Modelele ei de computer hiperrealiste ne protejează de asteroizi

Sabina Raducan are genul de slujbă la care te-ai aștepta să o dețină protagonistul dintr-un film Michael Bay din anii 1990. În Piatra, Dr. Stanley Goodspeed de la Nicolas Cage este un specialist FBI în arme chimice care ajută la salvarea situației. În Armaghedon, Harry Stamper al lui Bruce Willis este un forator de petrol veteran care ajută la salvarea situației. Iar la Universitatea din Berna, una dintre cele mai mari universități din Elveția, Sabina Raducan construiește modele hiperrealiste ale impactului asteroizilor. Ceea ce într-o zi ar putea ajuta la salvarea întregii planete.

Pentru a fi clar, Raducan nu construiește modele despre ceea ce s-ar întâmpla în cazul în care un asteroid s-ar fi ciocnit de Pământ. În schimb, în ​​calitate de cercetător postdoctoral, ea construiește simulări numerice a ceea ce s-ar întâmpla dacă am (adică Earth) a încercat să devieze un asteroid distructiv trimițând un dispozitiv „impactor” creat de om pentru a-l saluta. În loc să-l distrugă, aceasta ar putea fi folosită pentru a deplasa asteroidul din cursă, astfel încât să treacă pe lângă planeta noastră.

Deocamdată ideea de a avea așa ceva ca măsură de precauție este încă în viitor. Când se întâmplă totuși (și probabil este un „când” mai degrabă decât un „dacă”), munca lui Raducan se poate dovedi neprețuită. Și, cel puțin deocamdată, cercetările ei îi oferă un spărgător de gheață care provoacă invidie pentru petreceri: „Lucrez în sectorul apărării planetare”.

Epoca de aur a asteroizilor

Raducan a devenit fascinată de subiectul craterelor de impact când termina un master în astronomie, științe spațiale și astrofizică la Universitatea din Kent din Marea Britanie. „Toată lumea era interesată de Marte și Lună”, a spus ea pentru Digital Trends. „Acolo merg toate cercetările. Am vrut să fac ceva care să nu fie suprapopulat cu oameni de știință și care este [mult] mai puțin studiat.”

Oamenii de știință s-au întrebat de mai bine de jumătate de secol cu ​​privire la posibilitatea de a proteja Pământul împotriva posibililor asteroizi ucigași. La mijlocul anilor 1960, mulți oameni erau îngrijorați de posibilitatea ca asteroidul 1566 Icar să se ciocnească de Pământul, în ciuda faptului că experții erau încrezători că va trece doar în aproximativ patru milioane mile. „Marele asteroid se îndreaptă spre Pământ”, a țipat un ziar. “Hippiei fug în Colorado în timp ce Icarus se apropie de Pământ,” a scris nu mai puțin o autoritate decât cel New York Times.

La MIT, cercetătorii au elaborat planuri pentru a arunca în aer Icarus folosind șase rachete Saturn V, înarmate cu focoase nucleare separate de 100 de megatone. După cum era de așteptat, Icar a ajuns să lipsească Pământul – deși lucrările MIT, descrise mai detaliat în carte Foc in cer, nu a generat lipsă de acoperire a presei.

Dar, deși de atunci au existat creșteri periodice de acoperire a acestui subiect și nu au lipsit filmele de la Hollywood (cel mai recent Nu privi în sus), Raducan este încrezătoare că a intrat pe teren la momentul potrivit.

Supermodele de asteroizi

Un motiv pentru aceasta este cantitatea de misiuni spațiale și datele rezultate. „Acum cincisprezece ani existau date atât de limitate [despre asteroizi]”, a spus ea. „Acum avem mai multe misiuni spațiale care merg la asteroizi și o mulțime de date care vin. Există DART și Hera. Există misiunea Lucy. Există OSIRIS-REx și Hayabusa misiuni. Există misiunea Psyche. Toate acestea sunt date pe care nu le-ați putea obține de pe Pământ.”

Interesant este că nu toate datele folosite pentru construirea modelelor lui Raducan pot proveni de la asteroizi din viața reală. Recent, unii dintre colegii ei au plecat în Spania, unde au tras proiectile de plastic asupra unui model la scară înlocuitor al asteroidului Ryugu, făcut din nisip și roci, folosind un pistol cu ​​gaz comprimat. Aceste rezultate își fac loc și în modelele ei de computer.

Al doilea motiv complementar pentru care acum este cel mai bun moment pentru a studia asteroizii este marșul progresului tehnologic condus de Legea lui Moore. O simulare a impactului de asteroizi care, pentru a folosi aceeași comparație de 15 ani menționată mai devreme, ar fi durat o săptămână pentru a fi procesată în 2007, acum durează aproximativ o jumătate de oră. Iar simulările care durează în prezent o săptămână sunt mult, mult superioare în complexitatea lor.

TL; Versiune DR? Știm mai multe despre asteroizi și, în cuvintele lui Omul de șase milioane de dolari introducere, le putem reconstrui. Sau cel puțin modelați-le la o rezoluție impresionant de înaltă pe un supercomputer.

O chestiune de forță

În prezent, nu există asteroizi despre care oamenii de știință se îngrijorează că reprezintă o amenințare imediată pentru viața de pe Pământ. Nu există o cursă imediată contra cronometru pentru a construi un sistem de apărare planetară. Dar modele precum cel al lui Raducan ne vor ajuta să înțelegem mai bine cum să ne ocupăm de asteroizi în cazul în care vom avea nevoie într-o zi. De asemenea, ne vor ajuta să modelăm mai bine aceste amenințări, indiferent dacă asteroizii în cauză se dovedesc a fi roci spațiale mari și dense sau acumulări de roci mai mici ținute împreună de gravitație. Fiecare dintre acestea ar necesita strategii diferite, motiv pentru care munca de modelare pe computer ca aceasta este atât de importantă.

Este ușor să ne gândim că, atunci când vine vorba de posibili asteroizi ucigași, ar trebui pur și simplu să-i lovim cât de puternic putem. La urma urmei, conceptul de exces, depășirea capacității distructive necesare pentru a rezolva problema, nu pare o problemă prea mare atunci când aveți de-a face cu un eveniment potențial la nivel de extincție care se îndreaptă spre Pământ.

Dar, de fapt, acesta nu este cazul. Lovirea unui asteroid cu o forță insuficientă pentru a-l devia ar fi, evident, o veste proastă. Totuși, la fel ar fi lovit-o cu prea multă forță - ca oricine care a jucat vreodată jocul Atari asteroizi va sti.

„Problema este că, dacă îl lovești prea tare, doar îl spargi”, a spus Raducan. „Atunci, în loc să ai de-a face cu un singur obiect, ai de-a face cu mai multe obiecte mai mici, care sunt mult mai greu de controlat. În loc de un singur impact, aveți o serie de impacturi. Este ceva pe care cu siguranță doriți să îl evitați.”

Demonstrarea previziunilor

Desigur, marea întrebare despre modelele lui Raducan este aceeași ca și în cazul oricărui model predictiv: Cât de precise sunt acestea? O mulțime de modele de computere inteligente, echipate cu cantități mult mai mari de date, au eșuat. Celebru, Google Flu Trends – care a folosit căutări Google pentru interogări legate de gripă – a fost latimea marcajului când a fost vorba de a prezice cu exactitate răspândirea virusului gripal în timpul sezonului gripal.

Cum poate Raducan să aibă încredere că modelele ei sunt corecte? La urma urmei, în cazul unui asteroid ucigaș, o greșeală de calcul ar putea fi dezastruoasă. Deocamdată, răspunsul este... nu știm. Dar am putea foarte bine în curând.

În noiembrie anul trecut, NASA și-a lansat Misiune DART (Test de redirecționare a asteroizilor dublu).. Aclamat ca fiind primul test de apărare planetară la scară largă din lume împotriva posibilității impactului de asteroizi, DART se va ciocni cu ținta asteroidului Dimorphos în luna septembrie.

Ca parte a muncii sale, Raducan a contribuit la modelarea impactului probabil pe care DART îl va avea asupra țintei sale. Predicțiile ei sugerează că misiunea DART va fi extrem de puțin probabil să spargă asteroidul, deși îl va deforma semnificativ. Pentru a o desface, ar fi nevoie de de 10 ori mai multă energie de impact. Prin analiza datelor din misiunea DART – și Misiunea Hera a Agenției Spațiale Europene pentru a investiga consecințele impactului sondei DART – va fi posibil să ne facem o idee cât de bine au prezis modelele lui Raducan impactul.

Oricare ar fi rezultatul, datele rezultate vor fi folosite pentru a face modelele viitoare și mai precise.

Construirea unui sistem de apărare planetară

În cele din urmă, speranța este că modelele predictive de impact de asteroizi ale lui Raducan ar putea forma o parte cheie a unui sistem de apărare planetară capabil să protejeze Pământul de amenințarea viitoarelor coliziuni de asteroizi.

Deoarece ultimul impact de asteroizi la nivel de extincție a avut loc acum aproximativ 66 de milioane de ani, probabilitatea unui astfel de impact de asteroid este, din fericire, scăzută. (Cu toate că, după cum notează NASA, un asteroid de dimensiunea unei mașini intră în atmosfera Pământului aproximativ o dată pe an, dar arde înainte de a provoca daune.)

Cu toate acestea, având în vedere potențialele daune pe care le-ar putea provoca un asteroid ucigaș, Raducan crede că este un investiții care merită să creeze garanțiile necesare – cel puțin în ceea ce privește misiunile precum DART îngrijorat.

„Nava spațială DART este o misiune foarte ieftină în comparație cu misiunile spațiale obișnuite, deoarece este o misiune demonstrativă de tehnologie și nu o misiune științifică”, a spus ea. „Are doar câteva instrumente la bord, cum ar fi o cameră și un sistem de navigație, iar durata misiunii este foarte scurtă, [fiind] mai puțin de un an în spațiu.”

La sfârșitul zilei, totul se întoarce la Michael Bay. „Pentru a pune costul misiunii DART în context, costă aproximativ aceeași sumă pentru a produce un film asemănător Armaghedon, deoarece costă trimiterea unei misiuni reale de deviere în spațiu”, a spus Raducan. „Dacă este mai important să filmăm un film de la Hollywood despre o deviere a unui asteroid decât să trimitem efectiv o navă spațială [pentru a ne ajuta potențial să facem același lucru], trebuie să ne corectăm prioritățile.”

Recomandările editorilor

• Mulți pionieri în informatică au fost femei de culoare. Iată 5 pe care ar trebui să le recunoașteți