteroīdiem un, vārdiem runājot Sešu miljonu dolāru cilvēks ievadā, mēs varam tos atjaunot. Vai vismaz modelēt tos iespaidīgi augstā izšķirtspējā superdatorā.

Jautājums par spēku

Pašlaik nav asteroīdu, par kuriem zinātnieki satraucas, tie radītu tūlītējus draudus dzīvībai uz Zemes. Nav tūlītējas sacīkstes pret pulksteni, lai izveidotu planētu aizsardzības sistēmu. Taču tādi modeļi kā Raducan’s palīdzēs mums labāk izprast, kā rīkoties ar asteroīdiem, ja tas kādreiz būs vajadzīgs. Tie arī palīdzēs mums labāk modelēt šos draudus neatkarīgi no tā, vai attiecīgie asteroīdi izrādīsies lieli, blīvi kosmosa ieži vai mazāku iežu uzkrājumi, ko kopā satur gravitācija. Katrai no tām būtu vajadzīgas dažādas stratēģijas, tāpēc šāds datormodelēšanas darbs ir tik svarīgs.

Ir viegli domāt, ka, runājot par iespējamiem slepkavības asteroīdiem, mums vienkārši vajadzētu tiem sist pēc iespējas spēcīgāk. Galu galā pārslodzes jēdziens, pārsniedzot problēmas risināšanai nepieciešamo destruktīvo spēju apjomu, nešķiet pārāk liela problēma, ja jums ir darīšana ar iespējamu izzušanas līmeņa notikumu, kas tuvojas Zeme.

Bet patiesībā tas tā nav. Trieciens asteroīdam ar nepietiekamu spēku, lai to novirzītu, acīmredzot būtu sliktas ziņas. Tomēr arī to varētu sist ar pārāk lielu spēku — tāpat kā ikviens, kurš jebkad ir spēlējis Atari spēli Asteroīdi zinās.

"Problēma ir tāda, ka, ja jūs to sitat pārāk spēcīgi, jūs to vienkārši sadalāt," sacīja Radukans. "Tad tā vietā, lai nodarbotos ar vienu objektu, jums ir darīšana ar vairākiem mazākiem objektiem, kurus ir daudz grūtāk kontrolēt. Viena ietekmes vietā jums ir vairākas ietekmes. No tā jūs noteikti vēlaties izvairīties. ”

Prognožu pierādīšana

Protams, lielais jautājums par Raducan modeļiem ir tāds pats kā jebkuram paredzamajam modelim: cik precīzi tie ir? Daudzi viedie datoru modeļi, kas aprīkoti ar daudz lielāku datu daudzumu, ir bijuši neveiksmīgi. Slaveni bija Google gripas tendences, kas izmantoja Google meklēšanu ar gripu saistītiem vaicājumiem platumā no atzīmes kad vajadzēja precīzi prognozēt gripas vīrusa izplatību gripas sezonas laikā.

Kā Radukana var būt pārliecināta, ka viņas modeļi ir precīzi? Galu galā slepkavas asteroīda gadījumā nepareizs aprēķins var būt postošs. Pagaidām atbilde ir... mēs nezinām. Bet mēs ļoti labi varētu drīz.

Pagājušā gada novembrī NASA uzsāka savu DART (Double Asteroid Redirection Test) misija. DART, kas tiek pasludināts par pasaulē pirmo pilna mēroga planētu aizsardzības testu pret asteroīdu trieciena iespējamību, šī gada septembrī sadūrās ar asteroīda mērķi Dimorphos.

Sava darba ietvaros Raducan ir palīdzējusi modelēt iespējamo ietekmi, ko DART atstās uz savu mērķi. Viņas prognozes liecina, ka DART misija ļoti maz ticams, ka izjauks asteroīdu, lai gan tas to būtiski deformēs. Lai to sadalītu, būtu nepieciešams 10x vairāk trieciena enerģijas. Analizējot DART misijas datus un Eiropas Kosmosa aģentūras Hera misija lai izpētītu DART zondes trieciena sekas – būs iespējams gūt priekšstatu par to, cik labi Raducan modeļi paredzēja ietekmi.

Neatkarīgi no rezultāta iegūtie dati tiks izmantoti, lai turpmākie modeļi būtu vēl precīzāki.

Planētu aizsardzības sistēmas izveide

Galu galā ir cerība, ka Raducan prognozētie asteroīdu trieciena modeļi varētu būt viena no galvenajām planētu aizsardzības sistēmas daļām, kas spēj aizsargāt Zemi no nākotnes asteroīdu sadursmju draudiem.

Kopš pēdējā izzušanas līmeņa asteroīda trieciena notika aptuveni pirms 66 miljoniem gadu, šāda asteroīda trieciena iespējamība, par laimi, ir zema. (Lai gan, kā atzīmē NASA, asteroīds automašīnas lielumā Zemes atmosfērā iekļūst aptuveni reizi gadā, bet nodeg, pirms nodara nekādus bojājumus.)

Tomēr, ņemot vērā iespējamo kaitējumu, ko var izraisīt slepkava asteroīds, Radukans uzskata, ka tas ir a vērtīgs ieguldījums, lai radītu nepieciešamos drošības pasākumus – vismaz tiktāl, ciktāl tas attiecas uz tādām misijām kā DART attiecīgajām.

"DART kosmosa kuģis ir ļoti lēta misija salīdzinājumā ar parastajām kosmosa misijām, jo ​​tā ir tehnoloģiju demonstrācijas misija, nevis zinātnes misija," viņa teica. "Tajā ir tikai daži instrumenti, piemēram, kamera un navigācijas sistēma, un misijas ilgums ir ļoti īss, [ir] mazāk nekā gadu kosmosā."

Dienas beigās tas viss atgriežas pie Michael Bay. “Lai aplūkotu DART misijas izmaksas kontekstā, tādas filmas izgatavošana maksā apmēram tikpat Armagedons, jo faktiskas novirzīšanas misijas nosūtīšana kosmosā maksā," sacīja Radukans. "Ja ir svarīgāk filmēt Holivudas filmu par asteroīda novirzi, nevis faktiski nosūtīt kosmosa kuģi [lai palīdzētu mums darīt to pašu], mums ir pareizi jānosaka prioritātes."

Redaktoru ieteikumi

• Daudzas skaitļošanas pionieres bija krāsainas sievietes. Šeit ir 5, kas jums jāatpazīst