De hyperrealistiske datamodellene hennes beskytter oss mot asteroider

Sabina Raducan har den typen jobb du forventer at hovedpersonen i en Michael Bay-film fra 1990-tallet skal ha. I Steinen, Nicolas Cages Dr. Stanley Goodspeed er en FBI-spesialist på kjemiske våpen som hjelper til med å redde dagen. I verdens undergang, Bruce Willis' Harry Stamper er en veteran oljeborer som hjelper til med å redde dagen. Og ved Universitetet i Bern, et av de største universitetene i Sveits, bygger Sabina Raducan hyperrealistiske modeller av asteroide-nedslag. Som en dag kan bidra til å redde, vel, hele planeten vår.

For å være klar, bygger ikke Raducan modeller for hva som ville skje i tilfelle en asteroide kolliderte med jorden. I stedet, som postdoktor, bygger hun numeriske simuleringer av hva som ville skje hvis vi (som betyr Earth) forsøkte å avlede en destruktiv asteroide ved å sende en menneskeskapt "impactor"-enhet opp for å hilse på den. I stedet for å ødelegge den, kan dette brukes til å skyve asteroiden ut av kurs slik at den seiler forbi planeten vår.

Foreløpig er ideen om å ha noe slikt som et forebyggende tiltak fortsatt i fremtiden. Når det skjer (og det er sannsynligvis et "når" i stedet for et "hvis"), kan Raducans arbeid vise seg å være uvurderlig. Og foreløpig gir forskningen hennes henne en misunnelsesfremkallende isbryter for fester: "Jeg jobber i den planetariske forsvarssektoren."

Asteroidenes gullalder

Raducan ble fascinert av emnet nedslagskrater da hun fullførte en mastergrad i astronomi, romvitenskap og astrofysikk ved U.K.s University of Kent. "Alle var interessert i Mars og månen," sa hun til Digital Trends. "Det er der all forskning går. Jeg ønsket å gjøre noe som ikke var overbefolket med forskere, og som er [mye] mindre studert.»

Forskere har lurt på muligheten for å beskytte jorden mot mulige morderasteroider i mer enn et halvt århundre. På midten av 1960-tallet var mange bekymret for muligheten for at Asteroiden 1566 Icarus skulle kollidere med jorden, til tross for at eksperter var sikre på at den bare ville passere innen rundt fire millioner miles. "Stor asteroide er på vei mot jorden" skrek en avis. “Hippier flykter til Colorado når Icarus nærmer seg jorden,” skrev ikke mindre en autoritet enn New York Times.

Ved MIT utarbeidet forskere planer om å sprenge Icarus ved å bruke seks Saturn V-raketter, bevæpnet med separate 100 megatonn kjernefysiske stridshoder. Som forventet endte Icarus med å savne Jorden - selv om MIT-arbeidet, beskrevet mer detaljert i boken Brann i himmelen, genererte ingen mangel på pressedekning.

Men mens det siden har vært periodiske bølger av dekning for dette emnet, og ingen mangel på Hollywood-filmer (nylig Ikke se opp), Raducan er trygg på at hun har gått inn på banen til rett tid.

Asteroide supermodeller

En grunn til dette er mengden romoppdrag og de resulterende dataene. "For femten år siden var det så begrensede data [om asteroider]," sa hun. "Nå har vi flere romoppdrag som går til asteroider og mye data som kommer inn. Det er DART og Hera. Der er Lucy-oppdraget. Det er OSIRIS-REx og Hayabusa oppdrag. Der er Psyche-oppdraget. Alt dette er data du ikke kunne få fra jorden.»

Interessant nok kan ikke alle dataene som brukes til å bygge Raducans modeller komme fra virkelige asteroider. Nylig dro noen av hennes kolleger til Spania hvor de avfyrte plastprosjektiler mot en erstatningsmodell av asteroiden Ryugu, laget av sand og steiner, ved hjelp av en komprimert gasspistol. Disse resultatene kommer også inn i datamodellene hennes.

Den andre, komplementære grunnen til at nå er den beste tiden noensinne å studere asteroider, er Moores lov-drevne marsj for teknologisk fremgang. En asteroidekollisjon som, for å bruke den samme 15-års sammenligningen nevnt tidligere, ville ha tatt en uke å behandle i 2007, tar nå rundt en halvtime. Og simuleringene som for øyeblikket tar en uke er langt, langt overlegne i sin kompleksitet.

TL; DR versjon? Vi vet mer om asteroider og, med ordene til Seks millioner dollarmannen intro, kan vi gjenoppbygge dem. Eller i det minste modeller dem i imponerende høy oppløsning på en superdatamaskin.

Et spørsmål om makt

Det er foreløpig ingen asteroider som forskere bekymrer seg for utgjør en umiddelbar trussel mot livet på jorden. Det er ingen umiddelbar kamp mot klokken for å bygge et planetarisk forsvarssystem. Men modeller som Raducans vil hjelpe oss å bedre forstå hvordan vi skal håndtere asteroider i tilfelle vi en dag trenger det. De vil også hjelpe oss å bedre modellere disse truslene, enten de aktuelle asteroidene viser seg å være store, tette rombergarter eller ansamlinger av mindre bergarter holdt sammen av tyngdekraften. Hver av disse vil kreve forskjellige strategier, og det er grunnen til at datamodelleringsarbeid som dette er så viktig.

Det er lett å tenke at når det gjelder mulige morderasteroider, bør vi ganske enkelt slå dem så hardt vi kan. Tross alt, konseptet med overkill, som overskrider mengden destruktiv kapasitet som trengs for å løse problemet, virker ikke for mye av et problem når du har å gjøre med en potensiell utryddelseshendelse som haster mot Jord.

Men faktisk er dette ikke tilfelle. Å treffe en asteroide med utilstrekkelig kraft til å avlede den ville selvsagt være dårlige nyheter. Men det ville også slå den med for mye kraft – som alle som noen gang har spilt Atari-spillet Asteroider vil vite.

"Problemet er at hvis du slår den for hardt, bryter du den fra hverandre," sa Raducan. "Så i stedet for å håndtere ett objekt, har du å gjøre med flere mindre objekter som er mye vanskeligere å kontrollere. I stedet for en enkelt påvirkning, har du en rekke påvirkninger. Det er noe du absolutt vil unngå."

Beviser spådommene

Selvfølgelig er det store spørsmålet om Raducans modeller det samme som med enhver prediktiv modell: Hvor nøyaktige er de? Mange smarte datamodeller, utstyrt med mye større datamengder, har mislyktes. Velkjent var Google Flu Trends – som brukte Google-søk for influenserelaterte søk bred av merket når det gjaldt nøyaktig å forutsi spredningen av influensaviruset under influensasesongen.

Hvordan kan Raducan være sikker på at modellene hennes er nøyaktige? Tross alt, i tilfelle en morderasteroide, kan en feilberegning være katastrofal. Foreløpig er svaret … vi vet ikke. Men vi kunne veldig godt snart.

I november i fjor lanserte NASA sin DART-oppdrag (Double Asteroid Redirection Test).. Hyllet som verdens første fullskala planetariske forsvarstest mot muligheten for asteroidekollisjoner, vil DART kollidere med asteroidemålet Dimorphos en gang i september.

Som en del av arbeidet hennes har Raducan bidratt til å modellere den sannsynlige innvirkningen DART vil ha på målet. Hennes spådommer antyder at DART-oppdraget vil være ekstremt usannsynlig å bryte opp asteroiden, selv om den vil deformere den betydelig. Å bryte den opp ville ta 10 ganger mer slagenergi. Ved å analysere dataene fra DART-oppdraget – og European Space Agencys Hera-oppdrag for å undersøke kjølvannet av DART-sondepåvirkningen – det vil være mulig å få en følelse av hvor godt Raducans modeller spådde virkningen.

Uansett utfall, vil de resulterende dataene bli brukt til å gjøre fremtidige modeller enda mer nøyaktige.

Bygge et planetarisk forsvarssystem

Til syvende og sist er håpet at Raducans prediktive asteroide-nedslagsmodeller kan utgjøre en viktig del av et planetarisk forsvarssystem som er i stand til å holde jorden trygg fra trusselen om fremtidige asteroidekollisjoner.

Siden det siste utryddelsesnivået på asteroiden fant sted for omtrent 66 millioner år siden, er sannsynligheten for et slikt asteroideanslag heldigvis lav. (Selv om, som NASA bemerker, en asteroide på størrelse med en bil kommer inn i jordens atmosfære omtrent en gang i året, men brenner opp før den forårsaker skade.)

Ikke desto mindre, gitt den potensielle skaden en morderasteroide kan forårsake, mener Raducan at det er en verdifull investering for å skape de nødvendige sikkerhetstiltakene – i det minste når det gjelder oppdrag som DART bekymret.

"DART-romfartøyet er et veldig billig oppdrag sammenlignet med vanlige romoppdrag, fordi det er et teknologidemonstrasjonsoppdrag og ikke et vitenskapsoppdrag," sa hun. "Den har bare noen få instrumenter om bord, for eksempel et kamera og et navigasjonssystem, og varigheten av oppdraget er veldig kort, [er] mindre enn et år i verdensrommet."

På slutten av dagen kommer alt tilbake til Michael Bay. «For å sette kostnadene ved DART-oppdraget i sammenheng, koster det omtrent like mye å produsere en film som verdens undergang, ettersom det koster å sende et faktisk avbøyningsoppdrag i verdensrommet," sa Raducan. "Hvis det er viktigere å filme en Hollywood-film om en asteroideavbøyning enn å faktisk sende et romfartøy [for å hjelpe oss potensielt å gjøre det samme], må vi prioritere riktig."

Redaktørenes anbefalinger

• Mange pionerer innen databehandling var fargede kvinner. Her er 5 du bør kjenne igjen