โมเดลคอมพิวเตอร์ที่สมจริงเกินจริงของเธอปกป้องเราจากดาวเคราะห์น้อย

ซาบีน่า ราดูกัน มีงานประเภทที่คุณคาดหวังให้ตัวเอกในภาพยนตร์ Michael Bay ในปี 1990 เข้ามารับหน้าที่ ใน ก้อนหินดร.สแตนลีย์ กู๊ดสปีดจาก Nicolas Cage เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านอาวุธเคมีของ FBI ที่ช่วยกอบกู้โลก ใน อาร์มาเก็ดดอนแฮร์รี่ สแตมเปอร์ของบรูซ วิลลิสเป็นนักขุดเจาะน้ำมันมากประสบการณ์ที่ช่วยกอบกู้โลก และที่มหาวิทยาลัยเบิร์น หนึ่งในมหาวิทยาลัยที่ใหญ่ที่สุดในสวิตเซอร์แลนด์ Sabina Raducan ได้สร้างแบบจำลองการชนดาวเคราะห์น้อยที่สมจริงมาก ซึ่งวันหนึ่งสามารถช่วยรักษาโลกทั้งใบของเราได้

เพื่อให้ชัดเจน Raducan ไม่ได้สร้างแบบจำลองของสิ่งที่จะเกิดขึ้นในกรณีที่ดาวเคราะห์น้อยชนกับโลก ในฐานะนักวิจัยหลังปริญญาเอก เธอกลับสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขของสิ่งที่จะเกิดขึ้นหากเรา (หมายถึง Earth) พยายามหันเหความสนใจไปยังดาวเคราะห์น้อยที่ทำลายล้างด้วยการส่งอุปกรณ์ “อิมแพ็คเตอร์” ที่มนุษย์สร้างขึ้นมาทักทายมัน แทนที่จะทำลายมัน สิ่งนี้สามารถใช้เพื่อดันดาวเคราะห์น้อยออกนอกเส้นทางเพื่อให้มันแล่นผ่านโลกของเราได้

สำหรับตอนนี้ความคิดที่จะมีสิ่งนี้เป็นมาตรการป้องกันยังคงอยู่ในอนาคต เมื่อมันเกิดขึ้น (และอาจเป็น "เมื่อ" มากกว่า "ถ้า") งานของ Raducan อาจพิสูจน์ได้ว่าประเมินค่าไม่ได้ และอย่างน้อยในตอนนี้ งานวิจัยของเธอก็ทำให้เธอมีเรือตัดน้ำแข็งที่ทำให้เธออิจฉาสำหรับงานปาร์ตี้: “ฉันทำงานในภาคการป้องกันดาวเคราะห์”

ยุคทองของดาวเคราะห์น้อย

Raducan รู้สึกทึ่งกับหัวข้อเรื่องหลุมอุกกาบาตกระแทกเมื่อเธอสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทสาขาดาราศาสตร์ วิทยาศาสตร์อวกาศ และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Kent ในสหราชอาณาจักร “ทุกคนสนใจดาวอังคารและดวงจันทร์” เธอบอกกับ Digital Trends “นั่นคือสิ่งที่การวิจัยทั้งหมดดำเนินไป ฉันอยากจะทำอะไรบางอย่างที่ไม่มีนักวิทยาศาสตร์มากเกินไป และได้รับการศึกษาน้อย [มาก]”

นักวิทยาศาสตร์สงสัยเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการปกป้องโลกจากดาวเคราะห์น้อยนักฆ่าที่เป็นไปได้มานานกว่าครึ่งศตวรรษ ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 หลายคนกังวลถึงความเป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์น้อย 1566 อิคารัสจะชนกับ โลก แม้ว่าผู้เชี่ยวชาญจะมั่นใจว่ามันจะผ่านไปภายในประมาณสี่ล้านเท่านั้น ไมล์ “ดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่กำลังมุ่งหน้าสู่โลก” หนังสือพิมพ์ฉบับหนึ่งกรีดร้อง “พวกฮิปปี้หนีไปยังโคโลราโดขณะที่อิคารัสใกล้โลก” เขียนผู้มีอำนาจไม่น้อยไปกว่า นิวยอร์กไทม์ส.

ที่ MIT นักวิจัยได้ร่างแผนการที่จะระเบิดอิคารัสโดยใช้จรวดแซเทิร์น 5 จำนวน 6 ลูก ซึ่งมีหัวรบนิวเคลียร์ขนาด 100 เมกะตันแยกกัน ตามที่คาดไว้ อิคารัสทำให้โลกที่สูญหายหายไป แม้ว่างานของ MIT จะอธิบายไว้โดยละเอียดในหนังสือก็ตาม ไฟในท้องฟ้าทำให้มีการรายงานข่าวไม่ขาดสาย

แต่ในขณะที่มีการรายงานข่าวเกี่ยวกับหัวข้อนี้เพิ่มขึ้นเป็นระยะๆ และภาพยนตร์ฮอลลีวูดก็ไม่ขาดแคลน (ล่าสุด อย่าเงยหน้าขึ้นมอง) ราดูคานมั่นใจว่าได้ลงสนามถูกเวลา

นางแบบดาวเคราะห์น้อย

เหตุผลประการหนึ่งก็คือปริมาณภารกิจอวกาศและข้อมูลผลลัพธ์ “สิบห้าปีที่แล้ว มีข้อมูลที่จำกัด [เกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อย]” เธอกล่าว “ตอนนี้เรามีภารกิจอวกาศหลายภารกิจที่ไปยังดาวเคราะห์น้อยและข้อมูลจำนวนมากที่เข้ามา มี DART และ Hera มีภารกิจลูซี่ มี โอซิริส-เร็กซ์ และ ฮายาบูสะ ภารกิจ มีภารกิจ Psyche ทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลที่คุณไม่สามารถรับจากโลกได้”

ที่น่าสนใจไม่ใช่ว่าข้อมูลทั้งหมดที่ใช้ในการสร้างแบบจำลองของ Raducan จะสามารถมาจากดาวเคราะห์น้อยในชีวิตจริงได้ เมื่อเร็วๆ นี้ เพื่อนร่วมงานของเธอบางคนเดินทางไปยังสเปน เพื่อยิงขีปนาวุธพลาสติกใส่แบบจำลองดาวเคราะห์น้อยริวกู ซึ่งสร้างขึ้นจากทรายและหิน โดยใช้ปืนอัดแก๊ส ผลลัพธ์เหล่านี้ยังส่งผลต่อโมเดลคอมพิวเตอร์ของเธออีกด้วย

เหตุผลประการที่สองที่เสริมว่าเวลานี้เป็นเวลาที่ดีที่สุดในการศึกษาดาวเคราะห์น้อยก็คือความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ขับเคลื่อนด้วยกฎของมัวร์ การจำลองการชนดาวเคราะห์น้อยซึ่งหากใช้การเปรียบเทียบ 15 ปีแบบเดียวกับที่กล่าวไว้ข้างต้น อาจต้องใช้เวลาหนึ่งสัปดาห์ในการประมวลผลในปี 2550 ปัจจุบันใช้เวลาประมาณครึ่งชั่วโมง และการจำลองที่ใช้เวลาหนึ่งสัปดาห์ในปัจจุบันนั้นมีความซับซ้อนมากกว่ามาก

ทีแอล; เวอร์ชั่น DR? เรารู้มากขึ้นเกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อยและจากคำพูดของ ชายหกล้านดอลลาร์ intro เราสามารถสร้างมันขึ้นมาใหม่ได้ หรืออย่างน้อยก็สร้างแบบจำลองด้วยความละเอียดสูงที่น่าประทับใจบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์

คำถามเกี่ยวกับกำลัง

ขณะนี้ไม่มีดาวเคราะห์น้อยที่นักวิทยาศาสตร์กังวลว่าจะก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อชีวิตบนโลกในทันที ไม่มีการแข่งกับเวลาเพื่อสร้างระบบป้องกันดาวเคราะห์ในทันที แต่แบบจำลองเช่น Raducan จะช่วยให้เราเข้าใจวิธีจัดการกับดาวเคราะห์น้อยได้ดีขึ้นในกรณีที่เราต้องการสักวันหนึ่ง นอกจากนี้ยังช่วยให้เราจำลองภัยคุกคามเหล่านี้ได้ดีขึ้น ไม่ว่าดาวเคราะห์น้อยที่เป็นปัญหาจะกลายเป็นหินอวกาศขนาดใหญ่ที่มีความหนาแน่นสูง หรือการสะสมของหินขนาดเล็กที่รวมตัวกันโดยแรงโน้มถ่วง แต่ละสิ่งเหล่านี้จะต้องมีกลยุทธ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์จึงมีความสำคัญมาก

เป็นเรื่องง่ายที่จะคิดว่าเมื่อพูดถึงดาวเคราะห์น้อยนักฆ่าที่เป็นไปได้ เราควรโจมตีพวกมันให้แรงที่สุดเท่าที่จะทำได้ ท้ายที่สุดแล้ว แนวคิดเรื่องการฆ่ามากเกินไป ซึ่งเกินปริมาณความสามารถในการทำลายล้างที่จำเป็นในการแก้ปัญหา ดูเหมือนจะไม่เป็นปัญหามากนักเมื่อคุณกำลังเผชิญกับเหตุการณ์ระดับการสูญพันธุ์ที่อาจเกิดขึ้น โลก.

แต่ในความเป็นจริงนี่ไม่ใช่กรณี การชนดาวเคราะห์น้อยด้วยกำลังไม่เพียงพอที่จะหันเหความสนใจ เห็นได้ชัดว่าเป็นข่าวร้าย อย่างไรก็ตาม การตีมันด้วยแรงมากเกินไปก็เช่นกัน เช่นเดียวกับใครก็ตามที่เคยเล่นเกม Atari ดาวเคราะห์น้อย จะรู้.

“ปัญหาคือถ้าคุณตีมันแรงเกินไป คุณจะทำให้มันแตกเป็นชิ้นๆ” Raducan กล่าว “แทนที่จะจัดการกับวัตถุชิ้นเดียว คุณกำลังจัดการกับวัตถุขนาดเล็กหลายชิ้นที่ควบคุมได้ยากกว่ามาก แทนที่จะเกิดผลกระทบเพียงครั้งเดียว คุณจะมีผลกระทบที่หลากหลาย นั่นคือสิ่งที่คุณต้องการหลีกเลี่ยงอย่างแน่นอนที่สุด”

พิสูจน์คำทำนาย

แน่นอนว่า คำถามสำคัญเกี่ยวกับแบบจำลองของ Raducan ก็เหมือนกับคำถามอื่นๆ ที่ว่า มีความแม่นยำเพียงใด คอมพิวเตอร์อัจฉริยะหลายรุ่นซึ่งมีข้อมูลปริมาณมากกว่ามากล้มเหลว Google Flu Trends ซึ่งใช้ Google ค้นหาคำค้นหาที่เกี่ยวข้องกับไข้หวัดใหญ่เคยเป็นมาก่อน กว้างของเครื่องหมาย เมื่อพยากรณ์การแพร่กระจายของเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่ในช่วงฤดูไข้หวัดใหญ่ได้อย่างแม่นยำ

Raducan จะมั่นใจได้อย่างไรว่าโมเดลของเธอมีความแม่นยำ ท้ายที่สุดแล้ว ในกรณีที่มีดาวเคราะห์น้อยนักฆ่า การคำนวณผิดอาจเป็นหายนะได้ สำหรับตอนนี้คำตอบคือ…เราไม่รู้ แต่เราก็สามารถทำได้ในไม่ช้า

เมื่อเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว NASA ได้เปิดตัว ภารกิจ DART (การทดสอบการเปลี่ยนเส้นทางดาวเคราะห์น้อยคู่). ได้รับการยกย่องว่าเป็นการทดสอบการป้องกันดาวเคราะห์เต็มรูปแบบครั้งแรกของโลกต่อความเป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์น้อยจะชน DART จะชนกับเป้าหมายดาวเคราะห์น้อย Dimorphos ในเดือนกันยายนนี้

ในส่วนหนึ่งของงานของเธอ Raducan ได้ช่วยจำลองผลกระทบที่ DART จะเกิดขึ้นกับเป้าหมาย การคาดการณ์ของเธอชี้ให้เห็นว่าภารกิจ DART ไม่น่าจะทำให้ดาวเคราะห์น้อยแตกสลายได้อย่างมาก แม้ว่ามันจะทำให้ดาวเคราะห์น้อยผิดรูปไปมากก็ตาม หากจะทำลายมันจะต้องใช้พลังงานกระแทกมากกว่า 10 เท่า โดยการวิเคราะห์ข้อมูลจากภารกิจ DART – และ ภารกิจเฮราขององค์การอวกาศยุโรป เพื่อตรวจสอบผลพวงของการชนของโพรบ DART คุณจะเข้าใจว่าแบบจำลองของ Raducan ทำนายผลกระทบได้ดีเพียงใด

ไม่ว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไร ข้อมูลผลลัพธ์จะถูกนำมาใช้เพื่อทำให้แบบจำลองในอนาคตมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น

การสร้างระบบป้องกันดาวเคราะห์

ท้ายที่สุดแล้ว ความหวังก็คือแบบจำลองการชนดาวเคราะห์น้อยที่คาดการณ์ได้ของ Raducan สามารถเป็นส่วนสำคัญอย่างหนึ่งของระบบป้องกันดาวเคราะห์ที่สามารถปกป้องโลกให้ปลอดภัยจากการคุกคามของการชนของดาวเคราะห์น้อยในอนาคต

นับตั้งแต่การชนดาวเคราะห์น้อยระดับการสูญพันธุ์ครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 66 ล้านปีก่อน ความน่าจะเป็นที่ดาวเคราะห์น้อยจะชนดังกล่าวจึงต่ำมาก (แม้ว่า, ดังที่ NASA บันทึกไว้ซึ่งเป็นดาวเคราะห์น้อยขนาดเท่ารถยนต์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกประมาณปีละครั้ง แต่จะเผาไหม้ก่อนที่จะสร้างความเสียหาย)

อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นจากดาวเคราะห์น้อยนักฆ่า Raducan เชื่อว่ามันเป็น การลงทุนที่คุ้มค่าเพื่อสร้างการป้องกันที่จำเป็น อย่างน้อยก็เท่าที่ภารกิจอย่าง DART มีอยู่ น่ากังวล.

“ยานอวกาศ DART เป็นภารกิจที่มีราคาถูกมากเมื่อเทียบกับภารกิจอวกาศทั่วไป เพราะเป็นภารกิจสาธิตเทคโนโลยี ไม่ใช่ภารกิจทางวิทยาศาสตร์” เธอกล่าว “มีเครื่องมือเพียงไม่กี่ชิ้นบนเรือ เช่น กล้องและระบบนำทาง และระยะเวลาของภารกิจนั้นสั้นมาก โดยอยู่ในอวกาศน้อยกว่าหนึ่งปี”

สุดท้ายทุกอย่างก็กลับมาที่ไมเคิล เบย์ “ในการคำนึงถึงต้นทุนของภารกิจ DART ในบริบท มีค่าใช้จ่ายประมาณเดียวกันในการผลิตภาพยนตร์ที่คล้ายกัน อาร์มาเก็ดดอนเนื่องจากมีค่าใช้จ่ายในการส่งภารกิจโก่งตัวในอวกาศจริงๆ” Raducan กล่าว “หากการถ่ายทำภาพยนตร์ฮอลลีวูดเกี่ยวกับการเบี่ยงเบนของดาวเคราะห์น้อยมีความสำคัญมากกว่าการส่งยานอวกาศ [เพื่อช่วยเราทำสิ่งเดียวกัน] เราก็ต้องจัดลำดับความสำคัญให้ถูกต้อง”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ผู้บุกเบิกด้านคอมพิวเตอร์หลายคนเป็นผู้หญิงผิวสี นี่คือ 5 ข้อที่คุณควรจดจำ