Der Blick in den Nachthimmel kann ein Gefühl der Verwunderung über den Platz der Menschheit im Universum hervorrufen. Aber das ist nicht alles, was es hervorrufen kann. Wenn Sie sich mit Asteroideneinschlägen auskennen, wie dem, der die Dinosaurier ausgelöscht hat, dann kann selbst ein flüchtiger Meteorit Ihren angenehmen Sinn für Staunen beiseite schieben. Was, wenn?
Glücklicherweise steht die Planetenverteidigung für einige Wissenschaftler und Ingenieure im Vordergrund. Einer dieser Wissenschaftler ist Professor Philip Lubin von der University of California Santa Barbara. Lubin entwickelt seine Idee namens PI-Terminal Defense for Humanity. Das PI steht für Pulverize It, und Lubin ist der Meinung, dass das Zerkleinern eines ankommenden Impaktors in winzige Stücke unsere beste Wahl ist, um uns kurzfristig vor einem Asteroiden zu schützen.
Lubin stellte seine PI Planetary Defense-Idee auf der Planetary Defense Conference 2021 vor. Seine Idee ist jetzt ein Phase-One-Preisträger im NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm. NIAC zielt darauf ab, visionäre Ideen zu fördern und zu unterstützen, die zukünftige NASA-Missionen verändern können. Die NASA betreibt das Planetary Defense Coordination Office (PDCO), und Lubins PI Planetary Defense-Idee passt zum Mandat dieses Büros.
Die Gefahr eines Asteroideneinschlags ist echt. Ein riesiger Asteroid wie der, der die Dinosaurier auslöschte, würde unsere Zivilisation töten. Wir sind kleineren Bedrohungen wie dem Tunguska-Ereignis und dem Tscheljabinsker Meteor begegnet, aber können wir uns auf unser Glück verlassen, um verheerenden Einschlägen zu entgehen? Das wäre nicht klug.
„Bisher ist die Menschheit von einer groß angelegten Katastrophe verschont geblieben, wie sie unsere Vormieter heimgesucht hat, aber sich auf ‚Glück‘ zu verlassen, ist längerfristig eine schlechte Strategie“, sagte Philip Lubin im Jahr 2021.
Die NASA ist damit beschäftigt, Asteroiden zu finden und zu katalogisieren, die eine Bedrohung für die Erde darstellen. Aber das ist nur ein erster Schritt. Wir müssen Wege finden, die Erde vor einem katastrophalen Einschlag zu schützen.
Ein Großteil der Überlegungen zur Minderung von Asteroideneinschlägen konzentriert sich auf lange Vorlaufzeiten. Wenn wir Monate oder Jahre im Voraus wissen, wann ein Asteroid die Erde treffen wird, können wir einen kinetischen Impaktor aussenden, um den Asteroiden umzulenken. Mit genügend Vorlaufzeit kann sogar ein kleiner kinetischer Impaktor einen großen Asteroiden von uns weglenken.
Aber was ist, wenn die Zeit knapp ist? Was ist, wenn wir es zu spät erfahren? Was ist, wenn wir einen kinetischen Impaktor gestartet haben, aber er verfehlt oder irgendwie versagt hat? Hier könnte Lubins PI-Idee ins Spiel kommen.
Die Hauptidee von PI ist es, einen Asteroiden in kleinere Trümmer zu pulverisieren, die dann in der Erdatmosphäre verglühen würden. In einem Artikel für NIAC vom 18. Februar 2022 schrieb Lubin: „In kurzen Intercept-Szenarien ermöglichen die Asteroidenfragmente mit einem maximalen Durchmesser von ~10 Metern, dass die Erdatmosphäre als ‚Beam-Dump‘ fungiert, wo die Fragmente entweder in der Erde verglühen Atmosphäre oder Luft platzen, wobei der primäre Energiekanal in räumlich und zeitlich korrelierte Schockwellen übergeht.
Die Idee von PI ist es, einen Impaktor zu entwerfen, der nicht nur kinetisch, sondern auch explosiv ist. Die Einschlagvorrichtung würde mit Durchdringungsstäben ausgestattet sein, um den Asteroiden zu durchbohren. Sprengstoffe würden einige Stäbe füllen, und die resultierende Explosion würde den Boliden in kleinere Stücke pulverisieren, hoffentlich mit einem Durchmesser von 15 m oder weniger. Die Stücke würden eine Trümmerwolke bilden. Abhängig von der Größe des Boliden, der Größe des Geräts und der Entfernung von der Erde bei der Detonation könnten einige der Trümmer die Erde treffen. Aber ein Großteil davon würde durch Reibung mit der Erdatmosphäre zerstört werden.
„Die Wirksamkeit des Ansatzes hängt von der Zeit bis zum Abfangen und der Größe des Asteroiden ab, ermöglicht jedoch eine effektive Verteidigung gegen Asteroiden in der Klasse mit mehreren hundert Metern Durchmesser und könnte die durch diese Bedrohungen verursachte Gefahr einer Massenvernichtung praktisch eliminieren“, sagte Lubin erklärt.
Laut Lubin könnte sich das PI-System im Orbit um die Erde befinden oder sogar auf einer Mondbasis untergebracht sein. „Im Vergleich zu anderen Bedrohungsreduzierungsszenarien stellt dieser Ansatz einen äußerst kosteneffektiven, testbaren und einsetzbaren Ansatz mit einem logischen Entwicklungs- und Testfahrplan dar. Die Vorinstallation des Systems im Orbit oder auf einer Mondbasis ermöglicht eine schnelle Reaktion auf den Befehl von weniger als einem Tag, wenn nötig“, sagte Lubin.
„Der große Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass er bei kurzen Warnzeiten eine Terminalverteidigung und eine Verringerung der Zielentfernung ermöglicht, wenn eine Orbitablenkung nicht möglich ist“, sagte Lubin. „Sogar Abfangungen so nah wie am Mond mit Abfangzeiten von einigen Stunden vor dem Einschlag sind realisierbar.“
Der Mond hat ein paar inhärente Vorteile. Zum einen hat es keine Atmosphäre, so dass es als Basis für die Beobachtung der Asteroidenumgebung in der Nähe der Erde eine „optische/NIR-LIDAR-Erkennung über große Entfernungen“ von ankommenden Asteroiden ermöglichen würde. Der Mond hat auch eine geringere Fluchtgeschwindigkeit als die Erde, was Starts einfacher und kostengünstiger macht.
Der Start eines großen explosiven Impaktors von der Erde wird mit der Zeit ebenfalls immer praktikabler. Schwere Trägerraketen wie die Falcon Heavy von SpaceX, das Space Launch System der NASA und andere läuten ein neues Zeitalter der leistungsstarken Raketentechnologie ein.
Lubin sagt, dass das PI-System nur fünf Stunden vor dem Einschlag benötigt, um einen Asteroiden von der Größe des Objekts im Tunguska-Ereignis zu zerstören. Dieses Objekt hatte wahrscheinlich einen Durchmesser von etwa 50 Metern und explodierte mit einer Kraft von etwa 10 Megatonnen. Es hat Millionen von Bäumen in einem abgelegenen Teil Sibiriens umgeworfen. Wenn ein Objekt dieser Größe über einer unserer Städte explodieren würde, wäre das verheerend.
Das System könnte auch bei massiven Asteroiden wie Apophis funktionieren. Apophis wird 2029 in der Nähe der Erde vorbeifliegen, aber es wird die Erde nicht beeinflussen. Wenn es jedoch während seines Vorbeiflugs im Jahr 2029 durch ein sogenanntes „Gravitationsschlüsselloch“ fliegt, könnte es so stark angestoßen werden, dass es beim anschließenden Vorbeiflug die Erde treffen könnte. Apophis hat einen Durchmesser von etwa 370 Metern und einen Ertrag von etwa vier Gigatonnen. Lubin sagte, dass sein PI-System Apophis-große Asteroiden mit einem 10-Tage-Abfang vor dem Aufprall erfolgreich zerstören könnte.
Es wird interessant sein zu sehen, wie weit Lubin seine Asteroiden-Verteidigungsidee „Pulverize It“ weiterentwickelt. Die NASA startete im November 2021 ihre Mission Double Asteroid Redirection Test. DART steuert auf das Doppelasteroidensystem von Didymos und seinem kleineren Begleiter Dimorphos zu, das Didymos umkreist.
Dimorphos befindet sich nicht auf einer Flugbahn zur Erde. DART ist eine reine Testmission, und der Aufprall auf Dimorphos wird zu einer leichten Änderung der Flugbahn des Doppelasteroidensystems führen. Die NASA wird das System nach dem Einschlag überwachen, um festzustellen, ob die Mission erfolgreich war.
Aber es gibt keinen Grund, warum wir nicht mehrere Asteroidenminderungssysteme parallel entwickeln können. Das könnte der klügste Weg nach vorn sein. Wenn wir immer besser darin werden, alle Asteroiden zu finden, die die Erde bedrohen, werden wir besser darauf vorbereitet sein, Asteroiden mit verlängerten Vorlaufzeiten abzufangen. Aber kein System ist narrensicher.
Es wäre klug für die Menschheit, ein anderes System zu entwickeln, das schnell starten und kurzfristig eingesetzt werden könnte. Dann können wir in den Himmel schauen und uns entspannen.
Eine Übersicht über die Methode finden Sie hier: Pi – Terminal Defense für die Menschheit