Jej hyperrealistické počítačové modely nás chránia pred asteroidmi

Sabína Radučan má takú prácu, akú by ste očakávali od hlavného hrdinu vo filme Michaela Baya z 90. rokov. In The Rock, Dr. Stanley Goodspeed z Nicolasa Cagea je špecialista FBI na chemické zbrane, ktorý pomáha zachrániť situáciu. In ArmagedonHarry Stamper z Brucea Willisa je skúsený vrták na ťažbu ropy, ktorý pomáha zachrániť situáciu. A na univerzite v Berne, jednej z najväčších univerzít vo Švajčiarsku, vytvára Sabina Raducan hyperrealistické modely dopadov asteroidov. Čo by jedného dňa mohlo pomôcť zachrániť celú našu planétu.

Aby bolo jasné, Raducan nevytvára modely toho, čo by sa stalo v prípade, že by sa asteroid zrazil so Zemou. Namiesto toho ako postdoktorandská výskumníčka vytvára numerické simulácie toho, čo by sa stalo, keby sme (tzn. Zem) sa pokúsil odkloniť deštruktívny asteroid vyslaním človeka vyrobeného „impaktorového“ zariadenia, aby ho pozdravil. Namiesto zničenia by sa to dalo použiť na postrčenie asteroidu mimo kurzu tak, aby preplával okolo našej planéty.

Zatiaľ je myšlienka mať niečo také ako preventívne opatrenie stále v budúcnosti. Keď sa to však stane (a je to pravdepodobne skôr „kedy“ než „ak“), Raducanova práca sa môže ukázať ako neoceniteľná. A aspoň nateraz jej jej výskum poskytuje závisť vyvolávajúci ľadoborec na večierky: „Pracujem v sektore planetárnej obrany.“

Zlatý vek asteroidov

Raducan zaujala téma impaktných kráterov, keď končila magisterský titul v odbore astronómia, vesmírna veda a astrofyzika na University of Kent v Spojenom kráľovstve. „Všetci sa zaujímali o Mars a Mesiac,“ povedala pre Digital Trends. „Tam smeruje celý výskum. Chcel som urobiť niečo, čo nebolo preľudnené vedcami a čo je [oveľa] menej študované.“

Vedci sa už viac ako pol storočia zamýšľajú nad možnosťou ochrany Zeme pred možnými vražednými asteroidmi. V polovici 60. rokov 20. storočia sa veľa ľudí obávalo možnosti zrážky asteroidu 1566 Icarus s Zeme, napriek tomu, že odborníci si boli istí, že prejde len v rámci asi štyroch miliónov míľ. „Veľký asteroid smeruje k Zemi,“ kričali jedny noviny. “Hippies utekajú do Colorada, keď sa Icarus blíži k Zemi,“ napísal nie menej autorita ako New York Times.

Na MIT vedci vypracovali plány na vyhodenie Icarusu do vzduchu pomocou šiestich rakiet Saturn V, vyzbrojených samostatnými 100-megatonovými jadrovými hlavicami. Ako sa dalo očakávať, Icarus ukončil chýbajúcu Zem – hoci funguje MIT, podrobnejšie popísaná v knihe Oheň na oblohe, vyvolalo žiadny nedostatok spravodajstva v tlači.

Ale aj keď odvtedy došlo k pravidelnému nárastu pokrytia tejto témy a žiadny nedostatok hollywoodskych filmov (nedávno Nepozeraj hore), Radučan je presvedčená, že vstúpila na ihrisko v správnom čase.

Supermodelky asteroidov

Jedným z dôvodov je množstvo vesmírnych misií a výsledných údajov. „Pred pätnástimi rokmi existovali také obmedzené údaje [o asteroidoch],“ povedala. „Teraz máme viacero vesmírnych misií, ktoré smerujú k asteroidom, a množstvo údajov, ktoré prichádzajú. Je tu DART a Hera. Je tu misia Lucy. Existujú OSIRIS-REx a Hayabusa misie. Je tu poslanie Psyché. Toto všetko sú údaje, ktoré nemôžete získať zo Zeme."

Zaujímavé je, že nie všetky údaje použité na zostavenie Raducanových modelov môžu pochádzať zo skutočných asteroidov. Nedávno sa niektorí z jej kolegov vybrali do Španielska, kde pomocou pištole na stlačený plyn vystrelili plastové projektily na náhradný zmenšený model asteroidu Ryugu, vyrobený z piesku a skál. Tieto výsledky sa dostanú aj do jej počítačových modelov.

Druhým doplnkovým dôvodom, prečo je teraz najlepší čas na štúdium asteroidov, je pochod technologického pokroku riadený Moorovým zákonom. Simulácia dopadu asteroidu, pri použití toho istého 15-ročného porovnania spomínaného vyššie, by spracovanie v roku 2007 trvalo týždeň, teraz trvá asi pol hodiny. A simulácie, ktoré v súčasnosti trvajú týždeň, sú vo svojej komplexnosti oveľa, oveľa lepšie.

TL; DR verzia? Vieme viac o asteroidoch a slovami Šesťmiliónový muž intro, môžeme ich prestavať. Alebo ich aspoň vymodelujte v pôsobivo vysokom rozlíšení na superpočítači.

Otázka sily

V súčasnosti neexistujú žiadne asteroidy, o ktorých sa vedci obávajú, že predstavujú bezprostrednú hrozbu pre život na Zemi. O vybudovanie planetárneho obranného systému neexistujú žiadne okamžité preteky s časom. Ale modely ako Raducan's nám pomôžu lepšie pochopiť, ako zaobchádzať s asteroidmi v prípade, že to jedného dňa budeme potrebovať. Pomôžu nám tiež lepšie modelovať tieto hrozby, či už sa ukáže, že predmetné asteroidy sú veľké, husté vesmírne skaly alebo nahromadenia menších skál, ktoré drží pohromade gravitácia. Každá z nich by si vyžadovala rôzne stratégie, a preto je práca s počítačovým modelovaním, ako je táto, taká dôležitá.

Je ľahké si myslieť, že pokiaľ ide o možné vražedné asteroidy, mali by sme ich jednoducho zasiahnuť tak tvrdo, ako len môžeme. Koniec koncov, koncept prehnanosti, prekročenia množstva deštruktívnej kapacity potrebnej na vyriešenie problému, nezdá sa to príliš veľký problém, keď máte čo do činenia s udalosťou na úrovni potenciálneho vyhynutia, ktorá sa rúti smerom k nej Zem.

Ale v skutočnosti to tak nie je. Zasiahnutie asteroidu nedostatočnou silou na jeho vychýlenie by bola samozrejme zlá správa. To by však tiež znamenalo udrieť doň príliš veľkou silou – ako ktokoľvek, kto kedy hral hru Atari Asteroidy budem vedieť.

"Problém je v tom, že ak naň narazíte príliš tvrdo, len ho rozbijete," povedal Raducan. „Potom namiesto toho, aby ste sa zaoberali jedným objektom, máte do činenia s viacerými menšími objektmi, ktoré je oveľa ťažšie ovládať. Namiesto jediného nárazu máte celý rad dopadov. To je niečo, čomu sa určite chcete vyhnúť."

Potvrdenie predpovedí

Samozrejme, veľká otázka o Raducanových modeloch je rovnaká ako pri akomkoľvek predikčnom modeli: Aké presné sú? Mnoho modelov inteligentných počítačov vybavených oveľa väčším množstvom údajov zlyhalo. Známe boli Chrípkové trendy Google, ktoré využívali vyhľadávanie Google na dopyty súvisiace s chrípkou široký od značky keď išlo o presné predpovedanie šírenia vírusu chrípky počas chrípkovej sezóny.

Ako môže mať Raducan istotu, že jej modely sú presné? Koniec koncov, v prípade vražedného asteroidu môže byť zlý výpočet katastrofálny. Nateraz je odpoveď… nevieme. Ale veľmi dobre by sme mohli čoskoro.

V novembri minulého roka spustila NASA svoju Misia DART (Double Asteroid Redirection Test).. DART, oslavovaný ako prvý celosvetový test planetárnej obrany proti možnosti nárazu asteroidu, sa niekedy v septembri zrazí s cieľom asteroidu Dimorphos.

V rámci svojej práce pomohla Raducan modelovať pravdepodobný vplyv, ktorý bude mať DART na svoj cieľ. Jej predpovede naznačujú, že misia DART len s veľkou pravdepodobnosťou nerozbije asteroid, hoci ho výrazne zdeformuje. Na jej rozbitie by bolo treba 10x viac nárazovej energie. Analýzou údajov z misie DART – a Misia Hera Európskej vesmírnej agentúry na vyšetrenie následkov dopadu sondy DART – bude možné získať predstavu o tom, ako dobre Raducanove modely dopad predpovedali.

Bez ohľadu na výsledok sa výsledné údaje použijú na ešte presnejšie budúce modely.

Budovanie planetárneho obranného systému

V konečnom dôsledku je nádej, že prediktívne modely dopadu asteroidov Raducan by mohli tvoriť jednu kľúčovú časť planetárneho obranného systému schopného udržať Zem v bezpečí pred hrozbou budúcich zrážok asteroidov.

Keďže posledný dopad asteroidu na úrovni vyhynutia sa odohral približne pred 66 miliónmi rokov, pravdepodobnosť takéhoto dopadu asteroidu je našťastie nízka. (Hoci, ako poznamenáva NASA, asteroid veľkosti auta vstúpi do zemskej atmosféry približne raz za rok, ale zhorí skôr, ako spôsobí akékoľvek škody.)

Napriek tomu, vzhľadom na potenciálne škody, ktoré by mohol spôsobiť zabijácky asteroid, Raducan verí, že ide o asteroid stojí za to investovať do vytvorenia potrebných záruk – aspoň pokiaľ ide o misie ako DART dotknutých.

„Kosmická loď DART je v porovnaní s bežnými vesmírnymi misiami veľmi lacná misia, pretože ide o technologickú demonštračnú misiu a nie o vedeckú misiu,“ povedala. "Má na palube iba niekoľko nástrojov, ako je kamera a navigačný systém, a trvanie misie je veľmi krátke, [je] menej ako rok vo vesmíre."

Na konci dňa sa to všetko vráti k Michaelovi Bayovi. „Aby sme dali náklady na misiu DART do kontextu, výroba podobného filmu stojí približne rovnakú sumu Armagedonpretože to stojí vyslanie skutočnej vychyľovacej misie do vesmíru,“ povedal Raducan. „Ak je dôležitejšie nakrútiť hollywoodsky film o vychýlení asteroidu, ako skutočne poslať kozmickú loď [aby nám pomohla potenciálne urobiť to isté], musíme si správne stanoviť priority.“

Odporúčania redaktorov

• Mnohé priekopníčky v oblasti výpočtovej techniky boli farebné ženy. Tu je 5, ktoré by ste mali uznať