Hiper-gerçekçi bilgisayar modelleri bizi asteroitlerden koruyor

Sabina Raducan 1990'ların Michael Bay filmindeki kahramanın yapmasını bekleyeceğiniz türden bir işe sahip. İçinde KayaNicolas Cage'in Dr. Stanley Goodspeed'i, günü kurtarmaya yardımcı olan bir FBI kimyasal silah uzmanıdır. İçinde ArmagedonBruce Willis'den Harry Stamper, günü kurtarmaya yardımcı olan deneyimli bir petrol sondajcısıdır. İsviçre'nin en büyük üniversitelerinden biri olan Bern Üniversitesi'nde Sabina Raducan, asteroit çarpmalarının hiper-gerçekçi modellerini oluşturuyor. Bu bir gün tüm gezegenimizin kurtarılmasına yardımcı olabilir.

Açık olmak gerekirse Raducan, bir asteroitin Dünya'ya çarpması durumunda ne olacağına dair modeller oluşturmuyor. Bunun yerine, doktora sonrası araştırmacı olarak, eğer biz (yani Dünya), onu selamlamak için insan yapımı bir "çarpıcı" cihaz göndererek yıkıcı bir asteroidi saptırmaya çalıştı. Bu, onu yok etmek yerine asteroitin gezegenimizin yanından geçmesini sağlamak için rotasından saptırmak için kullanılabilir.

Şimdilik, ihtiyati tedbir olarak böyle bir şeye sahip olma fikri hala gelecekte. Ancak bu gerçekleştiğinde (ve muhtemelen bir "eğer" yerine "ne zaman"dır), Raducan'ın çalışması çok değerli olabilir. Ve en azından şimdilik, araştırması ona partiler arasında kıskançlık uyandıran bir buzkıran sağlıyor: "Gezegen savunma sektöründe çalışıyorum."

Asteroitlerin altın çağı

Raducan, Birleşik Krallık Kent Üniversitesi'nde Astronomi, Uzay Bilimi ve Astrofizik alanında yüksek lisans derecesini tamamlarken çarpma kraterleşmesi konusuna hayran kaldı. Digital Trends'e "Herkes Mars ve Ay'la ilgileniyordu" dedi. “Tüm araştırmalar oraya gidiyor. Bilim insanlarının fazla olmadığı ve [çok] daha az çalışılan bir şey yapmak istedim."

Bilim insanları yarım asırdan fazla bir süredir Dünya'yı olası öldürücü asteroitlere karşı korumanın mümkün olup olmadığını merak ediyor. 1960'ların ortalarında pek çok kişi Asteroid 1566 Icarus'un Dünya'ya çarpma olasılığından endişeliydi. Uzmanların bunun yalnızca dört milyon civarında geçeceğinden emin olmalarına rağmen mil. Bir gazete "Büyük Asteroid Dünya'ya doğru gidiyor" diye bağırdı. “Icarus Dünya'ya Yaklaşırken Hippiler Colorado'ya Kaçıyor" en az bir otorite yazdı New York Times.

MIT'de araştırmacılar, ayrı 100 megatonluk nükleer savaş başlıklarına sahip altı adet Satürn V roketi kullanarak Icarus'u havaya uçurma planları hazırladılar. Beklendiği gibi, Icarus Dünya'yı kaçırdı; ancak kitapta daha ayrıntılı olarak anlatılan MIT çalışması Gökyüzündeki ateş, basında yer sıkıntısı yaratmadı.

Ancak o zamandan bu yana bu konuya yönelik periyodik ilgi artışları yaşanmasına ve Hollywood filmlerinde bir eksiklik olmamasına rağmen (En son Yukarı Bakma), Raducan sahaya doğru zamanda girdiğinden emin.

Asteroit süpermodelleri

Bunun bir nedeni, uzay görevlerinin miktarı ve bunun sonucunda elde edilen verilerdir. "On beş yıl önce asteroitler hakkında bu kadar sınırlı veri vardı" dedi. “Artık asteroitlere giden çok sayıda uzay görevimiz ve gelen birçok veri var. DART ve Hera var. Lucy'nin görevi var. Orada OSIRIS-REx Ve Hayabusa misyonlar. Psyche misyonu var. Bunların hepsi Dünya'dan alamayacağınız veriler."

İlginç bir şekilde Raducan'ın modellerini oluşturmak için kullanılan verilerin tamamı gerçek hayattaki asteroitlerden gelemiyor. Geçtiğimiz günlerde meslektaşlarından bazıları İspanya'ya gittiler ve burada Ryugu asteroitinin kum ve kayalardan yapılmış ikame ölçekli modeline sıkıştırılmış gaz tabancası kullanarak plastik mermiler ateşlediler. Bu sonuçlar aynı zamanda bilgisayar modellerine de yansıyor.

Şimdinin asteroitleri incelemek için en iyi zaman olmasının ikinci ve tamamlayıcı nedeni, Moore Yasasına dayalı teknolojik ilerleme yürüyüşüdür. Daha önce bahsedilen 15 yıllık karşılaştırmayı kullanırsak, 2007'de bir hafta sürecek olan bir asteroit çarpışma simülasyonunun işlenmesi artık yaklaşık yarım saat sürüyor. Ve şu anda bir hafta süren simülasyonlar, karmaşıklıkları bakımından çok çok daha üstün.

TL; DR sürümü? Asteroitler hakkında daha çok şey biliyoruz ve Altı Milyon Dolarlık Adam giriş, onları yeniden inşa edebiliriz. Veya en azından bunları bir süper bilgisayarda etkileyici derecede yüksek çözünürlükte modelleyin.

Bir güç meselesi

Şu anda bilim adamlarının Dünya'daki hayata doğrudan tehdit oluşturduğundan endişe ettiği asteroit yok. Gezegensel bir savunma sistemi inşa etmek için zamana karşı acil bir yarış yoktur. Ancak Raducan'ınki gibi modeller, bir gün ihtiyaç duymamız durumunda asteroitlerle nasıl baş edebileceğimizi daha iyi anlamamıza yardımcı olacak. Ayrıca, söz konusu asteroitlerin ister büyük, yoğun uzay kayaları, isterse yerçekimi tarafından bir arada tutulan daha küçük kayaların birikmesi olsun, bu tehditleri daha iyi modellememize yardımcı olacaklar. Bunların her biri farklı stratejiler gerektirecektir, bu nedenle bunun gibi bilgisayar modelleme çalışmaları çok önemlidir.

Olası öldürücü asteroitler söz konusu olduğunda, onları elimizden geldiğince sert bir şekilde vurmamız gerektiğini düşünmek kolaydır. Sonuçta aşırılık kavramı, sorunu çözmek için gereken yıkıcı kapasite miktarının aşılması, hızla yaklaşan potansiyel bir yok oluş düzeyindeki olayla uğraşırken çok fazla sorun görünmüyor Toprak.

Ama aslında durum böyle değil. Bir asteroide onu saptırmaya yetecek kuvvetle çarpmak elbette kötü bir haber olacaktır. Ancak Atari oyunu oynamış herkesin yaptığı gibi, ona çok fazla kuvvetle vurmak da aynı şeydir. Asteroitler bilecek.

Raducan, "Sorun şu ki, eğer ona çok sert vurursanız, onu yalnızca parçalara ayırırsınız" dedi. "O zaman tek bir nesneyle uğraşmak yerine, kontrol edilmesi çok daha zor olan birden fazla küçük nesneyle uğraşıyorsunuz. Tek bir etki yerine bir dizi etkiyle karşı karşıya kalırsınız. Bu kesinlikle kaçınmak isteyeceğiniz bir şey.

Tahminleri kanıtlamak

Elbette Raducan'ın modelleri hakkındaki büyük soru, herhangi bir tahmine dayalı modelde olduğu gibi aynıdır: Ne kadar doğrudurlar? Çok daha büyük miktarlarda veriyle donatılmış çok sayıda akıllı bilgisayar modeli başarısız oldu. Ünlü olarak, griple ilgili sorgular için Google aramalarını kullanan Google Grip Trendleri, İşaretin genişliği Grip mevsiminde grip virüsünün yayılmasını doğru bir şekilde tahmin etmeye gelince.

Raducan modellerinin doğruluğundan nasıl emin olabilir? Sonuçta, öldürücü bir asteroit olması durumunda, yanlış hesaplama felaketle sonuçlanabilir. Şimdilik cevap şu: bilmiyoruz. Ama yakında bunu başarabiliriz.

Geçtiğimiz Kasım ayında NASA, DART (Çift Asteroit Yönlendirme Testi) görevi. Asteroit çarpma olasılığına karşı dünyanın ilk tam ölçekli gezegen savunma testi olarak selamlanan DART, bu Eylül ayında asteroit hedefi Dimorphos ile çarpışacak.

Raducan, çalışmasının bir parçası olarak DART'ın hedefi üzerinde yaratacağı olası etkinin modellenmesine yardımcı oldu. Tahminleri, DART misyonunun asteroiti parçalama ihtimalinin son derece düşük olacağını, ancak onu önemli ölçüde deforme edeceğini öne sürüyor. Parçalamak 10 kat daha fazla darbe enerjisi gerektirecektir. DART misyonundan elde edilen verileri analiz ederek ve Avrupa Uzay Ajansı'nın Hera misyonu DART sondası çarpmasının sonrasını araştırmak için Raducan'ın modellerinin etkiyi ne kadar iyi tahmin ettiğine dair bir fikir edinmek mümkün olacak.

Sonuç ne olursa olsun, ortaya çıkan veriler gelecekteki modelleri daha da doğru hale getirmek için kullanılacak.

Gezegensel bir savunma sistemi oluşturmak

Nihayetinde umut, Raducan'ın öngörücü asteroit çarpma modellerinin, Dünya'yı gelecekteki asteroit çarpışma tehdidinden koruyabilecek gezegensel savunma sisteminin önemli bir parçasını oluşturabilmesidir.

Son yok oluş seviyesindeki asteroit çarpması yaklaşık 66 milyon yıl önce gerçekleştiğinden bu yana böyle bir asteroit çarpması olasılığı çok şükür düşük. (Rağmen, NASA'nın belirttiği gibiAraba büyüklüğünde bir asteroit yaklaşık olarak yılda bir kez Dünya atmosferine giriyor ancak herhangi bir hasara yol açmadan yanıyor.)

Bununla birlikte, öldürücü bir asteroitin yol açabileceği potansiyel hasar göz önüne alındığında, Raducan bunun bir gerekli korumaları oluşturmak için değerli bir yatırım - en azından DART gibi görevler söz konusu olduğunda endişeli.

"DART uzay aracı, olağan uzay görevleriyle karşılaştırıldığında çok ucuz bir görev çünkü bu bir bilim görevi değil, bir teknoloji tanıtım görevi" dedi. "Gemide kamera ve navigasyon sistemi gibi yalnızca birkaç cihaz bulunuyor ve uzayda bir yıldan az olduğu için görevin süresi çok kısa."

Günün sonunda her şey Michael Bay'e dönüyor. "DART misyonunun maliyetini bağlam içine koymak gerekirse, şunun gibi bir filmin yapımının maliyeti yaklaşık olarak aynı tutardır: ArmagedonRaducan, "Uzaya gerçek bir saptırma görevi göndermenin maliyeti olduğu için" dedi. "Asteroit sapmasını konu alan bir Hollywood filmi çekmek, [potansiyel olarak aynı şeyi yapmamıza yardımcı olacak] bir uzay aracı göndermekten daha önemliyse, önceliklerimizi doğru yapmalıyız."

Editörlerin Önerileri

• Bilgisayar alanındaki öncülerin çoğu farklı ırklardan kadınlardı. İşte bilmeniz gereken 5 şey