Документ анализирует астероидно-кометную опасность, включая вероятность столкновений, потенциальные последствия и международные усилия по решению проблемы. Он описывает научные и технические аспекты наблюдения и предотвращения угрозы, а также рассматривает конкретный случай астероида 99942 Апофис. В заключение подчеркивается, что человечество имеет ресурсы и возможности для защиты от космических угроз.

1. АСТЕРОИДНО-КОМЕТНАЯ
ОПАСНОСТЬ: СУТЬ И СОСТОЯНИЕ
ПРОБЛЕМЫ
Д.Ф. Лупишко
НИИ астрономии Харьковского
национального университета
им. В.Н. Каразина

2. 1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБЩЕЕ ЧИСЛО АСЗ. ВЕРОЯТНОСТЬ И ЧАСТОТА
СТОЛКНОВЕНИЙ
3. ВОЗМОЖНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ. СТЕПЕНЬ РИСКА
4. ПАДЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ НА ЗЕМЛЮ В
ПРОШЛОМ
5. МЕЖДУНАРОДНЫЕ УСИЛИЯ В ОСОЗНАНИИ И
РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ
6. НАУЧНАЯ СТОРОНА ПРОБЛЕМЫ. НАБЛЮДАТЕЛЬ-
НЫЕ ПРОГРАММЫ
7. ТЕХНИЧЕСКАЯ СТОРОНА ПРОБЛЕМЫ. ВОЗМОЖНОСТЬ
ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
8. АТОНЕЦ 99942 АПОФИС: 2029 и 2036 гг.
9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3. Inner Solar System out to the orbit of Jupiter
Main-belt asteroids
are shown in green.
Near-Earth asteroids
are shown in red.
Trojan asteroids are
shown as small blue
dots.
Comets are shown as
blue open squares.
Positions as of
2 May, 2007.

4. Near-Earth Asteroids

5. Near-Earth asteroid orbit types

6. Comets may represent just 1% of the total hazard, so
they will not be key targets in the upcoming surveys.
Near Earth Comets (NECs) – 87 currently known

7. Main-belt asteroid 243 Ida

8. 433 Eros (34.411.211.2 km)

9. 1999 JM8, D=3.5 km

10. 4179 Toutatis, D=3.2 km

11. 25143 Itokawa (520270230 m)

12. АСЗ- объекты особого интереса
а) фундаментальная наука
• происхождение АСЗ,
• механизмы их перевода на современные
орбиты, время жизни,
• связь с др. малыми телами Солн. cистемы
б) прикладная наука
• источники минерального сырья (Fe, Ni, Mg,
Al, Si, H2O, N, C, O и др.)
• астероидно-кометная опасность

13. (1 Ceres - D = 9478 km)
1036 Ganymed  D = 38.5 km
433 Eros  16.5 km
3552 Don Quixote  12-15 km
1866 Sisyphus (apollo), D = 8-9 km
The smallest discovered NEA
 510 m across

14. АСЗ 2008 ТС3 (D = 4 м)
• Открыт 6 октября 2008 г.
• Столкнулся с Землей 7 октября 2008 г.
• Общий вес – около 80 тонн
• Собрано 280 фрагментов
• Редкий F-тип астероидов

15. 2008 TC3, D = 4 m
Обнаружен 6 окт. 2008 г., столкнулся с Землей 7 окт.
(распался на фрагменты в атмосфере над северным
Суданом на высоте 37 км). Общий вес  80 т, собрано
280 кусков. F-тип (уреилит). Dr. Peter Jenniskens, USA

16. Общее число АСЗ. Частота
столкновений с Землей
N = k D exp(b), b = 1.95
D  1 км - 1090180 (Stuart and Binzel, 2004)
частота столкновения - 10-6  10-7
D  100 м - порядка 200 300 тыс.,
частота столкновения - 10-3  10-5
Тунгусское событие – D = 50-60 м, 1/300
D = 30 м – 1/100

17. Size-frequency diagram for NEOs (A.Harris)

18. ВОЗМОЖНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
Глобальный эффект
М = 5·1010 тонн
Dmin= 1-2 км
1 млн Мт (50 млн "Хиросим")
Выброс вещества из кратера в 1000
раз
превысит объем астероида
 эффект "ядерной зимы"

19. 1866 Sisyphus, S-type, D=8.5 km
M~1012 tons
V= 20 km/s
E=2·1030 erg = 5·107 Mt
(Tunguska explosion – 15-20 Мt)
The frequency of event is 10-7- 10-8

20. ВОЗМОЖНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
Региональный эффект
D ~ 500 м (сотни метров)
без фрагментации,
d кратера = (15-20)·Dастероида
Площадь зоны поражения в га
S = 10000E2/3
250-м тело (Е = 1000 Мт), которое
сталкивается раз в 10 тысяч лет, зона
поражения составит 1 млн га.

21. ВОЗМОЖНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
Локальный эффект
D<100 м
Взрыв и фрагментация в атмосфере (h=5-10 км)
Ударная волна, тепловые и световые эффекты
Радиус зоны поражения зависит от массы
и скорости ударника: при начальном
радиусе ударника 40 м и Vотн = 20 км/c
радиус зоны разрушений составит 25 км.

22. Причина смерти Степень риска
Автокатастрофа 1/100
Убийство 1/300
Пожар 1/800
Поражение электротоком 1/5000
Авиакатастрофа 1/20000
Столкновение с астероидом 1/25000
Наводнение 1/30000
Торнадо 1/60000
Ядовитый укус 1/100000
Ботулизм 1/300000

23. Ударные кратеры на поверхности Земли

24. Manicouagan Crater (Québec)
Age: 214
million years
Diameter 100 km

25. Кратер в пустыне Сахара: D=17 км,
возраст 200 млн. лет

26. Глоб. катастрофа 65 млн. лет назад
(смена двух геологических эпох 
мезозоя и кайнозоя)
• массовое вымирание крупных ящеров и
динозавров;
• аномальное содержание иридия в слое по всей
поверхности Земли;
Гипотеза нобелевского лауреата Luis Alvarez:
астероид D=510 км, кратер d=150 200 км.

27. Luis Alvarez (1911-1988)

28. D=180 km. Age: 65 million years (64.98 0.04)
Chicxulub Crater

29. Кратер в Аризоне: D=1.2 км, h=175 м,
возраст – 49 000 лет

30. Tunguska,1908
15-20 megaton explosion
at about 7 km altitude
(500 Hiroshimas)

31. Dad, a meteorite fell on my car!
Peekskill
meteorite
9 October
1992

33. Callisto
Dione
Impact Craters on Small Bodies
Gaspra
Deimos Phobos
Eros

34. D/Shoemaker-Levy 9
22 components formed by tidal breakup in
mid-1992 approach to Jupiter.
Impacts near 1994 July 16.

35. Mariehamn (Finland), 8-12 Aug. 1994

37. Impact on Jupiter of fragment G of comet
Shoemaker-Levy 9, 18 July 1994

38. D/Shoemaker-Levy 9

39. The same impact scar transposed
onto the Earth

40. Июль 1981 г., НАСА (США),
первое Рабочее совещание
"Столкновение астероидов и комет с
Землей: физические последствия и
человечество" («официальный статус»)
В 1990 г. Ин-т аэронавтики и космонавтики
(США) опубликовал Меморандум.
Палата Представителей Конгресса в ответ
на Меморандум поручила НАСА изучить
проблему и дать свои предложения.

41. Eсли однажды астероид столкнется с Землей,
уничтожив при этом не только человеческий род,
но и миллионы других видов живых существ, а мы,
имея возможность предотвратить катастрофу,
не сделаем этого из-за отсутствия решимости,
неправильных приоритетов, неверной оценки риска
или несовершенного планирования, то пренебрежение
нашим даром разумного предвидения и ответствен-
ности за собственную жизнь и все живое на Земле
явится величайшим актом самоотречения во всей
человеческой истории.
(Из Меморандума Американского ин-та Аэронавтики
и Астронавтики, окт. 1990 г.)

42. 1994 г. Новая директива Конгресса США по
осуществлению максимально полной каталоги-
зации опасных астероидов и комет размерами
более 1 км (НАСА совместно с Минобороны
США и космическими агенствами др. стран).
РГ под руководством Ю.Шумейкера (США).
В ответ на доклад этой РГ НАСА в 1998 г.
поставило задачу обнаружить и каталогизировать
за 10-15 лет ≥90% АСЗ с D>1 км. На выполнение
этой задачи США ежегодно выделяют 4.1 млн
долл. и эта директива в целом успешно
выполняется (программа Spaceguard Survey).

43. Lincoln Near Earth Asteroid Research
(LINEAR)
Pair of 1-meter folded
prime-focus Cassegrain
telescopes identical to
those of the Ground-based
Electro-Optical Deep Space
Surveillance (GEODSS)
telescopes used by the Air
Force for space
surveillance. Located near
Socorro, New Mexico. Uses
1960x2560 frame-transfer
CCD cameras.

44. Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT)
Maui Space Surveillance Site's (MSSS) 1.2-m telescope

45. Catalina Sky Survey (CSS)
3 cooperating surveys: the original Catalina Sky Survey (CSS; 68-cm
Schmidt), the Siding Springs Survey (SSS; 0.5-m Uppsala Schmidt + 1.0-m
ANU telescope) and the Mt. Lemmon Survey (MLSS; 1.5-m reflector).

46. Lowell Observatory Near-Earth-Object
Search (LONEOS)

47. Edward Bowell, Lowell Observ., Arizona

48. Lowell’s Discovery
Channel Telescope
(DCT)
4.2-m mirror
2-deg FOV
Located in Arizona
First light 2009

49. NEA Discovery Statistics
Known NEAs
16 Jan., 2011:
• Total = 7613
• >1 km = 821
PHOs
• Total = 1183
• >1 km = 149
• 87 comets
Start of NASA
NEO Program

50. 5-8 марта 2007 г., Вашингтон, США
Вторая конференция
PLANETARY DEFENSE CONFERENCE
• Обнаружение и предотвращения угрозы
столкновения;
• анализ технических возможностей
предотвращения угрозы;
• результаты и уроки космических миссий к АСЗ;
• обсуждение возможных кандидатов для космич.
миссий по предупреждению столкновений и др.

52. В докладе НАСА:
• более глубокий обзор неба, обнаружение
и каталогизация к концу 2020 г.  90%
потенциально опасных АСЗ D>140 м
(способных сближаться с Землей на
расстояние 0.05 а.е., т.е., 7.5 млн км, и
меньше и более 50 м в диаметре)
• нет нужного финансирования!
Конгресс США: выделить финансы!

53. N (D140 m) = 105
• PHAs (  0.05 а.е., D>50 м)  20%
• обнаружение таких АСЗ (detection);
• слежение за ними (tracking);
• определение орбиты и каталогизация;
• определение физических
характеристик этих объектов.
2020 г.: 100 тыс. новых АСЗ с D140 м,
из них  20 тыс. PHAs.

54. Средства обнаружения:
• Телескоп PanSTARRS 4 (PS4) на Гавайях;
• Large Synoptic Survey Telescope в Чили;
• строительство к 2014 г. специального PS8
телескопа (система двух PS4).
Космические средства:
• Три 0.5 м ИК телескопа (два на Venus-like
орбите и один - в Лагранжевой точке)
Стоимость программы: 470 млн долл. (2026 г.)
до 1 мрд долл. (2020 г.)

55. Научная сторона проблемы АКО
• обнаружение ОСЗ
• каталогизации их орбит
• изучении физических свойств ОСЗ
• предвычисление возможных столкновений
с Землей
• оценка последствий столкновений
• создание соответствующих баз данных
Примеч. систематические исследования
в этом направлении астрономы ведут уже в
течение примерно 30 лет.

56. Техническая сторона проблемы
Создание глобальной cистемы защиты
Земли:
• средства обнаружения ОСЗ
• средства слежения за ними
• систему принятия решений в случае
реальной угрозы столкновения
• система оповещения населения
• средства воздействия на ОСЗ
• ракетно-космические комплексы для их
оперативной доставки к цели

57. Способы воздействия на
АСЗТип
воздействия
Длительность
Воздействия
Тип
средств
Средства
Отклонение
ОСЗ от
траектории
столкнове-
ния
Кратковре-
менное
(ударное,
импульсное)
Неядер-
ные
Кинетическая
энергия КА, ДБТ
на ОСЗ
Ядерные ВТВ, ПТВ
Долговре-
менное
Пассив-н
ые
Солнечный парус,
фокусир. зеркало,
гравитац. трактор
Активные ДМТ на ОСЗ,
СВЧ-излучение,
лазеры
Разрушение
объекта
Кратковре-
менное
(ударное)
Неядер-
ные
Кинетич. энергия КА,
Поток высокоскоро-
стных частиц
Ядерные ВТВ, ПТВ, ГТВ

58. Ядерные технологии на 1-2 порядка
более эффективны, чем неядерные.
Неядерные технологии очень сложны:
• фокусировка зеркалом солнечной энергии и
выпаривание вещества поверхности;
• пролет КА вблизи объекта и выпаривание
вещества с помощью лазера;
• посадка аппарата на поверхность, выброс
части вещества путем взрывов;
• гравитационный трактор;
• непосредственная буксировка объекта;
• изменение альбедо астероида

59. Гравитационный трактор
Апофис D=300 м, 1 тонна/1 месяц

60. Выбор способа воздействия
зависит от:
• времени до расчетного момента столкнове-
ния (времени упреждения)
• траектории объекта (вероятности
столкновения)
• физических свойств объекта (размер, форма,
тип вещества, плотность и прочность,
внутренняя структура и др.

61. Возможность противодействия АКО
(Междунар. конференция "Проблемы защиты Земли от
столкновения с опасными космическими объектами"
в г. Снежинске, Челябинской обл. в сент. 1994 г.).
«Человечество на нынешнем этапе развития
цивилизации уже может защитить себя от угрозы
столкновения с кометами и астероидами!»
Э.Теллер: “Защита от астероидов более проста,
чем от землетрясений, цунами и вулканов."

62. 99942 Апофис, D=300-350 m
• Открыт 19 июня 2004 г., Китт Пик (Аризона).
• Переоткрыт 18 дек. 2004 г., Сайдинг Спринт,
Австралия.
• Возможно столкновение с Землей 13 апр. 2029 г.!
• 23 декабря 2004 г.: вероятность столкновения
1/170.
• 24 декабря: вероятность столкновения 1/60.
• 27 декабря: астероид пройдет от Земли на расст.
в 60 тыс. км
• 27-30 января 2005 г.: минимальное сближение
составит 5.7 радиусов Земли (36350 км!)

63. Орбита 99942 Апофис (зеленый цвет)

64. Земля, Луна и 99942 Апофис
13 апреля 2029 г.

65. Close Approachers
Predicted Close Approach
of 2004 MN4 “Apophis”
(an ~320 m Object)
on April 13, 2029
CLOSE-UP VIEW
Geosynchronous Orbit
So far, four other PHOs of significant size
will pass within lunar orbit in next 150 years.

66. В.А. Шор, Э.И.Ягудина (ИПА РАН):
вероятность столкновения Апофиса
в 2036 г. оценивается в 0.0004.
Др. источники (США): (5-6)104
Столкновение с 99942 Апофис (D=350 м)
приведет к взрыву 105 ядерных взрывов над
Хиросимой. В течение года или больше небо
будет темным из-за присутствия пыли в атмос-
фере, из-за чего погибнет бóльшая часть урожая.

67. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Интернациональная проблема.
2. Человечество в состоянии защитить
себя от угрозы из Космоса.
3. Осознание опасности и возможности
Человечества.
4. Роль науки в сохранении
цивилизации.

68. Will We Go the Way of the
Dinosaurs?

70. Automated Telescopes Used in Current
Near-Earth Asteroid Searches
Spacewatch
1.8 m
LONEOS
0.6 m
LINEAR
1.0 m
JPL
NEAT
1.1 m
Current NEO Surveys
CSS 0.7 m

71. “All I’m saying is now
is the time to develop
the technology to
deflect an asteroid”

72. Pan-STARRS
Four 1.8-m telescopes
3-deg field of view
Located in Hawaii
First light 2006/8
University of Hawaii

73. Average Time between Impacts
Stuart and Binzel•

74. Slow push mitigation alternative

75. NEA population:
Amor a 1.0 AU 1.017 q  1.3 AU - 32%*
Apollo a 1.0 AU q < 1.017 AU - 62%*
Aten a< 1.0 AU Q > 0.983 AU - 6%*
*) Bottke et al, 2004
Inner-Earth asteroids (Q<0.983 AU)
Potentially Hazardous Object - NEOs passing within
0.05 AU of Earth’s orbit. ~ 7.5 million km = 20 times the
distance to the Moon (~ 20% of all discovered NEOs)

76. Ноябрь 2008 г.:
Large Synoptic Survey Telescope (LSST),
стоимость $400 млн. Анды (h=2690 м) на
севере Чили. Каждые 15 сек - изображение
участка неба в 7 раз большего Луны.
Обозрение всего неба несколько раз за
неделю.
Bill Gates и Charles Simonyi - $30 million
Charles Simonyi - $20 million из своего Фонда
Bill Gates дает $10 million (личных)

77. Inner Solar System out to the orbit of Jupiter
Main-belt
asteroids are
shown in green.
Near-Earth
asteroids are
shown in red.
Trojan asteroids
are shown as
small blue dots.
Comets are
shown as blue
open squares.
Positions as of
2 May, 2007.

78. Current status of Apophis threat
Apophis now has 1-in-45,000
chance of passing thru a keyhole
in 2029, then striking somewhere
on path-of-risk on April 13, 2036
Radar tracking of Apophis over the next decade will very likely reduce the impact
probability to zero. In the unlikely event that it remains headed for a “keyhole” that
leads to an impact path, astronaut Ed Lu (while himself floating
weightless in the ISS) devised a clever “gravitational tractor” that
can gently pull an asteroid enough to avoid the keyhole, without
even touching the body.
Artwork by Dan Durda