Hennes hyperrealistiska datormodeller skyddar oss från asteroider

Sabina Raducan har den typen av jobb du förväntar dig att huvudpersonen i en Michael Bay-film från 1990-talet skulle ha. I Stenen, Nicolas Cages Dr. Stanley Goodspeed är en FBI-specialist på kemiska vapen som hjälper till att rädda dagen. I Armageddon, Bruce Willis Harry Stamper är en veteran oljeborrare som hjälper till att rädda dagen. Och vid universitetet i Bern, ett av de största universiteten i Schweiz, bygger Sabina Raducan hyperrealistiska modeller av asteroidnedslag. Vilket en dag kan hjälpa till att rädda, ja, hela vår planet.

För att vara tydlig, bygger Raducan inte modeller för vad som skulle hända i händelse av att en asteroid kolliderade med jorden. Istället bygger hon som postdoktor numeriska simuleringar av vad som skulle hända om vi (det vill säga Jorden) försökte avleda en destruktiv asteroid genom att skicka upp en människotillverkad "impactor"-enhet för att hälsa den. Istället för att förstöra den kan detta användas för att knuffa asteroiden ur kursen så att den seglar förbi vår planet.

För nu ligger tanken på att ha något sådant som en försiktighetsåtgärd fortfarande i framtiden. Men när det händer (och det är troligen ett "när" snarare än ett "om"), kan Raducans arbete visa sig vara ovärderligt. Och, åtminstone för nu, ger hennes forskning henne en avundsframkallande isbrytare för fester: "Jag arbetar i den planetariska försvarssektorn."

Asteroidernas guldålder

Raducan blev fascinerad av ämnet nedslagskrater när hon avslutade en magisterexamen i astronomi, rymdvetenskap och astrofysik vid U.K.s University of Kent. "Alla var intresserade av Mars och månen," sa hon till Digital Trends. "Det är dit all forskning går. Jag ville göra något som inte var överbefolkat av forskare och som är [mycket] mindre studerat."

Forskare har undrat över möjligheten att skydda jorden mot möjliga mördarasteroider i mer än ett halvt sekel. I mitten av 1960-talet var många människor oroliga över möjligheten att Asteroid 1566 Icarus skulle kollidera med jorden, trots att experter var övertygade om att den bara skulle passera inom cirka fyra miljoner mil. "Stor asteroid är på väg mot jorden" skrek en tidning. “Hippies flyr till Colorado när Ikaros närmar sig jorden,” skrev inte mindre en myndighet än New York Times.

Vid MIT utarbetade forskare planer på att spränga Icarus med sex Saturn V-raketer, beväpnade med separata 100 megaton kärnstridsspetsar. Som väntat slutade Icarus att sakna jorden – även om MIT-arbetet, beskrivs mer i detalj i boken Eld i himlen, genererade ingen brist på pressbevakning.

Men även om det sedan dess har funnits periodiska ökningar av täckning för detta ämne, och ingen brist på Hollywood-filmer (senast Titta inte upp), Raducan är säker på att hon har kommit in på fältet vid rätt tidpunkt.

Asteroid supermodeller

En anledning till detta är mängden rymduppdrag och de resulterande data. "För femton år sedan fanns det så begränsad information [om asteroider]," sa hon. "Nu har vi flera rymduppdrag som går till asteroider och mycket data som kommer in. Det finns DART och Hera. Där är Lucy-uppdraget. Det finns OSIRIS-REx och Hayabusa uppdrag. Där finns Psyche-uppdraget. Allt detta är data som du inte kunde få från jorden."

Intressant nog kan inte all data som används för att bygga Raducans modeller komma från verkliga asteroider. Nyligen vandrade några av hennes kollegor till Spanien där de avfyrade plastprojektiler mot en ersättningsmodell av asteroiden Ryugu, gjord av sand och stenar, med hjälp av en komprimerad gaspistol. Dessa resultat tar sig också in i hennes datormodeller.

Den andra, kompletterande anledningen till att det nu är den bästa tiden någonsin att studera asteroider är Moores lag-drivna marsch av tekniska framsteg. En asteroidnedslagssimulering som, för att använda samma 15-åriga jämförelse som nämnts tidigare, skulle ha tagit en vecka att bearbeta 2007 tar nu cirka en halvtimme. Och simuleringarna som för närvarande tar en vecka är långt, mycket överlägsna i sin komplexitet.

TL; DR version? Vi vet mer om asteroider och, med ord Sex miljoner dollar mannen intro, vi kan bygga om dem. Eller åtminstone modellera dem i imponerande hög upplösning på en superdator.

En fråga om våld

Det finns för närvarande inga asteroider som forskarna oroar sig för utgör ett omedelbart hot mot livet på jorden. Det finns ingen omedelbar kapplöpning mot klockan för att bygga ett planetariskt försvarssystem. Men modeller som Raducans kommer att hjälpa oss att bättre förstå hur vi ska hantera asteroider i händelse av att vi en dag skulle behöva det. De kommer också att hjälpa oss att bättre modellera dessa hot, oavsett om asteroiderna i fråga visar sig vara stora, täta rymdstenar eller ansamlingar av mindre stenar som hålls samman av gravitationen. Var och en av dessa skulle kräva olika strategier, vilket är anledningen till att datormodelleringsarbete som detta är så viktigt.

Det är lätt att tro att när det kommer till möjliga mördarasteroider så borde vi helt enkelt slå dem så hårt vi kan. När allt kommer omkring, begreppet overkill, att överskrida mängden destruktiv kapacitet som behövs för att lösa problemet, verkar inte vara ett alltför stort problem när du har att göra med en potentiell utrotningsnivåhändelse som skyndar mot Jorden.

Men i själva verket är det inte så. Att träffa en asteroid med otillräcklig kraft för att avleda den skulle uppenbarligen vara dåliga nyheter. Men det skulle också slå det med för mycket kraft – som alla som någonsin har spelat Atari-spelet Asteroider kommer att veta.

"Problemet är att om du slår den för hårt så bryter du bara isär den," sa Raducan. "Istället för att ta itu med ett objekt, har du att göra med flera mindre objekt som är mycket svårare att kontrollera. Istället för en enda påverkan har du en rad effekter. Det är något du absolut vill undvika.”

Bevisar förutsägelserna

Naturligtvis är den stora frågan om Raducans modeller densamma som med vilken prediktiv modell som helst: Hur exakta är de? Många smarta datormodeller, utrustade med mycket större mängder data, har misslyckats. Kända, Google Flu Trends – som använde Google-sökningar för influensarelaterade frågor – var bred av märket när det gällde att exakt förutsäga spridningen av influensaviruset under influensasäsongen.

Hur kan Raducan vara säker på att hennes modeller är korrekta? När allt kommer omkring, i händelse av en mördarasteroid, kan en felräkning vara katastrofal. För nu är svaret... vi vet inte. Men vi kan mycket väl snart.

I november förra året lanserade NASA sin DART-uppdrag (Double Asteroid Redirection Test).. Hyllad som världens första fullskaliga planetariska försvarstest mot möjligheten av asteroidnedslag, kommer DART att kollidera med asteroidmålet Dimorphos någon gång i september.

Som en del av hennes arbete har Raducan hjälpt till att modellera den sannolika inverkan som DART kommer att göra på sitt mål. Hennes förutsägelser tyder på att DART-uppdraget kommer att vara extremt osannolikt att bryta upp asteroiden, även om den kommer att deformera den avsevärt. Att bryta upp det skulle ta 10 gånger mer slagenergi. Genom att analysera data från DART-uppdraget – och Europeiska rymdorganisationens Hera-uppdrag för att undersöka efterdyningarna av DART-sondens påverkan – det kommer att vara möjligt att få en känsla av hur väl Raducans modeller förutspådde påverkan.

Oavsett resultatet kommer den resulterande informationen att användas för att göra framtida modeller ännu mer exakta.

Att bygga ett planetariskt försvarssystem

I slutändan är förhoppningen att Raducans förutsägande asteroidnedslagsmodeller kan utgöra en viktig del av ett planetariskt försvarssystem som kan hålla jorden säker från hotet om framtida asteroidkollisioner.

Sedan den senaste asteroidnedslaget på utrotningsnivå ägde rum för ungefär 66 miljoner år sedan, är sannolikheten för en sådan asteroidnedslag tack och lov låg. (Fastän, som NASA noterar, en asteroid lika stor som en bil kommer in i jordens atmosfär ungefär en gång om året, men brinner upp innan den orsakar någon skada.)

Icke desto mindre, med tanke på den potentiella skada en mördarasteroid kan orsaka, tror Raducan att det är en värdefull investering för att skapa nödvändiga skyddsåtgärder – åtminstone vad gäller uppdrag som DART bekymrad.

"DART-rymdfarkosten är ett mycket billigt uppdrag jämfört med vanliga rymduppdrag, eftersom det är ett teknikdemonstrationsuppdrag och inte ett vetenskapsuppdrag", sa hon. "Den har bara ett fåtal instrument ombord, som en kamera och ett navigationssystem, och uppdragets varaktighet är mycket kort, [är] mindre än ett år i rymden."

I slutet av dagen kommer allt tillbaka till Michael Bay. ”För att sätta kostnaden för DART-uppdraget i ett sammanhang kostar det ungefär lika mycket att producera en film som Armageddon, eftersom det kostar att skicka ett verkligt avlänkningsuppdrag i rymden”, sa Raducan. "Om det är viktigare att filma en Hollywood-film om en asteroidavböjning än att faktiskt skicka en rymdfarkost [för att hjälpa oss potentiellt göra samma sak] måste vi göra våra prioriteringar rätt."

Redaktörens rekommendationer

• Många pionjärer inom datoranvändning var färgade kvinnor. Här är 5 du bör känna igen