천문학

NEO 궤적 차단

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내가 다룰 수없는 책의 운동에 도움이 필요합니다. NEO를 가로 채서 제거하는 데 걸리는 시간을 계산해야합니다. 다음과 같은 궤도 매개 변수가 있습니다.

  • a = -2791.44 km (반장 축),
  • i = 22.3 deg / Hyperbolic),
  • e = 2.77
  • v = 247.96도,
  • r = 2,106,101.331 km (지구 질량 중심으로부터의 반경)

내 문제는 어디서부터 시작해야할지 모르겠지만 시도를했다는 것입니다. 목표와의 요격은 지구와 NEO 사이의 위상 각이 같을 때만 일어날 수 있다고 생각합니다. ($ m_y $ = gravitational param.) : $$ v = sqrt {(2m_y / r)-(m_y / a)} $$ 이스케이프를 계산하면 S / C의 속도를 계산할 수 있습니다. $ V_e = sqrt {2GM_e / r} $로 지구의 속도, 우리는 속도의 차이를 얻을 것입니다. 이 정보로 필요한 시간을 계산할 수 있습니다. 나를 도울 수있는 사람?


NEO를 무해한 유성 폭풍으로 분쇄 할 수있을만큼 충분히 강력한 페이저 어레이가 있다고 가정 할 때, 저는 이러한 지구 중심 궤도 요소를 가진 물체가 근지점에 도착하는시기에 대한 질문으로 이것을 읽었습니다. 그러나 $ nu $ 값을 진정한 이상으로 취급하면 $ r $에 대해 다른 값을 얻습니다. 대신 평균 이상 또는 쌍곡선 이상일 수 있습니다.

교과서가이 내용을 자세히 다루고 있다고 생각하지만 다른 독자에게는 $ nu $ 대신 $ f $를 사용하는 ASU의 M. Peet의 강의 노트가 도움이 될 수 있습니다.


모든 궤도 매개 변수 방정식 (벡터 형식이 아님)

e가 2보다 크므로 쌍곡선 궤도라는 것을 알고 있습니다. 그 위치와 속도는 우리가 값을 가지고있는 준 장축과 관련이 있습니다. 우리는 지구에 속도가 있고 적도에서의 속도 (km / s 단위)를 다음과 같이 계산할 수 있다는 점을 고려해야합니다.
Ve = 2 * pi * R / (24 * 3600)

궤도 속도는 에너지 보존으로 계산할 수 있습니다. 혜성의 총 에너지는
E = (1/2) mv

NEO 기간은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

P ^ 2 = ((4 * pi ^ 2) / (G * Me)) * a ^ 3 (Me = 지구의 질량, 우리는 NEO의 질량을 무시할 수 있습니다). 지구와 NEO의 기간을 모두 포함해야한다고 확신합니다.

궤도 매개 변수에 관한 많은 방정식이 있다는 것은 알고 있지만 어디서부터 시작해야할지 모르겠습니다. 누구든지 나를 안내 할 수 있습니까 (설명 및 / 또는 사용할 방정식 포함)?


지구인들은 'Oumuamua를 성간 공간으로 쫓아 야 하는가?

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우리 태양계에서 최초로 발견 된 성간 천체 인 & # 39Oumuamua에 대한 예술가의 삽화. 그림 : NASA

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2017 년 10 월 하와이에서 소행성 사냥 망원경이 특이한 것을 감지했습니다. 에펠 탑 크기의 약 두 배에 달하는 시가 모양의 물체가 지구를지나 시속 약 60,000 마일의 속도로 그것을 예약하고 있었고 가속하는 것처럼 보였습니다. "정찰"을 의미하는 하 와이어 단어 인 "Oumuamua"로 알려진이 물체는 혜성과 소행성의 특성을 모두 가지고있었습니다. 그 기괴한 특징으로 인해 천문학 자들은 그것이 우주의 침입자라고 결론을 내 렸습니다. 이것은 다른 항성계에서 형성되어 수십억 년 전에 성간 우주를 여행하면서 폭발 한 거대한 암석 덩어리입니다.

“Oumuamua는 우리 태양계에서 발견 된 최초의 성간 천체였습니다. 지난 3 년 동안 그 기원, 화학, 심지어 외계인 우주선 일 가능성까지 가설을 세운 연구 논문이 꾸준히 쏟아져 나왔습니다. 소행성은 빠르게 깊은 우주로 후퇴하고있어 지구상에서 망원경으로 관찰하기가 어렵습니다. 이것은 'Oumuamua에 대한 많은 질문에 답할 수 없다는 것을 의미합니다. 물론 우리가 그것을 가로 채기 위해 우주선을 보내지 않는 한.

이것이 우리를 별에 데려가는 데 초점을 맞춘 교육 및 연구 프로젝트에 자금을 지원하는 성간 연구를위한 이니셔티브 (Initiative for Interstellar Studies)라는 영국 비영리 단체가 제안한 미션 인 Project Lyra의 목표입니다. 그룹은‘Oumuamua’가 발견 된 지 2 주 만에 프로젝트 Lyra를 발표했으며 5 월에는 Acta Astronautica 소행성을 추적하기 위해 제안 된 임무의 업데이트 된 버전을 게시합니다.

Project Lyra의 궤도를 설계하기 위해 소프트웨어를 개발 한 이니셔티브의 자원 봉사자 인 소프트웨어 개발자 Adam Hibberd는 "적어도 원칙적으로는 그러한 임무를 달성 할 수 있다는 것을 이제 알고 있습니다."라고 말합니다. "가능한 과학적 결과는 엄청날 것이며 우주에서 우리의 위치에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꿀 수 있습니다."

'Oumuamua는 현재 가장 빠른 우주선 인 Voyager 1보다 거의 두 배 빠른 속도로 지구에서 멀어지고 있습니다. 소행성은 매년 5 억 마일 (지구와 목성 사이의 평균 거리)을 이동하므로 2030 년대 후반에 성간 공간에 진입 할 것입니다. 소행성을 따라 잡기 위해 Project Lyra는 SpaceX의 Falcon Heavy 또는 NASA의 곧 출시 될 우주 발사 시스템과 같은 세계에서 가장 강력한 로켓 중 하나에 우주선을 발사하고 목성과 태양의 중력 보조 장치를 사용하여 우주선을 소행성을 향해 발사 할 것을 제안합니다. 우주선에는 속도를 높이기 위해 태양 주위를 휘젓는 동안 발사되는 로켓 부스터가 장착됩니다.

프로젝트 Lyra의 새로운 임무 제안은 2030 년에 우주선을 발사 할 것을 제안합니다. 소행성이 명왕성보다 태양에서 약 5 배 더 멀리 떨어져있는 2049 년경에 'Oumuamua'를 가로 챌 것입니다. 비교를 위해, 역사상 어떤 인간이 만든 물체보다 성간 공간에 더 깊이 들어간 보이저 1 호는 40 년 동안 150 억 마일을 여행했습니다. 프로젝트 Lyra 우주선은 그 시간의 절반에 200 억 마일을 이동해야합니다.

Hibberd는 "불행히도 원하는 연도를 시작할 수 없습니다."라고 말합니다. "현재 기술을 사용하여 임무를 실현하기 위해 우리는 목성이 태양을 중심으로 12 년 궤도를 도는 특정 지점을 차지하고 있기 때문에 기회는 대략 12 년주기를 따릅니다."

Space Initiatives의 수석 과학자이자 소형 위성 시스템을 연구하는 회사이자 새로운 Project Lyra 논문의 공동 저자 인 Marshall Eubanks는이 임무를보다 야심 찬 성간 임무를 향한 디딤돌로보고 있습니다. 예를 들어, 억만 장자 유리 밀너 (Yuri Milner)가 자금을 조달 한 성간 임무 인 Breakthrough Starshot은 거대한 레이저를 사용하여 섬네일 크기의 탐사선을 가장 가까운 항성 이웃 인 Alpha Centauri에 보내려고합니다. Eubanks는 'Oumuamua에 대한 성간 임무가 Alpha Centauri로 여행하는 것보다 "훨씬 쉬울 것"이라고 말합니다. 그러나 그는 그 임무가 단순히 '성간 우주의 광야에서 오무 아무 아를 찾는 것을 포함하여 여전히 많은 도전에 직면 할 것임을 인정합니다.

Eubanks는 "성간 물체에 대한 임무에 대한 매우 강력한 과학적 근거가 있습니다."라고 말합니다. "지금 우리가 직면하고있는 질문은 무엇이 현실적입니까?"

이 시점에서 모든 성간 임무는 수많은 기술적 과제와 자금 조달 딜레마를 극복해야하는 장기적인 목표입니다. 목표가 단순히 성간 물체를 방문하는 것이라면 태양계 너머로 물체를 쫓는 것보다 그들이 우리에게 올 때까지 기다리는 것이 더 나을 것이라고 Yale University의 천체 물리학 박사 학생 인 Darryl Seligman은 말합니다. "성간 물체는 은하계 어딘가에서 형성된 별과 행성에서 남은 물질이며 FedEx가 ​​지구로 곧바로 이동하고 있습니다."라고 Seligman은 말합니다. “당신은 할 수 없습니다 아니 그런 것을 이용하십시오.”

2018 년 Seligman과 그의 고문 인 Yale 천문학 교수 인 Gregory Laughlin은 현재 사용 가능한 로켓 및 우주선 기술을 사용하여 내부 태양계를 통과하는 성간 물체를 가로 챌 수 있음을 보여주는 논문을 작성했습니다. 셀리그 만과 다른 천문학 자들은 태양계가 성간 천체로 가득 차있을 가능성이 높다고 계산했습니다. 우리는 아직 그것들을 찾는 데 그다지 좋지 않습니다. (실제로 두 번째 성간 천체 인 2I / Borisov는 크리미아의 아마추어 천문학자가 Oumuamua 이후 1 년 만에 발견되었습니다.) 천문학 자들은 칠레의 대형 시놉 틱 탐사 망원경과 같은 차세대 거대 망원경이 온라인에 출시 될 때 시작되기를 희망합니다. 정기적으로 성간 물체를 찾습니다.

지구 근처를 지나가는 성간 물체를 가로채는 것은 타이밍에 관한 것입니다. 사전 경고가 충분하면 Seligman이 "버스 앞을 밟는 것"과 비교되는 기동 인 인터롭 혜성 또는 소행성을 가로 채기에 충분한 속도로 지구에서 우주선을 발사하는 것이 비교적 쉬울 것입니다. 천문학 자들은 'Oumuamua가 우리 태양계에서 여행을 시작하기 직전에 감지했습니다. 요격 임무를 시작하기에는 너무 늦었습니다. 하지만 'Oumuamua가 날아갈 때 갈 준비가되어있는 우주선이 있다면, Seligman과 Laughlin은 우리가 방문 할 수 있다는 것을 알았습니다.

작년에 유럽 우주국 (European Space Agency)은 혜성 인터셉터 (Comet Interceptor) 임무를 승인했는데, 이는 성간 물체를 비행하는 최초의 우주선 일 수 있습니다. 2028 년에는 혜성 인터셉터가 지구와 태양의 중력이 서로 상쇄하는 공간의 지점 인 L2에 발사 될 예정입니다. L2는 본질적으로 우주선을위한 주차장이며, Comet Interceptor는 육즙이 많은 표적을 찾을 때까지 그곳에 머무를 것입니다. 내부 태양계로의 첫 번째 여행을하는 원시 혜성이거나 성간 물체입니다.

Comet Interceptor가 그 표시에 접근하면 3 개의 더 작은 우주선으로 분할됩니다. 하나는 혜성에서 약 600 마일 떨어진 거리를 유지하면서 사진을 찍고 데이터를 수집합니다. 나머지 두 개는 혜성의 핵을 향해 뛰어 들어 표면에서 날아가는 가스와 먼지를 샘플링하고 자기장을 측정합니다. Comet Interceptor는 과학자들이 초기 역사의 보존 된 부분을 연구함으로써 우리 태양계가 어떻게 형성되었는지에 대한 더 나은 아이디어를 얻는 데 도움이 될 것입니다. 그리고 혜성이 성간 천체라면 외계 태양계의 형성에 대한 창을 제공 할 것입니다.

그것은 '성간 공간에서 Oumuamua를 가로채는 임무가 확실히 테이블에서 벗어난 것을 의미합니까? 반드시 그런 것은 아닙니다. 2I / Borisov는 천문학 자들이 성간 천체가 정상적인 혜성처럼 보일 것이라고 생각한 것과 똑같이 생겼으며 Seligman은 우리가 미래에 성간 천체가 비슷할 것으로 기대할 수 있다고 말합니다. 하지만‘Oumuamua는 괴짜입니다. 그것은 내부 태양계에 들어갔을 때 혜성처럼 가스 기둥을 분출하지 않았고, 기괴한 길쭉한 모양을 가지고 있었고, 끝에서 끝까지 굴러 갔고, 명백한 이유없이 약간 가속되었습니다. 우리가 더 많은 성간 천체를 발견했는데 그 중 어느 것도 '오무 아무 아'처럼 보이지 않는다면, 그것을 독특한 표본으로 연구하기 위해 태양계 너머의 소행성을 쫓아 갈 가치가있을 것입니다.


NEO 기본

매일 약 100 톤의 행성 간 물질이 지구 표면으로 표류합니다. 지구 표면에 도달하는 가장 작은 행성 간 입자의 대부분은 태양 근처에서 얼음이 증발하면서 혜성에서 방출되는 작은 먼지 입자입니다. 지구 표면에 도달하는 더 큰 행성 간 물질의 대부분은 몇 세기 전에 서로 부딪친 소행성의 충돌 파편에서 비롯됩니다.

평균 약 10,000 년의 간격으로 약 100m 이상의 암석 또는 철 소행성이 지구 표면에 도달하여 지역 재해를 일으키거나 저지대 해안 지역을 침수시킬 수있는 해일을 일으킬 것으로 예상됩니다. 평균적으로 수십만 년마다 1km보다 큰 소행성이 전 지구 적 재난을 일으킬 수 있습니다. 이 경우 충격 파편은 지구 대기 전체에 퍼져서 식물의 생명이 산성비, 햇빛의 부분적인 차단, 그리고 지구 표면에 다시 쏟아지는 가열 된 충격 파편으로 인한 화재 폭풍으로 고통을 받게 될 것입니다. 그들의 궤도 경로는 종종 지구 궤도를 가로 지르기 때문에 과거에 가까운 지구 물체와의 충돌이 발생했으며 우리는 미래의 가까운 지구 접근 가능성에주의를 기울여야합니다. 이러한 물체를 발견하고 연구하고, 크기, 구성 및 구조를 특성화하고, 미래의 궤도를 주시하기 위해 노력하는 것이 현명 해 보입니다.

거의 모든 큰 NEO를 찾기위한 지속적인 검색 노력으로 인해 물체가 궤도에 접근하는 매우 가까운 지구에있는 것으로 가끔 발견됩니다. 그런 다음 지구 충돌 예측이 이루어 졌는지 확인하기 위해 세심한주의를 기울여야합니다. 이러한 충돌의 가능성이 극히 드문 특성을 감안할 때 이러한 예측은 거의 모두 잘못된 경보로 판명됩니다. 그러나 물체가 지구 충돌 궤적에있는 것으로 확인되면이 충돌 가능성은 실제 사건보다 몇 년 전에 알려질 것으로 보입니다. 몇 년의 경고 시간을 감안할 때 기존 기술을 사용하여 위협 대상을 지구에서 멀어지게 할 수 있습니다. 이 완화 프로세스의 핵심은 위협 대상에 우주선을 보내기위한 질서있는 국제 캠페인을 수행 할 수 있도록 몇 년 전에 위협 대상을 찾는 것입니다. 소행성을 굴절시키기 위해 제안 된 기술 중 하나는 소행성을 파괴하지 않고 소행성의 속도를 약간 변경하기 위해 표면 위에 발사되는 핵융합 무기를 포함합니다. 폭발로 인한 고속 중성자는 폭발에 직면 한 소행성 표면의 물질 껍질을 조사합니다. 이 표면 껍질의 물질은 팽창하고 날아가서 소행성 자체에 반동을 일으 킵니다. 수년에 걸쳐 작용하는 소행성의 운동 (초당 몇 밀리미터에 불과)의 매우 완만 한 속도 변화는 소행성이 지구를 완전히 놓치게 할 수 있습니다. 그러나 비결은 소행성을 날려 버리지 않고 해를 입지 않도록 조심스럽게 밀어내는 것입니다. 이 후자의 옵션은 영화에서 인기가 있지만 모든 조각이 지구와 만날 때 더 큰 문제를 만듭니다. 논의 된 또 다른 옵션에는 작은 위협 물체에 큰 태양 돛을 설치하는 것이 포함되어있어 햇빛의 압력이 결국 물체를 예측 된 지구 충돌로부터 멀리 방향을 바꿀 수 있습니다.

아무도 소행성이나 혜성의 지구 충돌에 대해 지나치게 염려해서는 안됩니다. 자동차 사고, 질병, 기타 자연 재해 및 기타 다양한 문제로 인해 한 사람에 대한 위협은 NEO의 위협보다 훨씬 높습니다. 그러나 오랜 기간 동안 지구가 영향을받을 가능성은 무시할 수 없으므로 어떤 형태의 NEO 보험이 보장됩니다. 현재 최고의 보험은 NEO 과학자들과 이러한 물체를 먼저 찾은 다음 미래로의 움직임을 추적하려는 노력에 달려 있습니다. 먼저 그들을 찾아서 주시해야합니다.


지구 방어 : 근접 지구 물체 조사 및 위험 완화 전략 (2010)

근 지구 물체 (NEO)가 지구에 미치는 영향은 불가피합니다. 임팩터는 지상에 심각한 파괴를 일으키지 않는 가장 큰 공기 폭발을 통해 매우 빈번하게 발생하는 무해한 불 덩어리에서 평균적으로 인간 일생에 한 번 발생하는 전 세계적으로 치명적인 사건에 이르기까지 다양하며, 이는 주어진 인간 일생 동안 발생할 가능성이 거의 없습니다. 그러나 아마도 시간에 따라 무작위로 배포됩니다. 이러한 NEO 또는 더 구체적으로 다음 세기의 위험에 대한 과학자들의 위험 평가는 설문 조사가 수행됨에 따라 변경 될 것입니다. 영향의 불가피 함을 감안할 때 전체 조사의 요점이 적절한 조치를 취할 수 있도록하는 것임을 감안할 때 잠재적으로 NEO에 영향을 미치는 영향을 어떻게 완화 할 수 있습니까?

이벤트로 인한 파괴의 양은 충돌하는 물체가 가져 오는 에너지에 따라 확장됩니다. 가능한 파괴의 범위가 너무 크기 때문에 모든 이벤트를 처리하는 데 적합한 단일 접근 방법은 없습니다. 에너지가 충분히 낮은 경우 가장 넓은 의미에서 민방위 방법은 인명을 구하고 재산 피해를 최소화하는 데 가장 비용 효율적입니다. 더 큰 이벤트의 경우 경로를 변경하는 방법은 사용 가능한 사전 통지의 양과 위험 물체의 질량에 따라 다르지만 위험 물체의 경로를 변경하는 것이 적절한 해결책입니다. 세계적 재앙을 넘어 대규모 멸종을 초래하는 사건에 이르기까지 가장 큰 사건의 경우, 재난을 피하기 위해 궤도 경로를 충분히 변경할 수있는 현재 기술이 없습니다.

이 장에서위원회는 네 가지 완화 범주를 고려합니다.

민방위 & mdash작은 충격 주변 지역 대피와 같은 노력을 포함하여

느린 푸시 또는 풀 방법 & mdashNEO의 궤도를 점차적으로 변경하여 지구를 그리워합니다.

운동에 미치는 영향NEO에 즉각적으로 많은 양의 운동량 (및 에너지)을 전달하여 궤도를 변경하여 지구를 그리워합니다.

핵폭발 & mdash훨씬 더 많은 양의 운동량 (및 에너지)을 NEO에 순간적으로 전달하여 궤도를 변경하여 지구를 그리워합니다.

충분히 작고 (지름이 10 미터에서 100 미터 정도) 매우 강하지 않은 (일반적으로 철 유성체가 아님) NEO에 영향을 미치는 NEO의 경우 지구상의 파괴는 공기 폭발과 관련 폭발 파 및 열 펄스로 인해 발생합니다. 1908 년 시베리아 상공의 Tunguska 사건의 경우. 이와 같은 사건은 최대 수천 평방 킬로미터의 지역을 파괴하고 대피 및 대피는 그럴듯 ​​할뿐만 아니라 종종 인간의 생명을 구하기위한 가장 비용 효율적인 접근 방식입니다. 에어 버스트 이벤트도 가장 자주 발생합니다.

평균적으로 2 세기마다 발생합니다. 또한 사전 경고가 가장 적은 이벤트이기도합니다. 더 큰 이벤트의 경우 위험 물체의 궤도를 적극적으로 변경하는 것이 바람직 할 수 있습니다. 느린 밀기 및 당기기 방법, 운동 충격 및 핵 폭발의 세 가지 방법 중 선택은 이동해야하는 NEO의 질량과 NEO가 위험하다고 판단되는시기 및 세부 사항에 따라 다릅니다. 궤도의. 완화 옵션은 주어진 위협에 대한 각 옵션의 적용 가능성을 나열한 표 5.1에 나와 있습니다. 표 5.2는 각 완화 방법이 적용되는 제도를 보여줍니다. 표 5.2는이 보고서의 7 장에서 더 자세히 논의되는 문제의 추가적인 중요한 측면 인 국제 조정을 제공합니다.

모든 기본 완화 전략 방법이 개념적으로 유효하지만 이제는 즉시 구현할 준비가 된 방법이 없습니다. 민방위 및 키네틱 임팩터는 아마도 배치 가능한 것에 가장 가깝지만, 이들조차도 신뢰할 수 있으려면 추가 연구가 필요합니다.

모든 경우에 완화를 시작하는 결정은 기술적 결정이 아니라 사회 정치적 결정입니다. 이 결정은 어떤 완화 방법을 개발할지에 대한 초기 사회 정치적 결정에 내포되어 있으며 완화가 필요한 것으로 간주되는 확률 수준에 따라 달라집니다. 완화에 대한 최소 접근 방식과보다 적극적인 접근 방식에 대한위원회의 권장 사항은 나중에 논의됩니다.

완화의 주제는 불확실성으로 가득 차 있습니다.주어진 NEO가 지구에 미치는 영향은 NEO가 지구에 영향을 미치는 속도에 따라 결정적으로 달라지며, 이는 위험에 대한 연구에서 전통적으로 무시되는 요소입니다. 완화에 대한 결정은 직경이 아닌 NEO의 질량을 기반으로해야합니다. 질량은 완화의 효과에 가장 큰 영향을 미치는 양이고 주어진 질량의 직경은 대략 2 배 정도 다를 수 있기 때문입니다. 직경의 변화는 NEO 밀도에 따라 지구를 놓칠만큼 충분히 멀리 이동할 수있는 NEO 크기의 2 배 변화를 의미합니다. 분명히 이전 경고는 작은 조치로 충분하지만이 관계를 정량화하는 것은 매우 불확실합니다. 모든 방법은 아니지만 대부분의 방법의 효과는 NEO의 물리적 특성에 크게 좌우됩니다. 완화 할 수있는 인류의 능력은 가로채는 궤도의 세부 사항에 달려 있습니다. 또한 완화에 대한 논의가 현재 기술로 제한되어 있는지 또는 차세대 대형 발사체와 같은 미래 기술을 포함하는지 여부에 따라 상당한 차이가 있습니다. 따라서 적용 범위에 대한위원회의 논의는 중복되고 불확실한 범위를 보여줄 것입니다.

사실적 완화에는 신뢰를 제공하는 것 외에 다른 이유가 없다면 둘 이상의 기술이 포함될 가능성이 있습니다. 어떤 완화의 경우에도 민방위는 의심 할 여지없이 주요 대응 으로든 궁극적 인 백업 으로든 구성 요소가 될 것입니다.

발견 : 완화에 대한 단일 접근 방식은 효과를 완전히 예방하는 데 적절하고 적절하지 않습니다. 민방위가 적절한 완화 요소이기는하지만 모든 경우. 적절한 경고와 함께 4 가지 유형의 완화 세트가 다음으로부터 위협을 완화하는 데 적합합니다. 가장 활기찬 것을 제외한 거의 모든 NEO.

표 5.1 근거리 물체에 잠재적으로 영향을 미치는 영향을 완화하기위한 주요 전략 요약

주요 적용 범위

(예 : 경고, 대피소 및 대피)

가장 작고 가장 큰 위협.

매우 짧은 경고 시간으로 모든 규모의 위협.

(예 : 랑데뷰 우주선이있는 & ldquogravity 트랙터 & rdquo)

중간 규모 위협의 일부 (& lt10 %).

일반적으로 수십 년의 경고 시간이 필요합니다.

(예 : 거대한 우주선에 의한 차단)

몇 년에서 수십 년의 경고 시간이 필요합니다.

(예 : 근접 핵폭발)

대규모 위협 및 단기 경고 중형 위협.

몇 년에서 수십 년의 경고 시간이 필요합니다.

표 5.2 잠재적 인 근 지구 ​​물체 (NEO) 영향의 영향을 완화하기위한 기본 전략의 구현 요약 (NEO에 의한 높은 영향 가능성이 확립 된 후 행동 매트릭스)

민사 방어 : 재난 대비 및 복구

충격 위험 완화에 대한 두 가지 일반적인 접근 방식 중 (1) 능동적 인 궤도 변화 또는 들어오는 신체의 파괴 및 (2) 대피, 대피, 대응 및 회복 등 현대 사회의 사람들은 일생 동안 궤도의 변화 나 파괴보다는 대피와 대피에 직면 할 가능성이 매우 높습니다. 가장 가능성이 높은 사건은 작은 NEO (직경 10 미터 이하)에 대한 매우 늦은 경고입니다. '문명화를 위협하는 영향'수준 (직경 100 ~ 수백 미터)에 근접하거나 초과하는 영향에 대한 크기 스펙트럼의 반대쪽 끝에는 부적절한 선례가 있습니다. 비슷한 사건의 경우 흑사병, 세계 대전 또는 가상의 세상 끝 이야기를 생각할 수 있습니다. 해변가에서 (Shute, 1957) 루시퍼 & rsquos 해머 (니븐과 푸르 넬, 1977). 그러한 사건에 직면하여 인간 문명이 연약하거나 견고할지는 우리에게 불분명합니다.

민방위는 모든 충격 위험에 대한 가장 가능성있는 대응이지만위원회는 작은 소행성 충돌의 정치적, 경제적 측면을 완전히 다루는 데 필요한 전문 지식을 보유하지 못했습니다. 이 문제는 추가 연구가 필요합니다.

재난 완화를위한 하나 이상의 사회적, 과학적, 비상 관리 접근 방식을 호출 할 수있는 다양한 잠재적 이벤트가 있습니다. 심각도가 증가하는 대략적인 순서로 이러한 잠재적 이벤트의 몇 가지 일반적인 예는 다음과 같습니다.

적절한 대응을 보장하는 낮은 확률의 단기 또는 장기 영향에 대한 뉴스 미디어 보도 위험 커뮤니케이션의 교훈을 통해 정보를 얻습니다 이러한 경우는 지난 10 년 동안 자주 발생했으며 더 이상의 사회적 조치가 필요하지 않습니다.

중대한 영향의 비정상적으로 높은 가능성에 대한 예측 (예 : 2004-2005 년 Apophis 사례 [Giorgini et al., 2008]) 미래의 몇 십년 동안. 궤도 변화에 대한 합리적 접근을위한 계획이 개발됨에 따라 영향이 발생할 수있는 위치에 대한 & ldquorisk 회랑 & rdquo을 알 수 있습니다. 추가적인 천문학적 관찰이 영향 가능성을 0으로 변경할 수 있지만, 일부 즉각적인 경제적, 정치적 영향 (예 : 잠재적으로 위협받는 지역의 재산 가치에 대한 우려)이있을 수 있습니다.

매우 작은 물체 (1 ~ 10 미터 in)에 의한 임박한 영향 (시간 ~ 일)에 대한 예측 크기). 이러한 유형의 경고는 텔레스코픽 검색이 임박한 임팩터를 발견하기 위해 최적화 된 경우 몇 년에 한 번씩 발생하기 시작할 수 있습니다. 그러한 영향은 지상에있는 사람들에게 무해 할 가능성이 매우 높지만, 그라운드 제로 근처의 신중한 사람들은 실내에 머물러 창문에서 멀리 떨어져 있어야하며 대기 폭발을 응시해서는 안됩니다. 이러한 사건은 운석을 떨어 뜨리거나 2007 년 페루에서 발생한 Carancas 충돌 사건의 경우처럼 지상에서 폭발성 상자 사건을 일으킬 수 있으며 창문을 깨뜨릴 수 있습니다. 위험 의사 소통을 실행하는 것이 중요하며 사전에 계획해야합니다 (7 장도 참조).

소규모 NEO (10 ~ 25 미터)의 영향에 대한 단기 경고 (일 ~ 주)가있는 예측 직경). 이러한 사건은 금세기에 발생할 가능성이 높습니다. 이러한 영향은 그라운드 제로 근처의 폭이 수십 킬로미터 정도되는 지역에 심각한 잠재적으로 치명적인 피해를 입힐 수있는 임계 값에 가까워 영향이 육지 또는 근처에서 발생한 경우 신중한 대피를 보장합니다. 여기서 접근 방식은 범람하는 강이나 폭발 할 준비가 된 화산과 같은 예측 가능하고 지역화 된 다른 자연 재해에 대해 확립 된 절차와 유사합니다. 물론, 최초 대응 자들은 홍수, 화산 등이 관련이없는 지역에서 발생하는 그러한 파괴적인 사건의 특성에 대한 지식이 부족할 것입니다. 따라서 그러한 상황이 실현 될 수있는 경우 숙련 된 최초 응답자로부터 적절한 지식 이전을 보장하기위한 계획을 세워야합니다.

적당한 크기 (10 ~ 100 미터)의 NEO에 의한 예상치 못한 파괴적인 영향. 이 사건은 이전 사건과 거의 비슷합니다. 그러한 사건은 지역적 결과가 보통에서 심각 할 수 있지만 자연 재해 및 인위적인 재해 이후에 사용되는 관례적인 대응 및 복구 방법론은 일반적으로이 경우에 일반 재해와 마찬가지로 적용 할 수 있습니다. 대기 중 적당한 크기의 NEO로 인한 피해 또는 지상에 대한 충격은 건물 붕괴, 화재, 사회적 혼란, 부상 및 사망을 포함한 다른 자연 재해로 인한 피해 유형과 유사합니다. 물론 원인 이러한 특정 유형의 재난은 비정상적이며 영향이 더 많은 것의 선구자라는 두려움과 같은 정보가없는 과장된 응답을 유발할 수 있습니다.

최근의 수많은 텔레비전 쇼와 영화에서 예시 된 바와 같이 이 두려움은 옳을 가능성이 매우 낮으므로 적절한 위험 커뮤니케이션과 NEO 영향 전문가의 대중 참여가 도움이되어야합니다.

위험 할 정도로 큰 NEO (30에서 수백 직경 미터). 이러한 예측은 향후 몇 년 동안, 특히 차세대 텔레스코픽 측량이 작동 한 후에 일반적 일 것이지만 초기 응답은 예측을 개선하고 NEO 궤도 변경 임무에 대한 가능한 준비를 강조해야합니다. 다음 세기에 그러한 영향이 발생할 가능성은 수십 %입니다. 영향이 확실하게 증가 할 가능성과 그라운드 제로의 지역적 위치가 확인되면 궤도 변경 조치가 실패하거나 구현되지 않은 경우 인명 및 재산에 대한 잠재적 손실을 최소화하기위한 준비를 시작해야합니다. 이러한 준비에는 통신, 대피 등을위한 고급 계획을 포함하여 쉼터, 의료 서비스, 난민을위한 음식 제공 등 애완 동물에 대한 제공을 확대하는 것이 포함됩니다.

매우 위험 할 정도로 큰 NEO (100 ~ 다수)에 의한 임박한 (수일에서 수년) 영향에 대한 예측 직경 수백 미터). 최종 절차는 구현 계획이 덜 지역화된다는 점을 제외하면 이전 사례에서 설명한 절차와 유사합니다. 재난의 성격은 다른 대규모 재난 (역사상 최악의 지진, 2004 년 인도양 쓰나미, 제 2 차 세계 대전)의 결과와 유사 할 수 있기 때문에 이러한 역사적 사례에서 얻은 교훈은 불가피한 재난 (기술적 및 / 또는 정치적 이유로 충격 방지가 불가능할 수 있기 때문에). 이러한 재난의 원인은 전례가 없을 것이고, 잘못 오해 된 대중 문화 (영화, 텔레비전 프로그램)에 기반한 오해는 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 신뢰할 수있는 위험 의사 소통이 특히 중요 할 것입니다.

잠재적으로 문명을 파괴하는 (그리고 종을 파괴하는) NEO에 의한 가능한 영향 예측 앞으로 수십 년 동안. 그러한 잠재적 재앙은 인류 역사상 전례가 없을 것입니다. 궤도 변화를 통해 재난을 피하려는 노력에 의존 할 수 있습니다. 그러나 성공적인 궤도 변화 이전 (또는 성공하지 못한 변화 이후)에 영향이 발생한 후 10 년 이내에 영향이 발생한 경우, 동시에 발생할 수있는 영향의 결과를 개선하기 시작할 수 있으며 전체에 대한 경향이있을 수 있다는 점에 유의하십시오. 붕괴 할 사회 구조. 이러한 노력은 적절한 위험 의사 소통 및 경고에서부터 의료 서비스 제공, 식량 및 물 공급 준비, 쉼터 준비, 글로벌 인프라 강화에 이르기까지 사회의 모든 요소의 견고성을 높이려고 시도한다면 가장 효과적 일 것입니다. 피할 수없는 대응 및 복구 작업을 준비하기위한 금융, 전자, 사회 및 법 집행 분야.

문명이나 종을 파괴하는 NEO에 의해 예상되는 단기 영향 (몇 년 이내). 이 종말론 적 가능성은 지금 살고있는 사람의 생애에서 일어날 가능성이 매우 낮지 만 재난에 대비하는 전통적인 접근 방식은 부적절해질 것입니다.

조사 결과 : 민방위 (대피, 대피, 긴급 인프라 제공)는 비용 효율적입니다. 최소한의 NEO 영향 이벤트로부터 생명을 구하기위한 완화 조치이며 완화의 필수 부분입니다. 더 큰 행사를위한 노력. NEO가 특정 거주 지역에 영향을 미칠 것으로 예측되면 생명을 구하기위한 가장 비용 효율적인 방법보다 더 많은 것을 구현해야한다는 강력한 압력 일 가능성이 높습니다.

슬로우-푸시-풀 방법

이 섹션에서는 다음 세 가지 접근 방식 중 첫 번째를 고려합니다. 막다 충격으로부터 보호하기보다는 영향. & ldquoSlow-push-pull & rdquo는 작지만 일정한 힘을 NEO에 지속적으로 적용하여 공칭 궤도에 비해 신체의 작은 가속을 유발하는 것을 의미합니다. 이러한 작은 가속도의 효과는 NEO의 운동 방향을 따라 또는 반대 방향으로 적용될 때 가장 생산적입니다. 이것은 궤도를 따라 NEO의 순 이동을 유발하기 때문입니다. 이러한 변화는 NEO가 지구 궤도보다 더 일찍 또는 늦게 지구 궤도에 & ldquo 보이기 & rdquo하도록하여 영향을 피할 수 있습니다. 간단한 경험 법칙은 주어진 가속도에 대해 NEO & rsquos 궤도를 따라 드리프트를 예측합니다.

어디 델타 (& D) 공칭 궤도에 대한 NEO 위치의 이동을 나타내고 A는 NEO의 유도 가속도를 나타냅니다. 가속이 적용되는 시간을 나타냅니다. 가속 적용 후의 해안 시간을 ​​나타냅니다. 주어진 방법이 적용되는 NEO의 범위를 추정하기 위해위원회는 NEO를 15,000km만큼 이동할 수있을만큼 큰 궤도 변화를 고려하여 궤도가 잘 결정된 한 안전한 미스를 제공 할 수 있다고 생각합니다. 10 톤 우주선이 현재의 발사 능력으로 가능한 최대이고 50 톤 우주선이 미래의 대형 리프트 발사체로 가능할 것이라고 가정합니다 (나중에 논의되고 첨부 된 표 5.4 참조). 물론 여러 번 실행이 가능하며 효과를 확장하거나 실패시 백업을 제공하는 것이 바람직 할 수 있습니다.

제안 된 슬로우-푸시 기술은 자연 효과의 향상, 표면 재료의 향상된 증발, 접촉력의 적용 및 중력의 적용의 네 가지 범주로 분류 할 수 있습니다. 엔지니어링 관점에서 가장 쉬운 이러한 기술 중 마지막 기술 만이 실행 가능함을 보여주기에 충분히 연구되었습니다. 슬로우 푸시 기술을 사용하면 접근 방식의 효율성과 의도하지 않은 결과를 심각하게 고려해야합니다. 가속도가 매우 작기 때문에 간과 된 물리적 현상이나 효율성 손실이 실제 효과를 크게 바꿀 수 있습니다.

자연 효과의 향상

자연 효과의 향상을 포함하는이 접근법에서, 자연적인 추진력의 원천은 일반적으로 NEO를 가속화하는 데 사용되는 광자 압력 또는 태양 에너지의 사용입니다. NEO의 열 반응 또는 반사율을 변경하는 것은 그러한 기술 중 하나입니다.이 기술은 작은 NEO에 대해 순전히 중력 운동에서 약간의 편차를 생성하는 자연력을 수정하기 때문입니다. 이러한 기술의 주요 단점은 신체에 적용 할 수있는 정확성과 예측 가능성이 없다는 것입니다. 이러한 부족으로 인해 보수적 인 접근 방식은 큰 요인에 의한 과잉 보상이 필요합니다. 이러한 접근 방식을 사용하여 가능한 가속 수준을 제한하는 한 가지 간단한 방법은 충돌하는 태양 복사 압력이 NEO에 유도 할 수있는 최대 가속도를 추정하는 것입니다.이 자연 가속도의 일부만 궤도를 수정하는 데 사용할 수 있다는 사실을 깨달았습니다. 밀도가 입방 센티미터 당 2g (g / cm 3) 인 소행성의 경우, 직경 2km 소행성의 총 태양 복사압은 태양으로부터 1AU에서 2 ~ 10 배 및 15km / s의 가속을 유도합니다. 2 (초당 킬로미터 제곱에 6.7과 곱하기 10 1 2를 곱하여 10 제곱 당 15,000 킬로미터 단위로 표현합니다. 여기서 15,000은 지구가 누락 된 경우 안전 여유를 제공하기에 충분한 2 & frac12 지구 반경입니다.) 지름 0.2km의 소행성은이 가속도의 10 배를 가지고 있습니다. 이 압력의 일부만 유용한 트랙을 따라 가속 할 수 있기 때문에 지구를 안전하게 놓칠 수있을만큼 소행성 위치를 이동하는 데 걸리는 시간이 매우 길어집니다 (직경 0.2km NEO의 경우 수세기). NEO에 대한 열 효과로 인한 자연 가속은이 상한의 작은 부분이지만 향상을 사용하는 데있어 효율성도 마찬가지입니다.

표면 재료의 향상된 증발

자연 효과의 향상과 관련된 다른 접근 방식은 NEO 표면에 태양 에너지를 집중시켜 기화를 일으켜 NEO 표면에서 혼합 증기와 암석 파편을 만들어 반응에 의해 신체를 가속화하는 것입니다. 제트기의 힘에. 이 과정은 혜성에서 자연스럽게 작동하며, 매우 휘발성 혜성의 궤도는 표면에서 배출되는 가스에 대한 반응으로 인해 태양에 접근 할 때마다 바뀝니다. 표면 암석을 가열하여 증발하는 데 걸리는 시간이 짧을 수 있기 때문에 (수십 초) NEO 회전은 문제가되지 않습니다. NEO가 햇빛이 집중되는 지점 아래에서 회전 할 때 제트의 근원은 단순히 표면 위를 추적합니다. NEO와의 물리적 연결이 필요하지 않으며 가속도가 낮기 때문에 바이너리 NEO 시스템이 분산되지 않습니다. 증발에 대한 주요 요구 사항은 햇빛을 집중시키는 대형 태양열 집열기입니다. 예를 들어이 수집기는 가볍고 팽창 가능한 포물선 거울과 직사광선을 일련의 렌즈 또는 거울에 사용하여 결국 NEO 표면에 빛을 집중시킬 수 있습니다. 태양열 집열기의 직경이 NEO의 크기로 확장 될 수있는 한 (가속도는 NEO의 질량과 집열기 직경의 제곱의 역수로 확장 됨) 이론적으로 직경이 몇 킬로미터에 이르는 NEO의 궤도는 가능합니다. , 매우 큰 수집기 시스템에 의해 충분히 변경됩니다. 그러나 이러한 시스템은 아직 입증되지 않았습니다. 태양 에너지는 많은 수의 작은 포물선 거울에 의해 수집 될 수도 있습니다.

하나의 큰 것보다. 이러한 의미에서 태양열 집열기 시스템은 모듈 식이며 확장 가능한 것으로 간주 될 수 있습니다. 이 유형의 시스템에 대해 알려지지 않은 한 가지 주요 사항은 증발 된 암석 물질이 광학 시스템의 일부에 응축되어 오염되는 것을 방지하는 방법입니다. 이 기술은 잠재적으로 가장 강력한 슬로우-푸시 접근 방식 일 수 있지만 NEO의 특성과 제어 가능성에 대한 의존성 (예 : 향상된 증발은 NEO의 회전 상태를 크게 변경할 수 있음)을 준비하기 전에 훨씬 더 많은 연구가 필요합니다. 사용하다. 최근 연구 (Kahle et al., 2006)에 따르면 일부 광학 요소는 최소한 일부 설계에서는 극심한 가열로 인해 몇 분 이상 지속되지 않습니다. 따라서이 기술은 매우 작은 속도 변경이 필요한 NEO에 사용하도록 제한 될 수 있습니다. & lt0.초당 1 밀리미터.

접촉력의 적용

접촉력을 포함하는 접근 방식에서는 NEO에 대한 기계적 연결이 가정되고이 연결을 통해 힘이 신체에 적용됩니다. 초기 개념은 작지만 일관된 힘을 가하여 훨씬 더 큰 배를 움직이는 예인선과 유사하게 "ldquotugboat"rdquo 우주선이 NEO를 물리적으로 밀어 붙이는 것이 었습니다. 또한이 맥락에는 NEO에서 추진제로서 질량을 방출하기 위해 표면에 배치되어야하는 메커니즘이 필요한 & ldquomass driver & rdquo가 있습니다. 이러한 접근 방식의 복잡한 요인 중 하나는 힘을 효율적으로 전달하기 위해 NEO 회전을 처리해야한다는 것입니다. 신체의 회전 상태는 자주 변경되어야합니다. 이러한 접근 방식은 일반적으로 소형 바디 표면 및 하위 표면에 대한 기계적 및 물리적 이해가 부족하다는 점을 감안할 때 일반적으로 실행 가능한 것으로 간주되지 않습니다.이러한 측면에 대한 추가 정보를 얻으면 표면 결합 장치를 견고하게 설계하고이를 통해 유지할 수있는 힘의 수준을 이해할 수 있습니다. 그 전까지는 이러한 기술을 적용 할 때의 불확실성이 너무 커서 자신있게 사용할 수있을만큼 너무 큽니다.

중력의 적용

중력을 사용하는 것은 질량을 제외하고 NEO의 물리적 특성과 거의 독립적 인 유일한 방법입니다 (Lu and Love, 2005 Fahnestock and Broschart, 2009 Fahnestock and Scheeres, 2008 Wie, 2008 Yeomans et al., 2008), 기술 준비 수준이 가장 높은 슬로우 풀 방식입니다. 물리학은 매우 간단합니다. & mdasha & ldquogravity-tractor & rdquo 우주선은 NEO에 매우 근접하여 두 몸체 사이에 상당한 중력 인력을 생성합니다. 힘은 동일하고 반대이지만 질량 불균형으로 인해 가속도는 상당히 다릅니다. 10 톤 우주선이 1km 직경의 NEO에서 유도 할 수있는 최대 가속도는 7 & times 10 & minus16 km / s 2 정도로 매우 작지만 100에 대해 7 & times 10 & minus14 km / s 2입니다. 동일한 NEO 모양의 경우 중력 트랙터가 더 작은 NEO에 10 배 더 가깝게 배치 될 수 있기 때문에 동일한 밀도의 NEO. 이 힘은 NEO & rsquos 열복사 (Yarkovsky 효과로 알려짐)의 비대칭에서 가능한 최대 가속도보다 다소 큽니다. 그것은 작고 자연적인 힘을 이해해야 함을 나타냅니다. 우주선은 중력이 NEO와의 연결을 제공하기 때문에 추진체가 NEO 표면에 착륙하지 않고 소행성에 대해 고정 된 위치를 유지하기 위해 추진합니다. 이러한 방식으로 우주선 방향으로 NEO에 작용하는 일정한 힘이 시스템 질량 중심이 우주선의 인력에 의해 NEO에 유도 된 가속도와 동일한 순 가속도를 경험합니다.

이 접근법에 대한 자세한 시뮬레이션은 단일 소행성과 이원 소행성 모두의 이동을 고려하여 수행되었습니다. 중력-트랙터 접근 방식의 주요 장점 중 하나는 우주선을 NEO 표면에 물리적으로 부착 할 필요가 없다는 것입니다. 또한 우주선이 높은 정확도로 잘 장비되고 추적 될 수 있기 때문에 궤도 변화의 정밀도가 상당히 높을 수 있습니다. 마지막으로,이 접근 방식에 대한 기술은 잘 알려져 있으며 추가 과학 연구 없이도 구현할 수 있으므로이 접근 방식의 기술 시연은 현재 기술로 실현 가능합니다. 주된주의 사항은 우주선 추진 시스템이 10 년 이상 안정적으로 작동해야한다는 것입니다.

그러나 달성 가능한 가속도는 매우 낮습니다. 위원회는 NEO에 대한 궤도가 잘 결정된 충분한 여유 공간으로 15,000km (지구 지름이 1 개 이상)만큼 변위를 고려합니다. 긴 경고 시간 (약 40 년) 동안 우주선을 설계, 제작 및 발사하고 NEO로 이동하는 데 10 년이 채 걸리지 않은 다음 10 년이 지나면 20 년 이상이 소요될 수 있습니다.

최대 약 100 미터 직경의 모든 NEO에 대한 모니터링. (연료 및 수명 제한을 극복하기 위해) 후속 중력 트랙터를 출시하면 30 년 동안 추진할 수 있고 제한 크기를 1.5 ~ 2 배로 늘릴 수 있습니다. 아마도 10 % 미만인 일부 NEO는 통과 할 수있는 궤적을 가지고 있습니다. 지구 근처의 작은 공간 영역은 열쇠 구멍이라고 불리며, 지구의 중력이 NEO 궤도를 변화시켜 NEO가 미래의 접근 방식에서 지구를 강타 할 수 있도록합니다. 필요한 궤도 변화가 훨씬 더 작기 때문에 이러한 열쇠 구멍 중 하나를 놓치도록 NEO의 궤도를 변경할 수 있습니다. 다양한 키홀 크기 (직경 수백 미터에서 수백 킬로미터) 때문에이 틈새 시장에서 NEO의 크기를 제한하는 것은 비현실적입니다.

슬로우-푸시-풀 완화 기법의 적용 가능성

충격이 가용되기까지 매우 긴 경고 시간이없는 한, 느린 푸시 풀 기술의 실제 적용은 열쇠 구멍을 통과 할 것으로 예상되는 NEO와 민방위만으로 충분할 수있는 한계에 가까운 작은 NEO로 제한됩니다. NEO를 우회하려는 모든 시도와 마찬가지로 긴 경고 시간은 일반적으로 NEO가 영향을 미칠 궤도에 있는지 여부에 대한 상당한 불확실성을 의미하며 한편으로는 긴 경고 시간이 다른 한편으로는 정치적 우유부단으로 이어질 수 있으며 느린 푸시 기술은 다른 방법으로 궤도를 크게 변경 한 후 결과를 정제하는 데 이상적이며 NEO가 열쇠 구멍을 통과하는 것을 방지하는 데 적합합니다. 잘 알려진 소행성 Apophis는 열쇠 구멍 근처를 지나가는 물체 중 하나이며, 예를 들어 중력 트랙터를 사용하여 천천히 밀거나 당기는 데 적합한 표적이 될 수 있습니다. 그러나 Apophis가 지구에 영향을 미칠 확률은 이제 너무 낮아 현재로서는 완화가 필요하지 않은 것으로 보입니다.

발견 : 슬로우-푸시-풀 기술은 가장 정확하게 제어 할 수 있으며 수십 년간의 사전 경고와 함께 작은 NEO의 궤도 (직경 10 미터 ~ 약 100 미터) 약간 더 큰 NEO (직경 수백 미터)의 경우 NEO가 충격 궤적에 놓을 열쇠 구멍을 통과합니다. 슬로우-푸시-풀 기술 중 중력 트랙터는 NEO의 특성 변화에 가장 독립적 인 것으로 보입니다. 기술 준비 상태에 가장 가깝습니다.

운동 학적 영향 방법

운동 적 영향과 그 사용에 대한 설명

운동 충격 완화는 대형 우주선 (& ldquoimpactor & rdquo)이 위험한 물체에 하나 이상의 초고속 (일반적으로 약 5km / s 이상) 충격을 사용합니다. 이러한 영향은 위험 물체의 속도를 약간 변경하여 위험 물체에 대한 새로운 궤도를 만들어 지구를 놓칠 수 있습니다. 이 방법은 직경이 최대 약 0.5km 인 NEO에 상대적으로 간단하고 효과적이며 적당한 하드웨어 및 제어 개발을 고려할 때 현재 기능 내에 있습니다. 이 방법은 경고 시간이 몇 년 이상인 경우 방금 표시된 크기 범위의 위험 물체를 완화하기 위해 선택하는 방법 일 것입니다.

이 접근 방식에서는 우주선이 위험 물체에 '들어갈 수'있거나 위험 물체가 우주선에 충돌 할 수있는 상대 속도 만 관련됩니다. 달성 가능한 상대 속도는 NEO 궤도의 세부 사항에 따라 크게 다르지만이 방법 및 기타 방법에 영향을 미치는 다른 매개 변수의 가변성과 달리 특정 NEO의 궤도는 다양한 우주선 궤적을 연구 할 수있는 충분한 정확도로 알려집니다. 조우시 최적의 방향으로 최대 상대 속도를 달성하기위한 관점 (궤적에 대한 이후 논의 참조). 2006 년 NASA & rsquos Deep Impact 임무는이 원리를 입증했지만 더 큰 몸체 (직경 6km)에 더 작은 임팩터를 장착했습니다. 그 영향은 10km / s 였고위원회는 효과를 추정하기 위해 그 값을 채택 할 것이지만 현재 능력의 경우 NEO의 다른 궤도로 인한 상대 속도 범위는 몇 개에서 몇 개까지있을 가능성이 높습니다. 초당 수십 킬로미터.

우주선의 움직임을 NEO의 움직임으로 전달하는 데 중요한 물리적 매개 변수가 있습니다. 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다. &베타. 임팩터가 단순히 NEO에 흡수되면

임팩터는 NEO로 전달되어 NEO 질량 대 임팩터 질량의 비율로 나눈 두 가지의 상대 속도 인 NEO의 속도가 변경됩니다. 재료가 NEO에서 배출되면 효과가 향상됩니다. &베타 1에서 10 사이 일 가능성이 있습니다. (& ldquopathological & rdquo 사례에서와 같이 앞으로 배출되는 재료의 경우, &베타 1보다 작을 수 있습니다.) &베타 상대 속도에 따라 증가 할 가능성이 있지만이 효과는 자세히 연구되지 않았습니다. 위원회는 &베타 위에서 언급 한 재료의 차이로 인해 NEO의 밀도와 상관 관계가있을 수 있으며, 다공성 NEO의 경우 낮음 (1-2), 단단하고 암석 NEO의 경우 높음 (5 이상)입니다. NEO & rsquos 궤적 변경의 효율성은 &베타 뿐만 아니라 NEO의 모양 (분출 방향에 영향을 미침)과 NEO의 움직임에 대한 우주선의 움직임의 방향에도 영향을 미칩니다. 이 장의 뒷부분에서 볼 수 있듯이 요격 궤적은 궤도에 대한 효과적인 변화의 감소가 크지 않은 경우가 많지만 주어진 경우를 자세히 분석해야합니다.

운동 학적 충격으로부터 NEO의 순간적인 속도 변화는 다음과 같이 주어진다.

어디 미디엄미디엄 임팩터와 NEO의 질량입니다. 상대 속도이고 &베타 1보다 크거나 같다 (Melosh et al., 1994). 이 방정식은 질량을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 미디엄 그림 5.1과 같이 NEO 직경과 상대 속도의 함수로 NEO의 속도를 1cm / s 씩 변경하는 데 필요한 임팩터의 이 그림은 다음에 대한 추정치를 사용합니다. &베타 (1 ~ 5) Holsapple (2009)에 의해 주어진 충격 속도의 함수. 필요한 질량은 지구 요격 시간이 감소함에 따라 증가합니다.

극단적 인 예로서 &베타 50km / s로 충돌하는 단일 10 톤 우주선을 사용하면 밀도가 3g / cm3 인 700m 직경의 NEO가 1cm / s만큼 편향 될 수 있습니다. 이 경우 3 번의 충격으로 직경 1km의 몸체를 편향시킬 수 있습니다. 슬로우-푸시-풀 방식과 비교할 때, 1cm / s의 충동 적 변화는 10 년 후 물체를 15,000km 이동시키는 것과 비슷합니다. 그러나 더 많은 다공성 NEO 바디와 일치하는보다 보수적 인 예를 들어, &베타 팩터는 단지 단일성이고, 질량 밀도는 1.5g / cm3이며, 훨씬 낮은 충격 속도 5km / s에서 10 톤 질량은 충돌을 피하기에 충분할 정도로 직경이 180m 인 NEO의 궤도를 변경할 수 있습니다. 모든 경우 10 그러한 영향은 400 미터 직경의 물체에 필요합니다. 완화가 개입되지 않은 경우 다른 임무 설계는 우주선 질량, 충돌 속도 및 요격에서 지구와 충돌하는 시간까지의 시간을 교환 할 수 있습니다.

주어진 NEO를 가로 채려면 궤도에 대한 정확한 정보가 필요하며, 이는 임무 설계에 한계를 설정합니다. 이러한 한계는 표 5.3에 설명되어 있으며, 궤도 속도가 1cm / s로 변경 될 수있는 NEO의 신체 크기를 보여줍니다. 이 표는 5, 10, 20km / s의 세 가지 다른 요격 속도로 5 톤 (현재) 또는 50 톤 (미래)의 페이로드 질량을 가정하여 6 개의 대표적인 사례를 취합니다. 이러한 경우는 두 가지 유형의 NEO 구성으로 교차됩니다. (1) 밀도가 1.9 g / cm 3 인 다소 다공성 인 몸체 및 (2) 밀도가 3.0 g / cm 3 인 암석 몸체.

요약

운동 충격 방법은 비교적 견고하며 적당한 엔지니어링 개발과 함께 사용할 수 있습니다. 주요 불확실성은 &베타 상대적으로 알려지지 않았지만, 단결의 하한이 확고하며, 물질이 거의 또는 전혀 배출되지 않는 고 다공성 NEO에 적용 가능합니다. ESA (European Space Agency) Don Quijote 개념에 기반한 임무는 특히 불확실성이 가장 큰 고 충격 속도 및 고 다공체에 대한 불확실성을 감소시킵니다.

또한 높은 상대 속도로 작은 NEO를 공격 할 수있는 능력에 대한 중요한 질문이 해결되어야합니다. 이러한 고려 사항은 운동 영향이 효과적 일 수있는 요격 속도를 제한 할 수 있습니다. NEO의 부주의 한 중단 가능성과 그에 따른 결과에 대해서도 추가 연구가 필요합니다. 이러한 요구는 6 장에서 더 자세히 고려됩니다.

중력 트랙터에 대해 논의 된 것과 동일한 40 년의 경고 시간으로, 10 톤 충격기 시리즈 10 개를 발사하여 충돌 30 년 전, 직경이 & frac34km 정도이고 직경이 훨씬 더 큰 NEO를 발사 할 수 있습니다. 초 저밀도 NEO의 경우 1km 이상입니다. 10 년의 경고 시간과 4 년 또는 5 년 내에 10 대의 우주선을 발사하는 충돌 프로그램의 경우 충돌을 방지 할 수 있습니다.

그림 5.1 충격 속도의 함수 및 크기에 따라 직접 충격을 통해 필요한 속도 변화 (cm / s) 단위당 지구 근방 물체 (NEO)의 궤도를 변경하는 데 필요한 예상 질량 (kg) 시체. 예를 들어, 20km / s에서 충돌하는 밀도 3g / cm3의 200m 직경 바디의 1cm / s 속도 증분에는 10 3kg 또는 1 톤의 충격기 질량이 필요합니다. 0.1cm / s의 변화 속도에는 0.1 톤의 임팩터가 필요합니다. 저밀도 다공체가 저 충격 속도에서 충격 체 질량을 덜 필요로하는 이유는 동일한 직경의 비 다공체보다 질량이 적기 때문입니다. 그러나 다공체는 더 높은 충격 속도에서 암반 체가 갖는 큰 운동량 곱셈을 갖지 않으므로 비 다공성 암석 체는 더 적은 충격 질량을 필요로합니다. 이 그림은 다음에 대한 추정치를 사용합니다. &베타 (1 ~ 5) Holsapple (2009)에 의해 주어진 충격 속도의 함수.

표 5.3 단일 충격으로 궤도 속도가 초당 1 센티미터 (cm / s) 씩 변경 될 수있는 근 지구 ​​물체의 크기 (NEO 직경 (미터))

밀도 = 1.9g / cm 3 인 경우 NEO 직경

밀도 = 3.0 g / cm 3 인 경우 NEO 직경

참고 : 1cm / s는 NEO를 궤도를 따라 10 년 동안 15,000km만큼 변위시키는 데 필요한 속도 변화의 순서입니다. 이러한 표 형식 값은 요인 값에 대한 매우 제한된 데이터를 기반으로합니다. &베타 Holsapple (2009)의 스케일링 이론을 사용하여 더 큰 속도로 외삽합니다. 현재 5 톤 적재가 가능하며 50 톤 적재 케이스는 계획된 Ares화물 차량을 기반으로합니다. 달성 가능한 요격 속도는 NEO의 궤도 매개 변수에 따라 달라지며 타겟팅 및 요격 기능에 의해 제한 될 수 있습니다.

중력 트랙터가 장착 된 & frac12km 직경의 NEO는 Ares 카고 런처와 같은 새로운 헤비 리프트 런처를 통해 5 배 더 큰 임팩터를 제공 할 수 있습니다. 다중 임팩터는 무작위 장애에 대한 견고 함과 영향 수를 다양 화하여 결과를 미세 조정할 수있는 기회를 제공합니다. 발견 후 6 개월 이내에 발사 될 수있는 하나의 임팩터조차도 1의 경고 시간으로 민방위 완화 전용 상한에 가까운 크기 인 100m 직경의 NEO의 궤도를 변경할 수 있습니다. 2 년.

발견 : 운동 충격기는 중간 크기의 NEO (많은 수십 년의 사전 경고와 함께 직경 수백 미터에서 1km). 개념은 그러나 그 결과는 NEO의 특성에 민감하며 추가 연구가 필요합니다.

핵 방법

핵폭발 물은 잘 특성화 된 출력을 가진 성숙한 기술을 구성합니다. 그것들은 가장 질량 효율적인 에너지 수송 방법을 대표하며 NEO 완화를위한 옵션으로 고려되어야합니다. 핵 폭약은 충격에 걸리는 시간이 짧거나 (수년에서 수개월) 다른 방법이 실패하고 시간이 부족한 경우 대형 NEO (직경 500m 이상)에 대한 유일한 옵션을 제공합니다. 핵폭발 물의 광범위한 테스트 기록은 맞춤형 출력 (원하는 x 선, 중성자 또는 감마선의 혼합물)을 제공하는 입증 된 능력과 약 100 톤에서 수 메가톤의 TNT 등가 에너지 (부록 E 참조)를 제공 할 수 있음을 보여줍니다. . 이 테스트 내역과 함께 충격 생성 및 크레이터 링을 포함하여 표면 및 지하 폭발의 영향에 대한 풍부한 데이터가 있습니다.

NEO의 주어진 질량에 대해 NEO 위협을 줄이거 나 제거하기 위해 핵폭발을 사용하는 다양한 방법이 제안되었으며, 경고 시간은 그중에서 선택하는 주요 기준입니다. 수십 년간의 경고와 함께 필요한 속도 변화 (& DeltaV) 폭발에서 초당 밀리미터에서 1 센티미터이며 직경이 몇 킬로미터 인 NEO를 만날 수 있습니다. 이 값의 범위는 중간에서 큰 (직경 500 ~ 1,000m) 바디에서 25 ~ 50cm / s의 탈출 속도보다 훨씬 작으므로, 이렇게 작은 크기라고 가정하는 것이 합리적입니다. & DeltaV 대상의 조각화 또는 과도한 분출 (즉, 물체에서 떨어진 파편)을 유발하지 않습니다. 이 기대는 여기에 제시된 유체 역학적 시뮬레이션에서 충족되며, 이는 핵 폭발이 제공 할 수 있음을 보여줍니다. & DeltaV 0.7 ~ 2.4cm / s, 1 톤 미만의 페이로드 질량 (핵 장치 퓨즈 및 환경 누에 고치 포함). 지상 환경에서와 같이 표면 밀도가있는 NEO 모델에서 거의 98 %의 신체가 자신의 약한 중력만을 통해 단일 물체로 묶여 있습니다. 적은 양의 분출물은 수십 년에 걸쳐 확장되어 저밀도 파편의 큰 구름을 형성하여 10 4 ~ 10 5의 또 다른 요인으로 위협을 줄입니다. 분출 량은 표면 다공성에 따라 다릅니다. 운동 충격의 경우와 마찬가지로 분 산성이있는 저밀도 표면은 분출 량을 줄여 주므로 & DeltaV.

또는 예상되는 영향에 대한 시간이 짧으면 (즉, 수십 년이 아닌 몇 년) 충분한 적용이 불가능할 수 있습니다. & DeltaV 조각화가 없지만 제한 요소는 조립 및 출시입니다. 새 퓨즈 (즉, 지상 용으로 설계되지 않은 퓨즈)와 새 컨테이너가있는 핵 패키지에는 길이가 약 1m, 지름이 35cm이고 질량이 220kg 미만인 실린더가 필요합니다. 이러한 장치를 로켓 시스템에 통합하기위한 가장 긴 리드 타임 항목은 NEO와 거의 충돌하는 우주선 속도에 필요한 타이밍 제약으로 작동 할 수있는 장치와 융합 시스템을 전달하기위한 컨테이너의 개발입니다. 핵 버스의 사양은 운동 임팩터 임무의 사양과 동일 할 수 있지만 1 년 이내에 부스터 로켓과 핵 패키지를 구성하고 통합하는 것은 매우 어려울 것입니다. 위험한 NEO를 발견하기 전에 이러한 중요한 구성 요소를 설계하고 테스트하여 행동 결정과 출시 사이의이 '대기 시간'을 극적으로 (아마도 100 배 정도) 줄일 수 있습니다.

모델과 불확실성

원자력 출력은 테스트를 통해 잘 결정됩니다. 운동 임팩터와 마찬가지로, 사용시 가장 큰 불확실성은 NEO 반응 및 특히 저밀도 재료를 통한 충격 전파 및 다양한 NEO 구조 및 충돌시 거동에 대한 현재 이해와 관련된 불확실성에 있습니다. 예를 들어 보겠습니다. 소행성 이토 카와는 많은 소행성과 마찬가지로 잔해로 약하게 구성되어있는 것으로 보입니다.

중력에 의해 결합됩니다.벌크 밀도는 약 2g / cm3 (Abe et al., 2006), 즉 40 %에 가까운 다공성을 갖는 것으로 밝혀졌습니다. Eros와 같은 일부 소행성은 고체에 가까운 밀도를 가지지 만 아마도 심하게 부서 질 수 있습니다 (Britt et al., 2002). 그러나 & ldquo2001 0E84& rdquo는 매우 빠르게 회전하는 큰 (약 1km 직경) 몸체로 매우 강해야하며 따라서 다공성이 아닙니다. & ldquo (6187) 1986 DA & rdquo는 본질적으로 단단한 철 NEO입니다. 1 다른 알려진 빠른 회 전체는 모두 작습니다 (직경 200 미터 미만). 소행성 Mathilde와 같은 저밀도 물체도 있는데, 그 위에 관측 된 분화구는 더 큰 효율적인 충격 분산을 가진 매우 다공성 표면을 암시합니다. 혜성 핵의 부피 밀도는 1 g / cm 3 미만일 가능성이 높습니다.

NEO는 다양한 모양, 크기 및 밀도를 가지고 있습니다. 알려진 소행성의 벌크 밀도는 핵 효과 시뮬레이션에 사용 된 재료의 밀도와 비슷합니다 (예 : 자갈 & asymp 1.5 g / cm 3 및 모래 & asymp 1.9 g / cm 3). 여기에서 논의 된 정교한 컴퓨터 시뮬레이션은 가능한 많은 구조 중 하나 인 1.91g / cm의 250m 두께 표면층으로 둘러싸인 2.63g / cm3의 고밀도 코어를 가진 1km 직경 구조를 모델링하는 데 사용되었습니다. 삼 .

실험 결과는 높은 다공성이 충격을받은 재료의 충격 강도와 반발을 크게 감소시킬 수 있음을 나타냅니다 (Holsapple, 2004). 다공성 표면에 결합 된 주어진 에너지로부터의 임펄스는 비 다공성 고체에 대한 것보다 낮으며 방출이 감소합니다. 다공체에 대한 충격 효과를 결정하려면 완전하고 적절한 분쇄 모델이 필요합니다. 고 다공성 소산 표면은 핵폭발 물과 운동 충격기 모두에 대해 정량적으로 유사한 불확실성을 초래하며, 소행성 구조를 연구하는 충격기 임무는 두 접근법 모두에 유용한 데이터를 제공 할 것입니다.

아래에 설명 된 시뮬레이션에서 연구 된 제한된 조건 세트는 NEO 궤도 변화에 대한 핵 폭발의 적용을 이해하기 위해 중요한 물리적 특성의 불확실성을 조사하기 시작합니다. 그것들은 완전하지 않으며 모양, 회전 및 구조의 효과에 대해 배울 것이 훨씬 더 많습니다. 직경이 10km 이상인 NEO를 제외하고는 일반적으로 핵폭발이 충분히 큰 것을 제공 할 수 있습니다. & DeltaV, 재료 손실이 거의없고 본질적으로 조각화의 위험이 없습니다.

수십 년 동안의 스탠드 오프 버스트

핵 교착 상태 시나리오에서 핵 폭발물의 짧은 에너지 폭발은 NEO & rsquos 표면의 얇은 층을 강하게 가열하는 데 사용됩니다. 이 층이 NEO에서 멀어짐에 따라 NEO의 본체는 반대 방향으로 반동하고 NEO의이 'ldquoback 반응'이 충분히 크면 NEO의 경로가 지구와의 충돌을 피하기 위해 변경됩니다. 우주에서 핵폭발은 대부분의 에너지를 X 선과 감마선 또는 빠르게 움직이는 중성자로 방출합니다. 중성자에 대한 X 선의 비율은 폭발에서 우세한 핵 반응의 함수입니다. 주어진 수율에 대해 융합 반응은 핵분열 폭발물보다 더 많은 중성자를 생성합니다. 중성자는 X 선보다 NEO 표면으로 약 1,000 배 더 깊이 침투하여 더 많은 양의 물질을 가열 할 수있어 더 많은 질량이 탈출 속도 이상으로 방출되기 때문에 더 강한 충격을주기 때문에 스탠드 오프 시나리오에 이점을 제공합니다. 중성자 침투는 주기율표에서 탄소와 철 사이의 원자에 대한 NEO의 구성과 거의 독립적입니다. 수화 미네랄이 함유 된 혜성 또는 소행성에서와 같이 표면에있는 다량의 수소는 중성자 침투를 더욱 강력하게 제한합니다.

대립 핵폭발에 의해 가열되는 NEO 표면의 면적은 소행성과 폭발 지점 사이의 거리에 따라 달라지며 침투 깊이는 표면과 폭발 지점 사이의 거리에 따라 달라집니다. 따라서 표면에 가까운 폭발은 폭발에 가까운 작은 영역 만 가열하는 반면, 더 먼 거리의 폭발은 소행성의 더 넓은 영역에 에너지를 퍼뜨립니다. 중성자는 폭발 아래에서 수직으로 가장 깊숙이 침투하며 거리가 증가하기 때문에 다른 곳에서는 덜 깊숙이 침투합니다.

화강암에 입사하는 에너지 중성자에 대한 상세한 시뮬레이션 (Bedrossian, 2004)은 입사 에너지의 70 % 이상이 화강암에 퇴적되었음을 발견했습니다 (효율적인 퇴적). 입사 에너지의 30 % 이상이 약 15cm 깊이에 축적되었습니다. 암석을 고온 (10,000 켈빈 이상) 플라즈마로 변환하는 데 필요한 에너지는 높습니다. 10 킬로톤의 TNT는 약 4,000 톤의 표면 물질을 2km / s 이상의 속도로 팽창하는 플라즈마로 변환합니다 (Dearborn, 2004). 증착의 높은 효율과 중성자의 상대적으로 깊은 침투는 필요한 중성자 수율을 거의 100 킬로톤에 가까운 TNT로 감소시킵니다. 고 융합

& ldquo2001 0E84 & rdquo 및 & ldquo (6187) 1986 DA & rdquo는 아직 이름이 지정되지 않은 특정 소행성에 대한 카탈로그 식별입니다.

Plowshares 프로그램 (산업용 핵폭탄 사용 가능성을 조사한 활동)에서 장치를 테스트했으며 1962 년 7 월 세단 핵 테스트는 70 % 이상의 융합이었습니다 (DOE, 2000 참조). 충분한 경고 시간을 사용할 수있는 경우 테스트 된 설계에서 주로 융합 장치를 선택하고 최신 안전 및 보안 기능으로 제작할 수 있습니다.

스탠드 오프 핵폭발의 작용을 이해하고 & DeltaV Mitigation Panel (David S.P. Dearborn, Lawrence Livermore National Laboratory)의 일원 인 Capability는 1.91 ~ 1.31 g / cm 3 밀도의 균일 한 직경 1km NEO에 대한 핵 격리 폭발의 효과를 시뮬레이션했습니다. NEO & rsquos 표면에서 약 150m 위의 스탠드 오프 버스트의 수치 모델에서, 버스트 후 약 40 초 후에 NEO & rsquos 속도 변화는 2.2 ~ 2.4cm / s 범위였습니다. 각 NEO의 약 97.5 %가 손상되지 않았으며 (NEO는 중력에 의해서만 결합되었으며 인장 강도가 없음), 몸을 통과 한 충격파에 대한 반동에 의해 질량의 약 2.5 %가 탈출 속도보다 더 빠르게 분출되었습니다. 가열 된 물질의 방출에 대한 반응. NEO의 다공성이 높을수록 더 많은 에너지가 소모되어 배출량과 속도 변화가 줄어 듭니다. 다공성 NEO의 최소 속도 변화는 완전히 기화 된 물질의 양에 의해 제어됩니다. 이 모델에서이 최소 & DeltaV 중성자 출력이 강한 폭발의 경우 약 0.8cm / s입니다. 이 작업은 예비 작업이며 결과는 수행 할 수있는 작업의 규모 만 제공합니다. NEO는위원회가이 시뮬레이션에 포함시킬 수있는 것보다 더 많은 크기, 모양 및 구조로 제공됩니다.

스탠드 오프 버스트는 일반적으로 핵 옵션 중에서 선호되는 접근 방식으로 간주됩니다. 한 가지 분명한 이점은 표면 또는 얕은 지하 전달에 필요할 수있는 낮은 접근 속도로 기동 할 필요가 없다는 것입니다. 높은 융합 대 핵분열 비율과 관련된 중성자 출력은 더 깊은 중성자 침투 (더 많은 임펄스), 높은 결합 효율 및 NEO 구성에 대한 무감각을 포함하여 많은 이점을 가지고 있습니다.

수십 년에 걸친 소규모 표면 폭발

Ahrens와 Harris (1992, 1994)는 표면 또는 표면 근처 핵폭발 사용을 제안했습니다. NASA & rsquos 2006 연구는 NEO & rsquos 표면에서 하나 이상의 subkiloton 핵폭발 물의 폭발을 제안했습니다 (NASA PA & ampE, 2006). 이 접근법에서 폭발물의 수율은 안정적이고 잘 결정되어야합니다. 100 킬로톤에서 0.5 킬로톤 수율 불확도의 영향은 무시할 수 있지만 전체 수율이 0.5 킬로톤 인 경우에는 그렇지 않습니다. 테스트 기반은 100 톤과 1 킬로톤 사이의 불확실성을 무시할 수있는 효과적인 생산량을 보장하지만 더 작은 생산량에 대해서는 그렇지 않습니다. 위원회는 폭발물을 이식하는 랑데뷰 임무가 표면 바로 위에 더 큰 폭발물 패키지를 전달하는 것보다 훨씬 어려울 수 있다고 지적합니다.

그림 5.2에서 볼 수 있듯이 100 톤에서 500 톤 사이의 생산량은 적당한 양의 배출만으로 NEO 본체에 상당한 속도 증가를 제공합니다 (많은 양은 바람직하지 않음). 대부분의 분출 된 물질은 10m / s 이상의 속도를 가지며 1 ~ 2 년만에 많은 지구 반경에 퍼져 야합니다. 이 모델에서 예측 된 파편은 샘플 궤도를 따라 전파되지 않았지만 몇 년 후 위협 궤도에 남아있는 분출의 비율은 10 & minus4 이하일 것입니다. 스탠드 오프 시뮬레이션과 마찬가지로, 다공성이 매우 높은 더 분 산성 표면의 향후 모델링은 더 낮은 & DeltaV 그리고 더 적은 배출.

시뮬레이션에 사용 된 깊이까지 핵 폭발물을 전달하는 것은 현재의 지구 침투 기술로 달성 할 수 있지만, 랑데부 임무와 동등한 접근 속도가 필요합니다. Flyby 속도는 랑데뷰보다 약간 더 높은 수율의 폭발물과 목표물과의 접촉시 점화되는 퓨즈와 함께 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식에 필요한 계산은 간단하지만 고속에서 작동하려면 전류 퓨즈를 업그레이드해야합니다.

결론

핵 폭발물은 잠재적 인 NEO 영향에 대해 상당한 보호를 제공 할 수 있습니다. 이것은 경고 시간이 10 년 미만인 대형 위험물 (직경 500 미터 초과) 또는 경고 시간이 수십 년인 더 큰 물체 (직경 1 킬로미터 초과)의 충격을 방지하는 유일한 수단 일 수 있습니다. 이러한 대형 물체에 대한 수십 년의 경고와 함께 선호되는 접근 방식은 스탠드 오프 폭발을 사용합니다. 중성자 출력은 에너지 커플 링이 NEO의 표면 구성과 밀도에 상대적으로 둔감하기 때문에 특정 이점이 있습니다 (Dearborn, 2004). 시뮬레이션은 속도 변화 (& DeltaV) 2cm / s 정도의

그림 5.2 1km 직경의 지구 근방 물체 (NEO)에 대한 속도 변화 (파란색) 및 방출 된 질량 (빨간색) 대 신체에 축적 된 에너지로, 동등한 TNT의 킬로톤 단위로 측정됩니다.

중력 결합은 주로 NEO를 단일 몸체로 유지합니다. 체질량의 약 2 %가 분출되어 지구에 위협이되지 않을 정도로 낮은 밀도로 진화합니다. 매우 낮은 수율의 표면 폭발물은 또한 1cm / s 정도의 속도 변화에 대한 큰 가능성을 보여주었습니다. NEO 크기가 감소하고 핵폭발 물에 필요한 수율이 약 0.1 킬로톤까지 확장되는 테스트 체제 아래로 떨어지면 운동 학적 충격 접근 방식을 사용해야합니다.

핵 옵션이 상당한 완화 잠재력을 제공하지만, 일정 규모 이상의 NEO의 경우 테스트 된 핵 폭발물의 한계가 부적절해질 것입니다. 핵 비축량의 장치는 TNT의 메가톤에 해당하는 에너지 방출량을 갖지만, 직경이 약 10km보다 큰 NEO는 더 큰 폭발 에너지를 필요로 할 가능성이 높으며, 이는 장치가 테스트되거나 시뮬레이션되지 않은 체제입니다. 다공성 물질의 충격 분산을 모델링하는 것은 임팩터와 스탠드 오프 버스트 모두에 대한 주요 불확실성 인 것으로 보입니다. 이 불확실성은 저 중력 환경에서만 존재할 수있는 매우 낮은 밀도의 응집체를 가진 NEO의 경우 특히 그렇습니다. 현재 시뮬레이션은 구조, 모양 및 회전 상태의 범위의 영향을 조사하지 않았지만 현재 연구를 확장하기위한 국방 위협감 소국의 지원을 통해 이러한 시뮬레이션을 수행 할 수 있습니다. 현재 미국과 다른 여러 국가는 국방 목적으로 핵 비축과 인프라를 구축하기 위해 유지하고 있습니다. 이러한 비축량을 줄이기위한 노력은 계속되지만 수십 년 동안 존재할 것으로 보입니다. 국방 문제가 더 이상 적용되지 않을 때, 관련 정부는 맨해튼 프로젝트와 같은 노력에 대해 더 긴 응답 시간을 수용하거나 일부 독립 체가 인류가 대응할 수 있도록 소수의 핵폭발 패키지를 유지할 수 있도록 적절한 보호 장치를 개발할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 대량 멸종을 일으킬 수있는 NEO.

발견 : 임팩터로 보내지는 거대한 소 함대 (100 개 이상) 외에는 핵 폭발은 큰 NEO (직경이 더 큼)의 궤도를 변경하는 유일한 현재의 실용적인 수단입니다. 약 1km 이상). 핵 폭발은 또한 다소 작은 물체에 대한 백업 전략으로 남아 있습니다. 다른 방법이 실패한 경우. 경고 할 때 작은 개체를 처리하는 유일한 방법 일 수 있습니다. 시간은 짧지 만 이러한 경우에는 추가 연구가 필요합니다.

근거리 개체에 지불금 전달

포괄적 인 완화 전략의 핵심 요소는 랑데뷰 (예 : 특성화, 정확한 추적 장치 연결 또는 느린 푸시 풀 기술 적용)를 통해 위험한 NEO에 페이로드를 전달할 수있는 능력입니다. NEO) 또는 고속 접근 (예 : 운동 충격기를 전달하거나 궤도를 변경하기 위해 핵폭발 패키지를 전달하기 위해). NEO가 위험한 것으로 확인되고 영향을받을 시간이 결정되면 질문은 다음과 같습니다. 가능한 시간 내에 지구에 미치는 영향을 방지하는 데 기술적으로 성공할 수 있습니까? 위원회는 임무를 설계, 구축 및 시작하는 데 걸리는 시간이 일반적으로 10 년의 큰 부분 (반 이상)이지만 비용이 많이 드는 & ldquocrash 프로그램 & rdquo로 단축 될 수 있다고 지적합니다. 발사에서 NEO에 도착할 때까지의 시간이며 NEO & rsquos 궤도에 따라 다릅니다. 중력 트랙터 나 운동 임팩터에 의한 완화에 똑같이 중요한 두 번째 핵심 요소는 NEO에 전달할 수있는 질량의 양입니다. 이 섹션에서는 NEO에 대한 대량 배송 문제와 출시 후 NEO에 도달하는 시간에 대해 설명합니다. 충돌 프로그램 개발에 대한 논의는 공공 정책 분야에 맡겨져 있습니다.

그룹으로서의 NEO는 대략 1 년의 궤도주기를 갖는 거의 원형 궤도에서 논의가 장기간의 혜성을 무시한다면 1 년 미만에서 수십 년까지의주기를 갖는 매우 긴 궤도에 이르기까지 매우 광범위한 궤도 특성을 가지고 있습니다. 포함 된 경우 훨씬 더 긴 기간. 이 분포 내 어디에서나 궤도를 가진 NEO에 도달하는 시간에 대한 완전한 통계적 설명은이 연구의 범위를 벗어납니다. 따라서 여기에서는 매우 적은 수의 예만 고려됩니다. NEO 궤도의 통계적 분포는 Chesley and Spahr (2004)에 의해 연구되었으며 Perozzi et al. (2002)는 NEO에 대한 궤적과 결과물 질량을 고려했습니다. 주어진 NEO에 대한 궤적의 최적화는 목표와 개별 궤도의 세부 사항에 따라 달라집니다. 이전 통계 연구는이 문제에 대한 시작을 제공 할 것이지만 특정 NEO에 대한 가능한 궤적에 대한 자세한 연구가 필요합니다.

경고 시간 (충돌 예방 결정에서 충격 예상 시간까지의 시간)이 핵심 매개 변수가됩니다. 짧은 경고 시간 (예 : 10 년)의 경우 고속 요격이 유일한 선택 일 수 있습니다. 수십 년의 긴 경고 시간 동안 NEO의 크기와 물리적 특성에 따라 고속 요격과 랑데부 중에서 선택할 수 있습니다.

발사의 주요 매개 변수는 지구의 중력을 벗어나기 위해 발사 할 수있는 질량과 우주선을 관심있는 NEO의 궤도에 올리기 위해 제공해야하는 추가 속도입니다. 전자는 전적으로 사용 가능한 발사체에 의해 결정되는 반면 후자는 NEO 궤도의 세부 사항에 의해 결정됩니다. (또한 지구 탈출 속도와이 추가 속도를 제공하는 데 필요한 연료의 질량은 탑재 하중 질량을 희생해야한다는 점에 유의하십시오.) 제공해야하는 추가 속도는 일반적으로 C3라는 매개 변수로 특성화됩니다. 우주선의 궤적을 변경하는 데 필요한이 추가 추진 에너지의 척도입니다. 이 양은 실제 임무를 위해 거의 0에서 초당 수십 킬로미터까지 다양합니다. 일부 궤적에는 초당 수백 킬로미터의 값이 필요할 수 있지만 전통적인 과학 임무의 경우 이러한 값이 실행 가능하다고 간주되지 않습니다. 일반적으로 태양 광 추진 또는 원자력 추진이라고 불리는 엔진과 같은 우주 추진력을 사용하면 우주선이 발사 할 때 필요한 연료의 양을 크게 줄일 수 있지만 우주 추진력을 사용하는 데는 시간이 걸립니다.

표 5.4에는 현재 사용 가능한 다양한 발사체가 운반 할 수있는 최대 탑재량 (톤)과 현재 개발 중이며 가까운 장래에 사용할 수있는 Ares V 발사기의 해당 능력에 대한 추정치가 나열되어 있습니다. 이 발사체의 능력은 거의 10 년 전에 Perozzi 등이 가정 한 능력보다 훨씬 뛰어납니다. (2002). 이 표에는 시작점을 제공하지만 그 자체로는 직접 관련이없는 출판 된 문헌에서 가져온 데이터가 처음 두 행에 포함되어 있습니다. 표의 값은 지구 저궤도 (국제 우주 정거장의 궤도와 같은 LEO) 및 행성 간으로 이동하기 전에 일반적으로 중간 단계로 사용되는 더 높은 궤도에 전달할 수있는 최대 탑재 하중에 대한 것입니다. 우주, 정지 이동 궤도 (GTO). 세 번째 행은 지구의 중력을 벗어나기 위해 발사 할 수있는 질량을 나열하고, 마지막 행에는 상대적으로 달성하기 쉽지만 NEO를 가로채는 현실적인 궤도로 발사 할 수있는 질량을 보여줍니다.

표 5.4에서 마지막 두 행의 해당 항목과 mdasha factor of two & mdash는 도달하기 가장 쉬운 궤도에있는 NEO의 경우에도 페이로드 질량에 대한 패널티가 심각하다는 것을 보여줍니다. 도달하기 어려운 궤도를 위해

표 5.4 현재 및 계획된 발사체의 탑재량 (톤)

참고 : LEO, 저 지구 궤도 GTO, 정지 궤도 이동 궤도 C3,이 보고서의 부록 E를 참조하십시오.

페이로드 질량은 화학적 추진에 필요한 질량 때문에 빠르게 0으로 떨어집니다. 대안은 소위 전기 추진 시스템을 사용하는 것입니다.이 시스템은 원칙적으로 LEO를 넘어서는 모든 단계에서 사용할 수 있지만 실제로는 주로 지구로부터의 탈출을 넘어서 사용되었습니다. 그들은 연료의 필요성을 실질적으로 감소시켜 전달 가능한 탑재량을 증가시킵니다. 그러나 태양 광이든 원자력이든 사용 가능한 전력은 현재 기술로는 크지 않기 때문에 전기 추진 시스템은 우주선을 원하는 속도로 이동하는 데 오랜 시간이 걸리므로 NEO에 도달하는 데 걸리는 시간이 크게 늘어납니다. 논의 및 개발중인 신기술은 상황을 개선 할 수 있지만 운송 시간과 발사 질량 사이에는 항상 절충안이 있습니다. 실제로 전기 추진은 주로 랑데뷰 임무에 사용되어 왔으며,이를 위해 랑데뷰에 대한 초기 가속 및 후속 감속을 모두 제공 할 수 있습니다.

위원회는 Ares V를 포함하지 않는 오늘날의 발사체로 가능한 것을 설명하기 위해 몇 가지 샘플 궤도를 제시합니다.두 개의 NEO 궤도 각각에 도달하기위한 두 가지 다른 궤도가 고려됩니다. 첫 번째 NEO 궤도는 Apophis의 궤도와 비슷하지만 편의상 NEO는 현재 Apophis 궤도와 다른 위치에서 시작합니다. 두 번째 NEO 궤도 (& ldquoNEO # 2 & rdquo)는 첫 번째 궤도보다 더 길게 선택되었습니다. 각 궤도에 대한 두 가지 다른 궤도는 우주선과 NEO의 만남과 NEO가 지구에 미치는 예상 영향 사이의 시간을 대략 최대화하기 위해 선택되었습니다. 네오. 예를 들어 고속 도착은 운동 충돌시 NEO와 우주선의 상대 속도를 극대화하는 데 해당하고, 저속 도착은이 상대 속도를 최소화하여 지하 핵 장치의 전달을위한 랑데뷰를 허용하는 것에 해당합니다. (그러나 공식적인 최적화 계산은 수행되지 않았습니다.) 그림 5.3 및 표 5.5에 표시된 궤적은 예상 영향이 발생하기 약 10 년 전에 시작되었음을 의미합니다. 물론 우주선을 설계, 제작 및 발사하기 위해서는 행동에 대한 결정이 훨씬 더 일찍 이루어져야합니다. 랑데부 임무를 위해 전달할 수있는 훨씬 작은 질량에 유의하십시오.

현재 기술로 달성 할 수있는 이러한 궤적은 우주선을 요격 궤적에 배치하기 위해 단일 상부 스테이지가있는 Atlas V 로켓에서 발사한다고 가정합니다. 분명히 훨씬 더 큰 질량 (& ldquopayloads & rdquo)이 랑데뷰보다 고속 요격으로 전달 될 수 있으며, 표적에 도달하는 데 어려움은 NEO & rsquos 궤도의 모양뿐만 아니라 NEO가있는 위치에 따라 세부적으로 달라집니다. 특정 시간에 그것의 궤도. 랑데뷰 궤도에는 우주선이 NEO에 가까워짐에 따라 빠른 감속을위한 추가 추진 시스템이 필요합니다. 요격 궤적은 모두 요격시 궤도에 대해 30 ° 미만의 각도를 만들어 임팩터가 NEO & rsquos 운동과 평행하거나 정확히 반대 방향으로 유리한 방향으로 운동량의 상당 부분을 전달합니다. 랑데뷰의 궤적은 우주 추진력을 사용하는 경우 매우 달라져 거의 0에 가까운 랑데뷰 속도를 허용하고 엄청난 페이로드를 허용하지만 여기에 표시된 경우보다 비행 시간이 훨씬 길어집니다. 고려되었거나 개발중인 새로운 우주 추진 시스템은 비행 시간을 단축하여 상황을 상당히 개선 할 수 있습니다. 더 긴 경고 시간은 행성의 중력 지원을 포함하여 여러 다른 가능성을 제공합니다.

가장 도전적인 궤적은 장기 혜성에 대한 궤도인데, 주로 발견에서 지구에 미치는 영향까지 매우 긴 궤도와 결합 된 짧은 시간 때문입니다. 일반적으로 이러한 혜성은 행동하기로 결정했을 때 발사 할 준비가 된 우주선이 필요합니다. 지구에 대한 혜성 충돌은 혜성이 인바운드 또는 아웃 바운드 일 때 발생할 수 있습니다. 그림 5.4와 표 5.6은 단일 상부 스테이지와 0.5 톤 탑재량을 가진 Delta IV 무거운 로켓에서 발사를 가정하는 요격 궤적을 보여줍니다. 이 탑재량은 핵 패키지에는 충분하지만 운동 충격기에는 다소 작습니다. 궤적은 인터셉트와 예상되는 NEO가 지구에 미치는 영향 사이의 시간을 최대화하도록 설계되었습니다.

그림 5.3 우주선의 샘플 궤적은 빨간색으로 표시됩니다. 태양은 각 다이어그램의 중심에 있으며 태양과의 거리는 상단 패널 가장자리에서 1.5AU로, 하단 패널 가장자리에서 2AU까지 증가합니다. 지구 궤도는 파란색으로 표시되며 발사 지점은 작은 원으로 표시됩니다. 각 경우에 근접 지구 천체 (NEO & rsquos) 궤도는 검은 색으로 표시되며 요격 지점에 작은 별표가 표시됩니다. 각 패널은 패널 1, Apophis-Like HighSpeed ​​Panel 2, Apophis-Like Rendezvous 패널 3, NEO # 2, High-Speed ​​Panel 4, NEO # 2, Rendezvous의 표 5.5에 표시된 열에 해당합니다.

혜성에 대한 이러한 궤도는 혜성의 궤도가 지구 궤도와 같은 평면에 있다고 가정하기 때문에 비교적 쉬운 경우의 예입니다. 다른 궤도는 도달하기가 더 어렵습니다. 그러나 요점은 합리적인 비행 시간을 가진 요격 궤도가 가능하다는 것입니다. Ares V와 같은 차세대 발사체는 일부 장기 혜성에 운동 학적 영향을 미칠 수 있습니다.

요약하면 현재 기술은 광범위한 궤도에서 NEO에 대한 완화 목적으로 페이로드를 전달할 수 있습니다. 그러나 짧은 경고 (예 : 10 년 미만)의 경우 탑재 하중은 질량이 심각하게 제한 될 수 있지만 종종 핵 장치를 전달하기에 충분할 수 있습니다. 차세대 중장비 개발

표 5.5 화학적 추진을 사용하는 샘플 궤적의 주요 매개 변수 값

지구에 미치는 영향 (년)

참고 : C3,이 보고서의 부록 E를 참조하십시오.

이 항목과 C3에 대한 다른 항목의 큰 차이는 우주선 발사 날짜에 대한 C3 요구 사항의 큰 민감성을 보여줍니다.

그림 5.4 위험한 장기 혜성에 대한 궤도를 가로 챌 수 있습니다. 왼쪽 패널은 혜성의 궤도와 지구 궤도를 가로 지르는 두 곳을 보여줍니다. 다음 두 패널은 표 5.6의 두 행에 해당하는 요격 궤적을 보여줍니다. 다른 측면에서 패널은 그림 5.3의 패널과 유사합니다.

표 5.6 500kg 페이로드를 장기간 혜성에 전달하기위한 매개 변수 값

충돌시 우주선과 혜성의 상대 속도.

우주선 발사부터 혜성의 지구 영향 예측까지의 시간.

우주선 발사부터 혜성 요격까지의 시간.

혜성이 지구에 미치는 영향을 예측하기 전에 혜성에 우주선이 도착한 시간.

리프트 발사 차량은 상황을 상당히 개선 할 것입니다. 우주 추진을위한 고급 엔진의 개발은 경고 시간이 수십 년일 때 랑데부 페이로드 (특성화, 중력 트랙터 역할 또는 표면 폭발물 배치)를 전달하는 능력을 상당히 향상시킬 것입니다.

발견 : 광범위한 영향 시나리오에 대해 적절한 페이로드를 제공하는 시작 기능이 있습니다. NEO 영향의 영향을 완화합니다. 일부 시나리오, 특히 단기 경고 시나리오의 경우 capa능력이 부족합니다. Ares화물 차량과 같은 예상되는 대형 리프트 발사 차량의 개발,

현재 가능한 것보다 최대 2 배 더 큰 NEO에 대한 다양한 방법을 사용할 수 있어야합니다. 발사체.

붕괴

운동 충격과 핵폭발 완화 방법 모두 위에서 논의한 것보다 NEO의 속도에 더 큰 변화를 포함 할 수 있습니다. 특히 이러한 경우 작은 물체의 경우 이러한 방법은 너무 많은 에너지를 전달하여 완전히 발생할 가능성이 있습니다. NEO 방해 (즉, 단편화). 중단은 완화 옵션으로 널리 제안되었지만 중단은 상황을 악화시킬 수 있습니다. 특히, 위험한 물체가 매우 작은 속도로 확산되는 작은 수의 큰 조각으로 부서지면 지구에 대한 다중 충격은 하나의 큰 충격보다 훨씬 더 많은 피해를 입힐 수 있습니다. 따라서 중단 또는 단편화는 위험이 진정으로 감소했음을 보여줄 수있는 경우에만 합리적인 전략입니다. 수년간의 경고없이 발견 된 매우 큰 충격기 (예 : 직경 10km, 문명 파괴 NEO)의 경우 적절한 궤도 변화가 불가능할 수 있으며, 혼란을 완화의 유일한 옵션으로 남겨 둡니다. 이 옵션을 사용하려면 항상 대기 상태의 시스템이 필요하며 영향 가능성이 높기 훨씬 전에 중단 결정이 내려졌습니다. 이 상황에서도 이전 연구에 따르면 중단이 성공하고 위험을 줄일 수 있다는 확신을 원할 것입니다.

소행성 벨트의 진화에 대한 이해를 높이기 위해 수행 된 소행성 파괴에 대한 수많은 연구에 따르면 소행성 단위 질량 당 치명적인 파괴에 필요한 에너지는 직경이 몇 개인 물체에 대해 최소가 있음을 보여줍니다. 백 미터 (예 : Holsapple, 2002). 물론 이러한 계산은 소행성의 물리적 특성을 가정하며 이러한 특성은 특정 경우에 잘 알려져 있지 않습니다. 초기 실험실 실험과 후속 기본 물리 및 수치 시뮬레이션 (Housen and Holsapple, 1990 Michel et al., 2004)은 소행성이 파국적으로 파괴 될 때 하나의 큰 조각 만 남고 그 조각의 크기는 에너지가 증가함에 따라 줄어든다는 것을 보여줍니다. 타격. 더욱이, 에너지 논쟁은 대부분의 다른 파편들이 원래 몸체로부터의 탈출 속도, 즉 1km 크기의 NEO에 대해 초당 1 미터 이상의 속도로 분산된다는 것을 암시합니다. 이러한 계산과 실험실 실험이 관련이있는 한, 그들은 붕괴로 인해 충격 궤적에 훨씬 작은 물체 하나가 남을 수 있으며, 다른 조각의 대부분은 1 년 이내에 지구보다 훨씬 큰 단면에 퍼져있을 수 있다고 제안합니다.

따라서 중단은 유용한 완화 기술이 될 수 있습니다. 그러나 NEO 구조의 불확실성이 충분히 커서이위원회는 현재로서는이를 완화를위한 유효한 기술로 추천 할만큼 중단 접근 방식에 대해 충분히 확신하지 못합니다. 독립적 인 계산 및 실험실 실험을 포함한 추가 연구, 특히 실제 혜성과 소행성에 대한 실험을 포함한 추가 연구는 붕괴가 완화 기술로 사용하기에 충분히 이해된다는 것을 보여줄 수 있습니다.

중단을 방지하기 위해 궤도 변화에 대한 운동 학적 영향과 핵폭발 접근 방식 모두 여러 이벤트를 사용하여 극적으로 이점을 얻습니다. (그들은 또한 더 큰 NEO의 효과적인 궤도 변화를 허용하지만 그 경우에는 혼란이 거의 문제가되지 않습니다.)이 전략은 또한 이벤트에 대한 위험한 물체의 반응을 사전에 정확하게 예측할 수 없을 때 전체 효과를 조정할 수 있도록합니다.

요약

그림 5.5는 4 가지 완화 유형 각각이 1 차로 간주 될 수있는 매개 변수 공간의 범위를 요약하여 다양한 체제 간의 경계에서 여전히 중요한 불확실성을 강조합니다. 다른 매개 변수 (NEO의 밀도, NEO 궤도의 세부 사항, 주어진 경고 시간에 영향을 미칠 확률 등)는 모두 불확실성에 영향을 미칩니다. 더욱이 민방위는 모든 정권에서 역할을해야하며, 주어진 경우에 여러 방법을 적용 할 수 있으므로 구별을 더욱 흐리게 할 수 있습니다. 짧은 경고 시간을 나타내는 그림의 왼쪽 가장자리로 가면, 그림의 오른쪽 가장자리에서 중단이 신뢰할 수있는 것으로 표시되지 않는 한 민방위 만 수행 할 수 있습니다. 긴 경고 시간을 나타내는 불확실성입니다. 예측은 행동을 방해 할 수 있습니다. 그림의 오른쪽 절반에는 완화 임무를 설계, 구축 및 시작하는 시간이 종종 있습니다. 왼쪽 절반으로 가려면 준비된 임무가 필요할 수 있습니다.

그림 5.5 네 가지 완화 유형의 1 차 적용 가능 체제에 대한 대략적인 개요 (이 그림과 관련된 많은주의 사항은 텍스트 참조). 이미지 제공 : Tim Warchocki.

위험한 NEO 발견에 착수합니다. 그림의 큰 영역에서 성공하려면 상당한 연구 노력이 필요합니다.

이 장에서는 모호한 경계에도 불구하고 사회에서 사용할 수있는 가능한 완화 조치의 범위와 각각이 적절하게 사용될 수있는 상황을 모두 고려했습니다. 그러나 고려해야 할 신뢰성 및 견고성과 관련된 문제도 있습니다. 특히 완화가 필요한 경우 딥 스페이스에 대한 일반적인 과학적 임무보다 훨씬 더 큰 위험이 있으며 확실한 성공이 중요합니다. & ldquoDo no harm & rdquo의 일반 원칙도 중요합니다. 확실한 성공에는 완화가 위험을 증가시키지 않을 것이라는 확신이 포함됩니다. 이 보증은 충돌 확률이 단일성에 접근하기 전에 NEO의 궤도를 변경하는 임무를 시작해야 할 때 특히 중요합니다. 궤도 변경은 원칙적으로 거의 누락 된 물체를 대상으로 전환 할 수 있기 때문입니다. 충격 궤적. 이 원칙은 필요한 궤도 변경에 필요한 에너지가 파괴에 필요한 에너지에 접근하는 늦게 발견 된 대규모 NEO의 가능성이 거의없는 상황에서도 똑같이 중요합니다.

확실한 성공에 대한 이러한 필요성은 시간이 허락한다면 완화 이전의 특성화 임무가 매우 바람직하다는 것을 의미합니다. 중력 트랙터를 제외한 대부분의 접근 방식에서 궤도 변화의 효율성은 NEO의 일부 물리적 특성, 특히 원격 감지로는 결정할 수없는 외부 수십 미터의 다공성 및 밀도에 매우 민감합니다. 적절하게 설계된 현장 특성화 임무는 궤도 변화를 안정적으로 제어하는 ​​데 필요한 주요 물리적 특성을 측정 할 수 있습니다. 마찬가지로 궤도 변화에 대한 검증이 필요합니다. 대부분의 느린 푸시 기술의 경우 NEO 근처에 우주선이 지속되기 때문에 검증이 간단합니다. 사전 특성화 임무가있는 경우 해당 임무도 확인을 위해 구성 할 수 있습니다. 캐릭터 화 임무를 할 시간이 없더라도 발사 할 시간이있을 수 있습니다.

이 변화를 측정하기 위해 궤도 변경 이전에 NEO와 만남을 갖는 검증 임무는이 접근 방식이 가능한 한 구현되어야합니다.

위원회는 또한 민방위가 모두 가장 비용 효율적인 접근 방식 인 상황뿐만 아니라 완화 시나리오. 민방위의 한 측면은 위험의 특성과 개인이 대응해야하는 방식에 대해 대중을 교육하는 것입니다. 위험에 대한 공개 정보가 중요합니다. 지상에 매우 국지적 인 피해를 입히는 영향의 경우, 그럼에도 불구하고 기후에 대한 주변 영향이있을 수 있으며, 아마도 작고 짧은 기간이지만 대중이 이해할 필요가있을만큼 중요합니다. 또한 직접적인 피해 영역을 훨씬 벗어나는 통신과 같은 인프라에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 문제를 다루는 것은 모두 민방위 준비의 일부입니다.

NEO 자체의 특성과 운동 및 핵 궤도 변화를위한 NEO와의 상호 작용 효율성에 대한 현재 불확실성과 성공에 대한 일반적인 관점에서도 기능 중복성이 중요합니다. 단일 운동 임팩터로 NEO의 궤도를 변경하는 대신 시간에 약간 퍼진 일련의 임팩터가 훨씬 더 높은 신뢰성을 제공하며 어떤 상황에서는 두 번째 임팩터가 도착하기 전에 첫 번째 임팩터의 효과를 평가할 수도 있습니다. 특정 궤도의 세부 사항에 따라 나중에 임팩터를 전환하는 것이 바람직하고 가능할 수 있지만이 개념의 적용 가능성은 추가 연구가 필요합니다. 또는 핵 능력이있는 한, 매우 낮은 확률로도 실패 할 수있는 운동 충격기의 후기 백업으로 핵 임무를 준비하는 것을 고려할 수 있습니다. 유사하게, 운동 임팩터는 중력 트랙터가 길지만 불완전한 NEO를 & ldquo 당기는 & rdquo 기간 후에 갑자기 연료 누출 또는 다른 고장이 발생할 가능성에 대한 중력 트랙터의 백업이 될 수 있습니다.

그러나 핵폭발 접근법이 실행되면 대중의 우려가 커질 것입니다. 대규모 죽음과 파괴가 가능한 NEO가 지구와의 충돌 경로에 있다는 것이 확실하게 발견되고 그것을 막을 다른 방법이 없다면 아마도 핵 접근에 대한 모든 우려는 무시 될 것입니다. 그러나 초기 완화 계획 단계에서 대중의 관심은 개발을 방해 할 수 있습니다. 이것은 기술적 인 문제 라기보다는 주로 공공 정책이므로이위원회의 작업 범위를 벗어납니다. 마찬가지로, 위의 & ldquoNuclear Methods & rdquo 섹션에서 언급했듯이 NEO 완화 목적을 위해 핵 비축량을 유지할지 여부에 대한 질문은 기술적 문제가 아닙니다. 이 보고서에서위원회는 핵 비축량과 핵 개발 능력이 다른 목적을 위해 준비되어 있다고 가정했습니다.

도출 될 수있는 가장 중요한 결론은 잘 알려지지 않은 NEO의 물리적 특성에 대한 의존성과이 체제에 대한 실험실 실험의 확장이 어렵 기 때문에 완화 기술의 효과에 큰 불확실성 일 것입니다. 이 시점에서 다양한 접근 방식의 적용 범위를 안정적으로 결정하는 것은 불가능합니다. 이후 장에서위원회는 의사 결정 과정의 조직적 측면을 다루지 만 그 과정을 안내 할 정보가 여전히 부족합니다. 모든 프로세스는 경계선을 그릴 위치와 필요한 추가 정보에 대한 자세한 연구를 수행해야합니다. NEO 위험을 명시 적으로 지시하는 응용 연구 프로그램은 불확실성을 크게 줄일 수 있습니다. 완화 문제를 조사하는 가장 낮은 의미있는 수준에서이 프로그램에는 여러 그룹에 의한 수치 시뮬레이션과 실험실 실험이 모두 포함됩니다.

NEO 위험 완화를위한 훨씬 더 큰 규모의 노력에는 우주 활동이 포함될 것입니다. 이 영역에서 가장 중요한 단일 단계는 Deep Impact 임무보다 훨씬 더 큰 규모의 운동 충격 임무 인 것으로 보입니다. 훨씬 더 작은 표적에 훨씬 더 큰 임팩터를 사용하고 이전에 표적과 만난 다른 우주선을 사용합니다. 표적과 궤도를 매우 정확하게 특성화하기 위해 충격을가합니다. 이 특성화 우주선은 충격으로 인한 궤도의 변화를 정확하게 결정하기 위해 충돌 후 오랫동안 표적과 함께 남아 있습니다. ESA에 의해 연구되었지만 더 이상 적극적으로 고려되지 않는 Don Quijote 임무는 이러한 목표의 대부분을 해결했을 것입니다. 1 차 임무 이후 중력 트랙터로 랑데부 우주선을 사용하라는 제안이 있었지만 다른 설계 고려 사항을 고려할 때 이것이 좋은 접근 방식인지 여부는 아직 명확하지 않습니다. 중력 트랙터의 시범 비행은 구현을 위해 NEO 동작에 대한 지식이 덜 필요하기 때문에 두 번째로 중요한 단계로 보입니다. 운동 충격과 중력-트랙터 접근 모두 중요한 공학적 연구가 필요하지만 운동 충격기에 대한 더 많은 기본 지식이 필요합니다.

위험한 NEO를 늦게 발견 한 경우, 지구를 놓치기 위해 만들어야하는 NEO 궤도의 변화가 너무 커서 필요한 충격 에너지가 파괴 할 에너지와 비슷하거나 더 클 수 있습니다.


연구

소행성과 혜성이 지구에 위험을 초래한다는 사실을 깨닫고 IAU (International Astronomical Union) 소행성위원회 (Minor Planet Commission)의지도하에 여러 관측소가 총칭하여 NEO & # 39s라고하는 지구 근처에 오는 새로운 물체를 찾고 있습니다. (Near Earth Objects) 또는 특히 Asteroids, NEA & # 39s (Near Earth Asteroids)를 언급 할 때. 현재의 생각은 소행성이 수년 또는 수십 년 동안 지구에 충돌 할 수있는 것으로 감지되는 경우입니다. 지금부터 우리는 그것에 대해 뭔가를 할 수 있습니다. 예를 들어, "살인자"소행성과 만나고 강력한 로켓을 부착하여 경로를 변경합니다. acutual 좋은 이유는 스페이스 포스 최근에 제안했지만 웃었다. (1947 년에 공군을 havine에 제안했을 때 반응은 동일했습니다). 아마도 그것이 순수한 니켈 철이나 사용한 혜성, 구성과 같이 경제적 가치가 있다면 우리는 문제를 일으키는 물체를 미래의 채굴을 위해 달로 안내하여 그것을 옮기는 데 소비 된 돈을 회수 할 수 있습니다. 광범위한 추가 정보 리소스는 아래의 & quotNEO 정보 & quot 섹션을 참조하십시오.

혜성은 방어 측면에서 짧은 기간의 두 가지 유형으로, 이론적으로는 소행성과 마찬가지로 방어를 소집 할 수 있습니다. 장기간의 혜성은 일반적으로 근접 접근 전 2 ~ 3 개월 이내에 발견되며 현재로서는 방어가 없습니다. 그리고 이것이 또 다른 이유이며 최선의 방어는 광범위한 우주 프로그램입니다. 우리가 궤적이 지구를 목표로하는 위험한 NEO에 도달 할 수있는 우주선이 있다면, 우리는 다양한 요격기 방식으로 궤적을 변경할 수 있습니다.
유명한 Arthur C Clarke가 말했듯이
'공룡은 우주 프로그램이 없어서 멸종되었고, 우리가 우주 프로그램이 없어서 멸종되면 우리에게 제대로 봉사 할 것입니다!'

NEO 연구 목표

연구 목표는 소행성과 가끔 혜성을 찾아 추적하는 것입니다. 알려 지거나 알려지지 않은 표적 사냥은 망원경에 부착 된 전하 결합 장치 카메라 (C.C.D.)로 여러 이미지를 촬영하여 수행됩니다. C.C.D. 디지털 카메라는 우리가 사냥하는 희미한 이미지에 대한 감도를 높이기 위해 일부 경우 주변 온도보다 50도 낮은 온도로 전자식으로 냉각됩니다. 소프트웨어 (아래에 제공된 예)를 통해 여러 이미지를 공통 별과 정렬 한 다음 모든 이미지를 순서대로 빠르게 플래시 할 수 있습니다. 이 후자의 과정은 "깜박임"으로 알려져 있으며 깜박이는 일치하는 이미지의 별은 움직이지 않지만 태양계의 어떤 물체도 위치를 바꾸는 사이에서 점프하는 것을 볼 수 있습니다. 이 깜박이는 기술은 우리가 이미지를 찍는 별장에서 소행성을 식별하는 데 도움이됩니다. 일반적으로 소행성이 지구에 가까울수록 이미지가 더 밝아집니다. 또한, 깜박이는 과정에서 "점프"가 클수록 우리 근처에서 각도 운동이 더 빨라지기 때문입니다. 타겟은 다양한 출처에서 얻습니다. 소행성을 사냥하고 추적하는 방법에 대한 자세한 내용은 & quot 소행성 사냥꾼을위한 리소스 & quot 아래 섹션을 참조하십시오!

NEO 연구 측정

표적이 식별되면 소프트웨어를 통해 이미지에있는 모든 물체의 위치를 ​​계산할 수 있습니다. 우리는 천체 좌표, 적경 (RA) 및 적위 (12 월)를 사용하여 목표 위치를 정확히 지정합니다. 이미지에 대한 적절한 축척이 확보되면 아크 정확도의 1 초 이내로 물체의 위치를 ​​측정 할 수 있습니다. 일반적으로 천문대에서 찍은 NEO에 대한 제출 데이터 (또는 천문대가 있고이 작업을 수행 할 경우)에서 우리는 1 초 미만의 목표 정확도에 대해 약 90 %였습니다. 이러한 측정에는 컴퓨터 시계가 5 분마다 해군 천문대 시계를 통해 업데이트되어 이미지에 타임 스탬프가 찍히고 측정 값이 1 초 이내에 정확하다는 사실이 내재되어 있습니다. 이러한 정확한 판독 값은 하버드에있는 IAU의 소행성 센터로 전송되는 보고서로 수집되었습니다. 위치 데이터 (전체 프로세스를 Astrometry라고 함)는 태양에 대한 궤도를 결정하는 궤도 매개 변수를 계산하거나 업데이트하는 데 사용됩니다. 따라서 우리는 지구와 충돌하여 생물권의 극심한 환경 파괴를 일으킬 수있는 잠재적으로 위험한 물체를 정확하게 추적하도록 돕습니다. "사냥꾼"이되기로 선택한 경우 데이터 사용에 대한 자세한 내용은 "소행성 사냥꾼을위한 리소스"섹션을 참조하십시오.

우리의 연구 노력

오늘날 천문대의 연구 프로그램은 우리의 16 인치 망원경을 사용하는 것에서 훨씬 더 큰 구경 망원경이있는 원격 어두운 사이트 관측소를 사용하여 소행성과 혜성을 찾고 측정하는 우리의 탐구에서 더 어두운 표적의 이미지를 얻는 것으로 확장되었습니다. 우리는 남부 애리조나에 위치한 Tenagra 천문대에서 수년간의 이미지를 가지고 있습니다. 최근이 천문대에서 우리와 다른 사람들의 성공으로 NASA는 NEO에 대한 후속 조치로 그곳의 모든 망원경을 인수했습니다. 우리는 원격 관측 프로그램을 스페인, 뉴 멕시코, 캘리포니아 및 호주에있는 & quotItelescope.net & quot 관측소 제품군으로 확장하고 있습니다. 일반적으로 망원경으로 시간을 지불해야하며이를 위해 NSF, NASA 및 개인 기부금을 지원했습니다. 어떤 경우에도 Itelescope의 비용은 적당하며 관심있는 거의 모든 사람이 참여할 수 있습니다. 이미지를 원격으로 수행하는 것의 장점은 망원경에 초점을 맞추고 정확한 타이밍을 유지해야하는 자신의 자유를 누릴 수 있다는 것입니다. 또한 CCD 이미지를 처리하기 위해 특정 추가 이미지가 촬영됩니다. 하나는 시스템의 노이즈 (DARK라고 함)에 대한 것이고 다른 하나는 FLAT라고하는 이미지의 빛 분포를 균일하게하기위한 것입니다. 최종 이미지 처리는 이러한 추가 DARK 및 FLAT iimages를 사용하여 수행하거나 처리 된 이미지가 Itelesccope 시스템에서도 수행되므로 이점을 취할 수 있습니다.

NEO 정보 전반적인 문제와 일부 최신 정보는 Near-Earth Object 웹 마스터 NASA의 Near Earth Object Program Office Pasadena, California에서 제공합니다.

이 사이트는 NASA, ESA 및 문제에 전념하는 관측소 노력을 포함하여 전 세계적 노력에 대한 광범위한 링크와 함께 전체 분야에 대한 결정적인 사이트입니다. CNEOS는 NASA의 소행성과 혜성 궤도 및 지구 충돌 확률을 계산하는 센터입니다. Near Earth Objects에서 사이트를 확인하십시오. 또한이 사이트의 전체적인 세부 사항은 Near Earth Object 소개 등을 참조하십시오.

소행성 사냥꾼을위한 리소스

소행성 사냥꾼을위한 리소스

작은 행성을 사냥하는 Nutshell의 기본 아이디어.

I : 당신은 어두운 하늘에 천문대 나 큰 망원경이 있습니다.

전세계적인 노력의 전반적인 조정은 IAU Minor Planet Center에서 찾을 수 있습니다. 이 센터는 소체 천문 측정 가이드로 알려진 천문 측정을 수행하기위한 지침을 설정합니다. 후자의 가이드를 연구해야합니다. 여기에서 Astrometry 소프트웨어 및 기술에 대한 리소스와 결과를보고하는 방법을 찾을 수 있습니다. 자신의 천문대에서 천체 측정을 ​​할 경우 제품을 제안하십시오. 우리는 & quot Software Bisque & quot의 제품을 사용했습니다. 카메라를 실행하기위한 "CCDsoft"(이전 제어 소프트웨어는 더 이상 지원되지 않음)와 컴퓨터 화 된 Meade 16 "LX 200 Telescope를 제어하기위한"The Sky "의 조합은 학부생이 우리 연구 그룹에 참여하고 우리를 도울 수 있도록 매우 사용자 친화적 인 시스템을 제공했습니다. 이 노력. 우리는 여전히 최신 버전의 & quotThe SKY & quot를 사용하여 원격 사이트에서 알려지지 않은 항목을 찾을 때 달리기를 계획합니다. 우리는 또한 우리의 원격 작업 Astrometricahttp : //www.astrometrica.at/를 사용하고 있습니다. 점멸, 소행성 찾기에 탁월하며 "추적 및 스택"은 학습 할 가치가 있습니다.

우리는 로컬에서 작업 할 때 Windows 기반 컴퓨터에서 "Tardis"시간 동기화 소프트웨어를 매우 성공적으로 사용했습니다. & quotTardis & quot는 웹의 여러 사이트에서 찾을 수 있습니다. & quotwww.google.com & quot과 같은 검색 엔진을 사용하여 소프트웨어를 찾아 설치합니다. 제안 사항은 Minor Body Astrometry 가이드를 참조하십시오.

기본적으로 CCD 카메라가 장착 된 대구경 망원경 (16 인치 +), "맞는"이미지 (이 작업의 표준 이미지 유형)를 찍을 수있는 카메라 소프트웨어 및 컴퓨터와이 작업에 대한 진지한 헌신이 필요합니다.

II : Itelescope.net과 같은 로봇 망원경 서비스를 사용합니다.

원격 사이트에서 별표와 혜성을 사냥합니다.

세계적 노력의 조정은 IAU Minor Planet Center에서 찾을 수 있습니다. 이 센터는 소체 천문 측정 가이드로 알려진 천문 측정을 수행하기위한 지침을 설정합니다. 후자의 가이드를 연구해야합니다. 여기에서 Astrometry 소프트웨어 및 기술에 대한 리소스와 결과를보고하는 방법을 찾을 수 있습니다. 자신의 천문대에서 천체 측정을 ​​할 경우 제품을 제안하십시오. 우리는 & quotSoftware Bisque & quot의 제품을 사용했습니다. 사용할 특정 세계 사이트에서 사진을 찍을 때 별, 황도 등의 레이아웃을 보려면 하늘 패키지처럼.

이러한 유형의 작업을 제출하려면 itelescope.net에서 사용되는 코드를 배워야합니다. 사이트의 튜토리얼. 그러나 소행성 세부 사항은 약간 다릅니다. 다음은 우리가 사용하는 일반적인 코드입니다.
코드의 SemicoloI는 주석이며 망원경 컴퓨터에서 무시됩니다.
각 이미지의 시간은 3 개의 분리 된 영역 (i1, i2, i3) (RA 및 DEC 지정)에 대해 5 분 (300 초)이며, 소행성을 정확하게 찾으려면 최소 3 개의 이미지가 필요하므로 3 번 반복됩니다.
3 세트 세트 각 15 분 = 충전 45 분
=== 타겟 i1-i3 즉 3 개 영역 ===
다음 실행 계획 T31 OCT 23 2019
#count 1
#filter 휘도
#interval 300
# 비닝 1
i1 2 : 00.00 -15 : 00 : 00.0
i2 2 : 00.00 -16 : 00 : 00.0
i3 2 : 00.00 -17 : 00 : 00.0
세트 2
i1 2 : 00.00 -15 : 00 : 00.0
i2 2 : 00.00 -16 : 00 : 00.0
i3 2 : 00.00 -17 : 00 : 00.0
set3
i1 2 : 00.00 -15 : 00 : 00.0
i2 2 : 00.00 -16 : 00 : 00.0
i3 2 : 00.00 -17 : 00 : 00.0

참고 : 180 초 이미지를 효과적으로 사용하고 이미지에 5 개 영역을 표시 할 수도 있습니다.
망원경으로 1 시간이라는 시간 슬롯을 예약하고 관찰 계획을 시간 슬롯에 업로드해야합니다.
다음날 다양한 이미지를 다운로드하고, 직접 처리하기로 선택한 경우 처리 된 상태로 압축되거나 원시 상태로 압축됩니다.


성간 소행성은 정말 혜성인가?

이 작가의 인상은 태양계에서 발견 된 최초의 성간 천체 & # 699Oumuamua를 보여줍니다. NASA / ESA 허블 우주 망원경, CFHT 등으로 관측 한 결과, 태양계를 떠나는 동안 물체가 예상보다 빠르게 움직이고 있음을 보여줍니다.

연구자들은 태양열로 인해 표면에서 물질을 배출하는 것이 이러한 행동의 원인이라고 가정합니다. 이 가스 방출은이 예술가의 인상에서 태양을 향한 물체의 측면에서 미묘한 구름이 분출되는 것으로 볼 수 있습니다.

가스 방출은 혜성에서 일반적인 행동이기 때문에 팀은 & # 699Oumuamua의 이전 성간 소행성 분류를 수정해야하므로 혜성으로 변경해야한다고 생각합니다.

성간 천체 & # 699Oumuamua는 2017 년 10 월 19 일에 발견되었지만 그 진정한 본질의 수수께끼가 풀리는 데 몇 달이 걸렸으며 완전히 풀리지 않을 수도 있습니다.

하와이 어로 '먼 과거로부터의 정찰'을 의미하는 & # 699Oumuamua는 지구 궤도에 가까워지면서 하와이 대학의 Pan-STARRS1 측량과 협력하는 천문학 자들이 발견했습니다. 그러나 그것은 소행성입니까, 혜성입니까? 발견 되 자마자 전 세계의 천문학 자들이 사건에 참여했습니다.

첫 번째 단서는 궤도입니다. 캐나다-프랑스-하와이 & # 699i 망원경 (CFHT), 유럽 우주국 (ESA)의 테 네리 페, 카나리아 제도 및 전 세계 기타 망원경에 의한 광범위한 후속 관찰이이를 확인하는 데 도움이되었습니다.

Oumuamua는 태양에 가장 가까이 접근 한 지 약 한 달 후에 처음으로 발견되어 수성 궤도 내에서 발견되었습니다. 이전에 관찰 된 소행성 또는 혜성과 달리이 새로운 물체는 태양을 지나서 매우 기울어 진 궤도를 따라 행성의 평면 '위'에서 접근하여 탈출 할 수있을만큼 충분히 빠르게 (2018 년 7 월 1 일 기준 시속 70,800 마일) 이동했습니다. 태양의 중력은 결국 우리 태양계를 떠납니다.

처음에 천문학 자들은 & # 699Oumuamua가 혜성이라고 가정했습니다. 현재 행성 형성에 대한 이해는 성간 소행성보다 성간 혜성을 더 많이 예측합니다. 그러나 천문학 자들은 관측에서 가스 방출이나 먼지가 많은 환경의 증거를 보지 못했습니다. 이러한 혜성 활동의 특징 없이는 최초의 성간 소행성으로 분류되었습니다.

그러나 이야기에는 또 다른 놀라운 반전이 있습니다.

ESA의 SSA-NEO 조정 센터의 Marco Micheli와 하와이 대학의 천문학 연구소의 Karen Meech가 이끄는 Pan-STARRS의 초기 발견 관측에 이어 계속해서 물체의 고정밀 측정을 수행했습니다. CFHT와 같은 많은 지상 기반 시설과 허블 우주 망원경을 사용하여 그 위치. 최종 이미지는 1 월에 허블에서 촬영 한 것으로, 물체가 너무 희미 해져서 나가는 궤도에서 멀어지면서 관찰 할 수 없었습니다.

그들의 기대와는 달리, 연구팀은 태양과 행성의 중력 만이 그 경로를 결정한다면 물체가 예상 궤도를 따르지 않는다는 것을 발견했습니다. "예기치 않게 우리는 & # 699Oumuamua가 단지 중력으로 인해 속도가 느려지지 않는다는 것을 발견했습니다."라고 오늘 Nature 저널에 발표 된 팀의 결과를보고하는 논문의 수석 저자 인 Marco는 말합니다. 이 이상한 행동의 원인은 무엇입니까?

엄격한 분석은 태양의 복사 압력이나 열 효과 또는 태양의 태양풍과의 상호 작용과 같은 가능한 영향의 범위를 배제했습니다. 다른 신체와의 충돌 또는 두 개의 분리되어 느슨하게 결합 된 물체 인 & # 699Oumuamua와 같이 가능성이 낮은 다른 시나리오도 폐기되었습니다.

혜성은 태양에 의해 따뜻해지면 승화하거나 고체에서 기체로 직접 변하는 얼음을 포함합니다. 이 과정은 혜성의 표면에서 먼지를 끌어내어 흐릿한 '분위기'와 때로는 꼬리를 만듭니다. 다른 위치와 시간에서 가스 압력이 방출되면 중력 만 작용하는 경우 예상 경로와 비교하여 혜성을 약간 벗어나는 효과가있을 수 있습니다.

NASA의 Jet Propulsion Laboratory의 Davide Farnocchia는 "높은 품질의 관측 덕분에 혜성 가스 방출과 동일한 방식으로 작동하는 비중력 섭동의 방향과 크기를 특성화 할 수있었습니다."라고 말합니다.

팀은 ESO의 초대형 망원경, 허블 및 쌍둥이 자리 망원경의 가장 깊은 이미지에서도 일반적으로 혜성을 특징 짓는 먼지가 많은 물질이나 화학적 특성을 감지하지 못했습니다. "& # 699Oumuamua는 길이가 0.5 마일도 안되는 작고, 탐지에서 벗어나기 위해 비교적 큰 먼지를 소량 방출했을 수 있습니다."라고 Meech는 말했습니다. "& # 699Oumuamua를 정말로 이해하려면 우주 탐사선을 보내야합니다. 실제로 가능하지만 매우 비싸고 도착하는 데 오랜 시간이 걸리므로 이번에는 실용적이지 않습니다. 다음을 준비합니다. "

유럽 ​​남방 천문대의 Olivier Hainaut는 "성간 혜성이 훨씬 더 풍부 할 것으로 예상하고 있기 때문에 & # 699Oumuamua가 소행성으로 처음 등장한 것은 매우 놀랍습니다. "그것은 여전히 ​​전형적인 혜성처럼 행동하지 않는 작고 이상한 물체이지만, 우리의 결과는 결국 소행성이 아닌 혜성에 기대어 있습니다."

작은 크기와 희미 함으로 인해 현재 관측 된 & # 699Oumuamua는 천문학 자들이 혜성 표면의 중요한 측면을 결정하는 데 필요한 모든 정보를 제공하지 않습니다. Pan-STARRS의 Ken Chambers는 "& # 699Oumuamua가 발견되었을 때 천문학 커뮤니티는 가능한 한 많은 데이터를 수집했지만 궁극적으로 물체는 우리의 모든 질문에 답할 수있을만큼 오래 보이지 않았습니다."라고 말합니다. "Pan-STARRS가 하늘을 모니터링하면서 우리는 앞으로 더 많은 & # 699Oumuamua와 유사한 물체를 발견하고이 등급의 물체에 대한 정말 흥미로운 질문에 답하기 시작하기를 희망합니다."

& # 699Oumuamua 탈기 및 회전 애니메이션

예술가의 인상을 바탕으로 한이 애니메이션은 최초의 성간 물체 & # 699Oumuamua를 보여줍니다. CFHT, 허블 및 기타 망원경에서 관측 한 결과 & # 699Oumuamua가 예상보다 빠르게 움직이는 것으로 나타났습니다. 연구자들은 태양열로 인해 표면에서 물질을 배출하는 것이 관찰 된 속도의 원인이라고 가정합니다. 애니메이션은 또한 오브젝트의 텀블링 모션을 보여줍니다.

이 비디오는 여기에서 다양한 형식으로 제공됩니다.

출처 : ESA / Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

& # 699 태양계에서 오무 아무 아의 궤도

왼쪽: 혜성의 전형적인 가스 방출로 묘사 된 & # 699Oumuamua에 대한 작가의 인상.

센터: 태양계를 통한 & # 699Oumuamua의 고도로 기울어 진 궤적.

권리: 관측 된 궤적 (파란색)과 물체가 태양계의 태양과 행성 (녹색)의 중력에 의해서만 영향을받는다고 가정했을 때 예상되는 것과 비교. 두 궤도의 차이는 2018 년 5 월 3 일, & # 699Oumuamua가 태양에서 목성까지의 거리에 도달했을 때 약 100,000km에 달했습니다. 이 거리는 지구와 달 사이의 거리의 약 1/4에 해당합니다. & # 699Oumuamua는 2019 년 1 월에 토성의 거리에 도달 할 것이며,이 시점까지 궤적 사이의 간격은 약 550,000km가 될 것입니다.

관측 된 궤적을 나타내는 더 긴 선에서 알 수 있듯이, 중력 만 작용한다고 가정 할 때 물체는 예상만큼 빠르게 느려지지 않았습니다. 이것은 물체가 혜성으로 간주되고 가스 방출이 궤적에 약간의 편차를 유발하는 경우 설명 할 수 있습니다.

추가 정보 및 컴패니언 보도 자료

연구팀의 연구는 2018 년 6 월 27 일 Nature 저널에 게재 된 과학 논문 "2017 년 1I / 2017 U1 궤적의 비중력 가속도 (& # 699Oumuamua)"에 게재되었습니다.

이 연구에서 국제 천문학 자 팀은 Marco Micheli (European Space Agency & INAF, Italy), Davide Farnocchia (NASA Jet Propulsion Laboratory, USA), Karen J. Meech (University of Hawaii Institute for Astronomy, USA), Marc W . Buie (미국 남서부 연구소), Olivier R. Hainaut (독일, 유럽 남부 천문대), Dina Prialnik (이스라엘 텔 아비브 대학 지구과학 대학), Harold A. Weaver (미국 존스 홉킨스 대학 응용 물리학 연구소), Paul W. Chodas (미국 NASA 제트 추진 연구소), Jan T. Kleyna (미국 하와이 대학교 천문학 연구소), Robert Weryk (미국 하와이 천문학 연구소), Richard J. Wainscoat (하와이 대학교 연구소) for Astronomy, USA), Harald Ebeling (University of Hawaii Institute for Astronomy, USA), Jacqueline V. Keane (University of Hawaii Institute for Astronomy, USA), Kenneth C.Chambers (미국 하와이 대학교 천문학 연구소), Detlef Koschny (유럽 우주국, 유럽 우주 연구 및 기술 센터, 독일 뮌헨 기술 대학교), Anastassios E. Petropoulos (미국 NASA 제트 추진 연구소).

1967 년에 설립 된 마노아 하와이 대학교의 천문학 연구소는 은하계, 우주론, 별, 행성 및 태양에 대한 연구를 수행합니다. 교수진과 직원은 천문학 교육, 심 우주 임무, Haleakal & # 257 및 Maunakea의 천문대 개발 및 관리에도 참여하고 있습니다. 연구소는 오아후 섬, 마우이 섬 및 하와이 섬에서 시설을 운영합니다.


지구 방어 : 근접 지구 물체 조사 및 위험 완화 전략 (2010)

근 지구 물체 (NEO)가 지구에 미치는 영향은 불가피합니다. 임팩터는 지상에 큰 파괴를 일으키지 않는 가장 큰 공기 폭발을 통해 매우 빈번하게 발생하는 무해한 불 덩어리에서 평균적으로 인간 일생에 한 번 발생하는 전 세계적으로 치명적인 사건에 이르기까지 다양하며, 이는 주어진 인간 일생 동안 발생할 가능성이 거의 없습니다. 그러나 아마도 시간에 따라 무작위로 배포됩니다. 이러한 NEO 또는 더 구체적으로 다음 세기의 위험에 대한 과학자들의 위험 평가는 설문 조사가 수행됨에 따라 변경 될 것입니다. 영향의 불가피 함을 감안할 때 전체 조사 요점이 적절한 조치를 취할 수 있도록하는 것임을 감안할 때 NEO에 잠재적으로 영향을 미치는 영향을 어떻게 완화 할 수 있습니까?

이벤트로 인한 파괴의 양은 충돌하는 물체가 가져 오는 에너지에 따라 확장됩니다. 가능한 파괴의 범위가 너무 크기 때문에 모든 이벤트를 처리하는 데 적합한 단일 접근 방식은 없습니다. 에너지가 충분히 낮은 사건의 경우 가장 넓은 의미에서 민방위 방법은 인명을 구하고 재산 피해를 최소화하는 데 가장 비용 효율적입니다. 더 큰 이벤트의 경우 경로 변경 방법은 사용 가능한 사전 통지의 양과 위험 물체의 질량에 따라 다르지만 위험 물체의 경로를 변경하는 것이 적절한 해결책입니다. 세계적 재앙을 넘어 대규모 멸종을 초래하는 사건에 이르기까지 가장 큰 사건의 경우 재난을 피하기 위해 궤도 경로를 충분히 변경할 수있는 현재 기술이 없습니다.

이 장에서위원회는 완화의 네 가지 범주를 고려합니다.

민방위 & mdash작은 충격 주변 지역 대피와 같은 노력을 포함하여

느린 푸시 또는 풀 방법 & mdashNEO의 궤도를 점차적으로 변화시켜 지구를 그리워합니다.

운동에 미치는 영향NEO에 순간적으로 많은 양의 운동량 (및 에너지)을 전달하여 궤도를 변경하여 지구를 그리워합니다.

핵폭발 & mdash훨씬 더 많은 양의 운동량 (및 에너지)을 NEO에 순간적으로 전달하여 궤도를 변경하여 지구를 그리워합니다.

충분히 작고 (지름이 10 미터에서 100 미터 정도) 매우 강하지 않은 (일반적으로 철 유성체가 아님) NEO에 영향을 미치는 NEO의 경우 지구상의 파괴는 공기 폭발과 관련 폭발 파 및 열 펄스로 인해 발생합니다. 1908 년 시베리아 상공의 Tunguska 사건의 경우. 이와 같은 사건은 최대 수천 평방 킬로미터의 지역을 파괴하고 대피 및 대피는 그럴듯 ​​할뿐만 아니라 종종 인명을 구하기위한 가장 비용 효율적인 접근 방식입니다. 에어 버스트 이벤트도 가장 자주 발생합니다.

평균적으로 2 세기마다 발생합니다. 또한 사전 경고가 가장 적은 이벤트이기도합니다. 더 큰 이벤트의 경우 위험 물체의 궤도를 적극적으로 변경하는 것이 바람직 할 수 있습니다. 느린 밀기 및 당기기 방법, 운동 충격 및 핵 폭발의 세 가지 방법 중 선택은 이동해야하는 NEO의 질량과 NEO가 위험하다고 판단되는시기 및 세부 사항에 따라 다릅니다. 궤도의. 완화 옵션은 주어진 위협에 대한 각 옵션의 적용 가능성을 나열한 표 5.1에 나와 있습니다. 표 5.2는 각 완화 방법이 적용되는 제도를 보여줍니다. 표 5.2는이 보고서의 7 장에서 더 자세히 논의되는 문제의 중요한 추가 측면 인 국제 조정을 제공합니다.

모든 기본 완화 전략 방법이 개념적으로 유효하지만 이제는 즉시 구현할 준비가 된 방법이 없습니다. 민방위 및 키네틱 임팩터는 아마도 배치 가능한 것에 가장 가깝지만, 이들조차도 신뢰할 수 있으려면 추가 연구가 필요합니다.

모든 경우에 완화를 시작하는 결정은 기술적 결정이 아니라 사회 정치적 결정입니다. 이 결정은 어떤 완화 방법을 개발할지에 대한 초기 사회 정치적 결정에 내포되어 있으며 완화가 필요한 것으로 간주되는 확률 수준에 따라 달라집니다. 완화에 대한 최소 접근 방식과보다 적극적인 접근 방식에 대한위원회의 권장 사항은 나중에 논의됩니다.

완화의 주제는 불확실성으로 가득 차 있습니다. 주어진 NEO가 지구에 미치는 영향은 NEO가 지구에 영향을 미치는 속도에 따라 결정적으로 달라지며, 이는 위험에 대한 연구에서 전통적으로 무시되는 요소입니다. 완화에 대한 결정은 직경이 아닌 NEO의 질량을 기반으로해야합니다. 질량은 완화의 효과에 가장 큰 영향을 미치는 양이고 주어진 질량의 직경은 대략 2 배 정도 다를 수 있기 때문입니다. 직경의 변화는 NEO 밀도에 따라 지구를 놓칠만큼 충분히 멀리 이동할 수있는 NEO 크기의 2 배 변화를 의미합니다. 분명히 이전 경고는 작은 조치로 충분하지만이 관계를 정량화하는 것은 매우 불확실합니다. 모든 방법은 아니지만 대부분의 방법의 효과는 NEO의 물리적 특성에 크게 좌우됩니다. 완화 할 수있는 인류의 능력은 가로채는 궤도의 세부 사항에 달려 있습니다. 또한 완화에 대한 논의가 현재 기술로 제한되어 있는지 또는 차세대 대형 발사체와 같은 미래 기술을 포함하는지 여부에 따라 상당한 차이가 있습니다. 따라서 적용 범위에 대한위원회의 논의는 중복되고 불확실한 범위를 보여줄 것입니다.

사실적 완화에는 신뢰를 제공하는 것 외에 다른 이유가 없다면 둘 이상의 기술이 포함될 가능성이 있습니다. 어떤 완화의 경우에도 민방위는 의심 할 여지없이 주요 대응 으로든 궁극적 인 백업 으로든 구성 요소가 될 것입니다.

발견 : 완화에 대한 단일 접근 방식은 효과를 완전히 예방하는 데 적절하고 적절하지 않습니다. 민방위가 적절한 완화 요소이기는하지만 모든 경우. 적절한 경고와 함께 4 가지 유형의 완화 세트가 다음으로부터 위협을 완화하는 데 적합합니다. 가장 활기찬 것을 제외한 거의 모든 NEO.

표 5.1 근거리 물체에 잠재적으로 영향을 미치는 영향을 완화하기위한 주요 전략 요약

주요 적용 범위

(예 : 경고, 대피소 및 대피)

가장 작고 가장 큰 위협.

매우 짧은 경고 시간으로 모든 규모의 위협.

(예 : 랑데뷰 우주선이있는 & ldquogravity 트랙터 & rdquo)

중간 규모 위협의 일부 (& lt10 %).

일반적으로 수십 년의 경고 시간이 필요합니다.

(예 : 거대한 우주선에 의한 차단)

몇 년에서 수십 년의 경고 시간이 필요합니다.

(예 : 근접 핵폭발)

대규모 위협 및 단기 경고 중형 위협.

몇 년에서 수십 년의 경고 시간이 필요합니다.

표 5.2 잠재적 인 근 지구 ​​물체 (NEO) 영향의 영향을 완화하기위한 기본 전략의 구현 요약 (NEO에 의한 높은 영향 가능성이 확립 된 후 행동 매트릭스)

민사 방어 : 재난 대비 및 복구

충격 위험 완화에 대한 두 가지 일반적인 접근 방식 중 (1) 능동적 인 궤도 변화 또는 들어오는 신체의 파괴 및 (2) 대피, 대피, 대응 및 회복 등 현대 사회의 사람들은 일생 동안 궤도의 변화 나 파괴보다는 대피와 대피에 직면 할 가능성이 매우 높습니다. 가장 가능성이 높은 사건은 작은 NEO (직경 10 미터 이하)에 대한 매우 늦은 경고입니다. '문명화를 위협하는 영향'수준 (직경 100 ~ 수백 미터)에 근접하거나 초과하는 영향에 대한 크기 스펙트럼의 반대쪽 끝에는 부적절한 선례가 있습니다. 비슷한 사건의 경우 흑사병, 세계 대전 또는 가상의 세상 끝 이야기를 생각할 수 있습니다. 해변가에서 (Shute, 1957) 루시퍼 & rsquos 해머 (니븐과 푸르 넬, 1977). 그러한 사건에 직면하여 인간 문명이 연약하거나 견고할지는 우리에게 불분명합니다.

민방위는 모든 충격 위험에 대한 가장 가능성있는 대응이지만위원회는 작은 소행성 충돌의 정치적, 경제적 측면을 완전히 다루는 데 필요한 전문 지식을 보유하지 못했습니다. 이 문제는 추가 연구가 필요합니다.

재난 완화를위한 하나 이상의 사회적, 과학적, 비상 관리 접근 방식을 호출 할 수있는 다양한 잠재적 이벤트가 있습니다. 심각도가 증가하는 대략적인 순서로 이러한 잠재적 이벤트의 몇 가지 일반적인 예는 다음과 같습니다.

적절한 대응을 보장하는 낮은 확률의 단기 또는 장기 영향에 대한 뉴스 미디어 보도 위험 커뮤니케이션의 교훈을 통해 정보를 얻습니다 이러한 경우는 지난 10 년 동안 자주 발생했으며 더 이상의 사회적 조치가 필요하지 않습니다.

중대한 영향의 비정상적으로 높은 가능성에 대한 예측 (예 : 2004-2005 년 Apophis 사례 [Giorgini et al., 2008]) 미래의 몇 십년 동안. 궤도 변화에 대한 합리적 접근을위한 계획이 개발됨에 따라 영향이 발생할 수있는 위치에 대한 & ldquorisk 회랑 & rdquo을 알 수 있습니다. 추가적인 천문학적 관찰이 영향 가능성을 0으로 변경할 수 있지만, 일부 즉각적인 경제적, 정치적 영향 (예 : 잠재적으로 위협받는 지역의 재산 가치에 대한 우려)이있을 수 있습니다.

매우 작은 물체 (1 ~ 10 미터 in)에 의한 임박한 영향 (시간 ~ 일)에 대한 예측 크기). 이러한 유형의 경고는 텔레스코픽 검색이 임박한 임팩터를 발견하기 위해 최적화 된 경우 몇 년에 한 번씩 발생하기 시작할 수 있습니다. 그러한 영향은 지상에있는 사람들에게 무해 할 가능성이 매우 높지만, 그라운드 제로 근처의 신중한 사람들은 실내에 머물러 창문에서 멀리 떨어져 있어야하며 대기 폭발을 응시해서는 안됩니다. 이러한 사건은 운석을 떨어 뜨리거나 2007 년 페루에서 발생한 Carancas 충돌 사건의 경우처럼 지상에서 폭발성 상자 사건을 일으킬 수 있으며 창문을 깨뜨릴 수 있습니다. 위험 의사 소통을 실행하는 것이 중요하며 사전에 계획해야합니다 (7 장도 참조).

소규모 NEO (10 ~ 25 미터)의 영향에 대한 단기 경고 (일 ~ 주)가있는 예측 직경). 이러한 사건은 금세기에 발생할 가능성이 높습니다. 이러한 영향은 그라운드 제로 근처의 폭이 수십 킬로미터 정도되는 지역에 심각한 잠재적으로 치명적인 피해를 입힐 수있는 임계 값에 가까워 영향이 육지 또는 근처에서 발생한 경우 신중한 대피를 보장합니다. 여기서 접근 방식은 범람하는 강이나 폭발 할 준비가 된 화산과 같은 예측 가능하고 지역화 된 다른 자연 재해에 대해 확립 된 절차와 유사합니다. 물론, 최초 대응 자들은 홍수, 화산 등이 관련이없는 지역에서 발생하는 그러한 파괴적인 사건의 특성에 대한 지식이 부족할 것입니다. 따라서 그러한 상황이 실현 될 수있는 경우 숙련 된 최초 응답자로부터 적절한 지식 이전을 보장하기위한 계획을 세워야합니다.

적당한 크기 (10 ~ 100 미터)의 NEO에 의한 예상치 못한 파괴적인 영향. 이 사건은 이전 사건과 거의 비슷합니다. 그러한 사건은 지역적 결과가 보통에서 심각 할 수 있지만 자연 재해 및 인위적인 재해 이후에 사용되는 관례적인 대응 및 복구 방법론은 일반적으로이 경우에 일반 재해와 마찬가지로 적용 할 수 있습니다. 대기 중 적당한 크기의 NEO로 인한 피해 또는 지상에 대한 충격은 건물 붕괴, 화재, 사회적 혼란, 부상 및 사망을 포함한 다른 자연 재해로 인한 피해 유형과 유사합니다. 물론 원인 이러한 특정 유형의 재난은 비정상적이며 영향이 더 많은 것의 선구자라는 두려움과 같은 정보가없는 과장된 응답을 유발할 수 있습니다.

최근의 수많은 텔레비전 쇼와 영화에서 예시 된 바와 같이 이 두려움은 옳을 가능성이 매우 낮으므로 적절한 위험 커뮤니케이션과 NEO 영향 전문가의 대중 참여가 도움이되어야합니다.

위험 할 정도로 큰 NEO (30에서 수백 직경 미터). 이러한 예측은 향후 몇 년 동안, 특히 차세대 텔레스코픽 측량이 작동 한 후에 일반적 일 것이지만 초기 응답은 예측을 개선하고 NEO 궤도 변경 임무에 대한 가능한 준비를 강조해야합니다. 다음 세기에 그러한 영향이 발생할 가능성은 수십 %입니다. 영향이 확실하게 증가 할 가능성과 그라운드 제로의 지역적 위치가 확인되면 궤도 변경 조치가 실패하거나 구현되지 않은 경우 인명 및 재산에 대한 잠재적 손실을 최소화하기위한 준비를 시작해야합니다. 이러한 준비에는 통신, 대피 등을위한 고급 계획을 포함하여 쉼터, 의료 서비스, 난민을위한 음식 제공 등 애완 동물에 대한 제공을 확대하는 것이 포함됩니다.

매우 위험 할 정도로 큰 NEO (100 ~ 다수)에 의한 임박한 (수일에서 수년) 영향에 대한 예측 직경 수백 미터). 최종 절차는 구현 계획이 덜 지역화된다는 점을 제외하면 이전 사례에서 설명한 절차와 유사합니다. 재난의 성격은 다른 대규모 재난 (역사상 최악의 지진, 2004 년 인도양 쓰나미, 제 2 차 세계 대전)의 결과와 유사 할 수 있기 때문에 이러한 역사적 사례에서 얻은 교훈은 불가피한 재난 (기술적 및 / 또는 정치적 이유로 충격 방지가 불가능할 수 있기 때문에). 이러한 재난의 원인은 전례가 없을 것이고, 잘못 오해 된 대중 문화 (영화, 텔레비전 프로그램)에 기반한 오해는 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 신뢰할 수있는 위험 의사 소통이 특히 중요 할 것입니다.

잠재적으로 문명을 파괴하는 (그리고 종을 파괴하는) NEO에 의한 가능한 영향 예측 앞으로 수십 년 동안. 그러한 잠재적 재앙은 인류 역사상 전례가 없을 것입니다. 궤도 변화를 통해 재난을 피하려는 노력에 의존 할 수 있습니다. 그러나 성공적인 궤도 변화 이전 (또는 성공하지 못한 변화 이후)에 영향이 발생한 후 10 년 이내에 영향이 발생한 경우, 동시에 발생할 수있는 영향의 결과를 개선하기 시작할 수 있으며 전체에 대한 경향이있을 수 있다는 점에 유의하십시오. 붕괴 할 사회 구조. 이러한 노력은 적절한 위험 의사 소통 및 경고에서부터 의료 서비스 제공, 식량 및 물 공급 준비, 쉼터 준비, 글로벌 인프라 강화에 이르기까지 사회의 모든 요소의 견고성을 높이려고 시도한다면 가장 효과적 일 것입니다. 피할 수없는 대응 및 복구 작업을 준비하기위한 금융, 전자, 사회 및 법 집행 분야.

문명이나 종을 파괴하는 NEO에 의해 예상되는 단기 영향 (몇 년 이내). 이 종말론 적 가능성은 지금 살고있는 사람의 생애에서 일어날 가능성이 매우 낮지 만 재난에 대비하는 전통적인 접근 방식은 부적절해질 것입니다.

조사 결과 : 민방위 (대피, 대피, 긴급 인프라 제공)는 비용 효율적입니다. 최소한의 NEO 영향 이벤트로부터 생명을 구하기위한 완화 조치이며 완화의 필수 부분입니다. 더 큰 행사를위한 노력. NEO가 특정 거주 지역에 영향을 미칠 것으로 예측되면 생명을 구하기위한 가장 비용 효율적인 방법보다 더 많은 것을 구현해야한다는 강력한 압력 일 가능성이 높습니다.

슬로우-푸시-풀 방법

이 섹션에서는 다음 세 가지 접근 방식 중 첫 번째를 고려합니다. 막다 충격으로부터 보호하기보다는 영향. & ldquoSlow-push-pull & rdquo는 작지만 일정한 힘을 NEO에 지속적으로 적용하여 공칭 궤도에 비해 신체의 작은 가속을 유발하는 것을 의미합니다. 이러한 작은 가속도의 효과는 NEO의 운동 방향을 따라 또는 반대 방향으로 적용될 때 가장 생산적입니다. 이것은 궤도를 따라 NEO의 순 이동을 유발하기 때문입니다. 이러한 변화는 NEO가 지구 궤도보다 더 일찍 또는 늦게 지구 궤도에 & ldquo 보이기 & rdquo하도록하여 영향을 피할 수 있습니다. 간단한 경험 법칙은 주어진 가속도에 대해 NEO & rsquos 궤도를 따라 드리프트를 예측합니다.

어디 델타 (& D) 공칭 궤도에 대한 NEO 위치의 이동을 나타내고 A는 NEO의 유도 가속도를 나타냅니다. 가속이 적용되는 시간을 나타냅니다. 가속 적용 후의 해안 시간을 ​​나타냅니다. 주어진 방법이 적용되는 NEO의 범위를 추정하기 위해위원회는 NEO를 15,000km만큼 이동할 수있을만큼 큰 궤도 변화를 고려하여 궤도가 잘 결정된 한 안전한 미스를 제공 할 수 있다고 생각합니다. 10 톤 우주선이 현재의 발사 능력으로 가능한 최대이고 50 톤 우주선이 미래의 대형 리프트 발사체로 가능할 것이라고 가정합니다 (나중에 논의되고 첨부 된 표 5.4 참조). 물론 여러 번 실행이 가능하며 효과를 확장하거나 실패시 백업을 제공하는 것이 바람직 할 수 있습니다.

제안 된 슬로우-푸시 기술은 자연 효과의 향상, 표면 재료의 향상된 증발, 접촉력의 적용 및 중력의 적용의 네 가지 범주로 분류 할 수 있습니다. 엔지니어링 관점에서 가장 쉬운 이러한 기술 중 마지막 기술 만이 실행 가능함을 보여주기에 충분히 연구되었습니다. 슬로우 푸시 기술을 사용하면 접근 방식의 효율성과 의도하지 않은 결과를 심각하게 고려해야합니다. 가속도가 매우 작기 때문에 간과 된 물리적 현상이나 효율성 손실이 실제 효과를 크게 바꿀 수 있습니다.

자연 효과의 향상

자연 효과의 향상을 포함하는이 접근법에서, 자연적인 추진력의 원천은 일반적으로 NEO를 가속화하는 데 사용되는 광자 압력 또는 태양 에너지의 사용입니다.NEO의 열 반응 또는 반사율을 변경하는 것은 그러한 기술 중 하나입니다.이 기술은 작은 NEO에 대해 순전히 중력 운동에서 약간의 편차를 생성하는 자연력을 수정하기 때문입니다. 이러한 기술의 주요 단점은 신체에 적용 할 수있는 정확성과 예측 가능성이 없다는 것입니다. 이러한 부족으로 인해 보수적 인 접근 방식은 큰 요인에 의한 과잉 보상이 필요합니다. 이러한 접근 방식을 사용하여 가능한 가속 수준을 제한하는 한 가지 간단한 방법은 충돌하는 태양 복사 압력이 NEO에 유도 할 수있는 최대 가속도를 추정하는 것입니다.이 자연 가속도의 일부만 궤도를 수정하는 데 사용할 수 있다는 사실을 깨달았습니다. 밀도가 입방 센티미터 당 2g (g / cm 3) 인 소행성의 경우, 직경 2km 소행성의 총 태양 복사압은 태양으로부터 1AU에서 2 ~ 10 배 및 15km / s의 가속을 유도합니다. 2 (초당 킬로미터 제곱에 6.7과 곱하기 10 1 2를 곱하여 10 제곱 당 15,000 킬로미터 단위로 표현합니다. 여기서 15,000은 지구가 누락 된 경우 안전 여유를 제공하기에 충분한 2 & frac12 지구 반경입니다.) 지름 0.2km의 소행성은이 가속도의 10 배를 가지고 있습니다. 이 압력의 일부만 유용한 트랙을 따라 가속 할 수 있기 때문에 지구를 안전하게 놓칠 수있을만큼 소행성 위치를 이동하는 데 걸리는 시간이 매우 길어집니다 (직경 0.2km NEO의 경우 수세기). NEO에 대한 열 효과로 인한 자연 가속은이 상한의 작은 부분이지만 향상을 사용하는 데있어 효율성도 마찬가지입니다.

표면 재료의 향상된 증발

자연 효과의 향상과 관련된 다른 접근 방식은 NEO 표면에 태양 에너지를 집중시켜 기화를 일으켜 NEO 표면에서 혼합 증기와 암석 파편을 만들어 반응에 의해 신체를 가속화하는 것입니다. 제트기의 힘에. 이 과정은 혜성에서 자연스럽게 작동하며, 매우 휘발성 혜성의 궤도는 표면에서 배출되는 가스에 대한 반응으로 인해 태양에 접근 할 때마다 바뀝니다. 표면 암석을 가열하여 증발하는 데 걸리는 시간이 짧을 수 있기 때문에 (수십 초) NEO 회전은 문제가되지 않습니다. NEO가 햇빛이 집중되는 지점 아래에서 회전 할 때 제트의 근원은 단순히 표면 위를 추적합니다. NEO와의 물리적 연결이 필요하지 않으며 가속도가 낮기 때문에 바이너리 NEO 시스템이 분산되지 않습니다. 증발에 대한 주요 요구 사항은 햇빛을 집중시키는 대형 태양열 집열기입니다. 예를 들어이 수집기는 가볍고 팽창 가능한 포물선 거울과 직사광선을 일련의 렌즈 또는 거울에 사용하여 결국 NEO 표면에 빛을 집중시킬 수 있습니다. 태양열 집열기의 직경이 NEO의 크기로 확장 될 수있는 한 (가속도는 NEO의 질량과 집열기 직경의 제곱의 역수로 확장 됨) 이론적으로 직경이 몇 킬로미터에 이르는 NEO의 궤도는 가능합니다. , 매우 큰 수집기 시스템에 의해 충분히 변경됩니다. 그러나 이러한 시스템은 아직 입증되지 않았습니다. 태양 에너지는 많은 수의 작은 포물선 거울에 의해 수집 될 수도 있습니다.

하나의 큰 것보다. 이러한 의미에서 태양열 집열기 시스템은 모듈 식이며 확장 가능한 것으로 간주 될 수 있습니다. 이 유형의 시스템에 대해 알려지지 않은 한 가지 주요 사항은 증발 된 암석 물질이 광학 시스템의 일부에 응축되어 오염되는 것을 방지하는 방법입니다. 이 기술은 잠재적으로 가장 강력한 슬로우-푸시 접근 방식 일 수 있지만 NEO의 특성과 제어 가능성에 대한 의존성 (예 : 향상된 증발은 NEO의 회전 상태를 크게 변경할 수 있음)을 준비하기 전에 훨씬 더 많은 연구가 필요합니다. 사용하다. 최근 연구 (Kahle et al., 2006)에 따르면 일부 광학 요소는 최소한 일부 설계에서는 극심한 가열로 인해 몇 분 이상 지속되지 않습니다. 따라서이 기술은 매우 작은 속도 변경이 필요한 NEO에 사용하도록 제한 될 수 있습니다. & lt0.초당 1 밀리미터.

접촉력의 적용

접촉력을 포함하는 접근 방식에서는 NEO에 대한 기계적 연결이 가정되고이 연결을 통해 힘이 신체에 적용됩니다. 초기 개념은 작지만 일관된 힘을 가하여 훨씬 더 큰 배를 움직이는 예인선과 유사하게 "ldquotugboat"rdquo 우주선이 NEO를 물리적으로 밀어 붙이는 것이 었습니다. 또한이 맥락에는 NEO에서 추진제로서 질량을 방출하기 위해 표면에 배치되어야하는 메커니즘이 필요한 & ldquomass driver & rdquo가 있습니다. 이러한 접근 방식의 복잡한 요인 중 하나는 힘을 효율적으로 전달하기 위해 NEO 회전을 처리해야한다는 것입니다. 신체의 회전 상태는 자주 변경되어야합니다. 이러한 접근 방식은 일반적으로 소형 바디 표면 및 하위 표면에 대한 기계적 및 물리적 이해가 부족하다는 점을 감안할 때 일반적으로 실행 가능한 것으로 간주되지 않습니다. 이러한 측면에 대한 추가 정보를 얻으면 표면 결합 장치를 견고하게 설계하고이를 통해 유지할 수있는 힘의 수준을 이해할 수 있습니다. 그 전까지는 이러한 기술을 적용 할 때의 불확실성이 너무 커서 자신있게 사용할 수있을만큼 너무 큽니다.

중력의 적용

중력을 사용하는 것은 질량을 제외하고 NEO의 물리적 특성과 거의 독립적 인 유일한 방법입니다 (Lu and Love, 2005 Fahnestock and Broschart, 2009 Fahnestock and Scheeres, 2008 Wie, 2008 Yeomans et al., 2008), 기술 준비 수준이 가장 높은 슬로우 풀 방식입니다. 물리학은 매우 간단합니다. & mdasha & ldquogravity-tractor & rdquo 우주선은 NEO에 매우 근접하여 두 몸체 사이에 상당한 중력 인력을 생성합니다. 힘은 동일하고 반대이지만 질량 불균형으로 인해 가속도는 상당히 다릅니다. 10 톤 우주선이 1km 직경의 NEO에서 유도 할 수있는 최대 가속도는 7 & times 10 & minus16 km / s 2 정도로 매우 작지만 100에 대해 7 & times 10 & minus14 km / s 2입니다. 동일한 NEO 모양의 경우 중력 트랙터가 더 작은 NEO에 10 배 더 가깝게 배치 될 수 있기 때문에 동일한 밀도의 NEO. 이 힘은 NEO & rsquos 열복사 (Yarkovsky 효과로 알려짐)의 비대칭에서 가능한 최대 가속도보다 다소 큽니다. 그것은 작고 자연적인 힘을 이해해야 함을 나타냅니다. 우주선은 중력이 NEO와의 연결을 제공하기 때문에 추진체가 NEO 표면에 착륙하지 않고 소행성에 대해 고정 된 위치를 유지하기 위해 추진합니다. 이러한 방식으로 우주선 방향으로 NEO에 작용하는 일정한 힘이 시스템 질량 중심이 우주선의 인력에 의해 NEO에 유도 된 가속도와 동일한 순 가속도를 경험합니다.

이 접근법에 대한 자세한 시뮬레이션은 단일 소행성과 이원 소행성 모두의 이동을 고려하여 수행되었습니다. 중력-트랙터 접근 방식의 주요 장점 중 하나는 우주선을 NEO 표면에 물리적으로 부착 할 필요가 없다는 것입니다. 또한 우주선이 높은 정확도로 잘 장비되고 추적 될 수 있기 때문에 궤도 변화의 정밀도가 상당히 높을 수 있습니다. 마지막으로,이 접근 방식에 대한 기술은 잘 알려져 있으며 추가 과학 연구 없이도 구현할 수 있으므로이 접근 방식의 기술 시연은 현재 기술로 실현 가능합니다. 주된주의 사항은 우주선 추진 시스템이 10 년 이상 안정적으로 작동해야한다는 것입니다.

그러나 달성 가능한 가속도는 매우 낮습니다. 위원회는 NEO에 대한 궤도가 잘 결정된 충분한 여유 공간으로 15,000km (지구 지름이 1 개 이상)만큼 변위를 고려합니다. 긴 경고 시간 (약 40 년) 동안 우주선을 설계, 제작 및 발사하고 NEO로 이동하는 데 10 년이 채 걸리지 않은 다음 10 년이 지나면 20 년 이상이 소요될 수 있습니다.

최대 약 100 미터 직경의 모든 NEO에 대한 모니터링. (연료 및 수명 제한을 극복하기 위해) 후속 중력 트랙터를 출시하면 30 년 동안 추진할 수 있고 제한 크기를 1.5 ~ 2 배로 늘릴 수 있습니다. 아마도 10 % 미만인 일부 NEO는 통과 할 수있는 궤적을 가지고 있습니다. 지구 근처의 작은 공간 영역은 열쇠 구멍이라고 불리며, 지구의 중력이 NEO 궤도를 변화시켜 NEO가 미래의 접근 방식에서 지구를 강타 할 수 있도록합니다. 필요한 궤도 변화가 훨씬 더 작기 때문에 이러한 열쇠 구멍 중 하나를 놓치도록 NEO의 궤도를 변경할 수 있습니다. 다양한 키홀 크기 (직경 수백 미터에서 수백 킬로미터) 때문에이 틈새 시장에서 NEO의 크기를 제한하는 것은 비현실적입니다.

슬로우-푸시-풀 완화 기법의 적용 가능성

충격이 가용되기까지 매우 긴 경고 시간이없는 한, 느린 푸시 풀 기술의 실제 적용은 열쇠 구멍을 통과 할 것으로 예상되는 NEO와 민방위만으로 충분할 수있는 한계에 가까운 작은 NEO로 제한됩니다. NEO를 우회하려는 모든 시도와 마찬가지로 긴 경고 시간은 일반적으로 NEO가 영향을 미칠 궤도에 있는지 여부에 대한 상당한 불확실성을 의미하며 한편으로는 긴 경고 시간이 다른 한편으로는 정치적 우유부단으로 이어질 수 있으며 느린 푸시 기술은 다른 방법으로 궤도를 크게 변경 한 후 결과를 정제하는 데 이상적이며 NEO가 열쇠 구멍을 통과하는 것을 방지하는 데 적합합니다. 잘 알려진 소행성 Apophis는 열쇠 구멍 근처를 지나가는 물체 중 하나이며, 예를 들어 중력 트랙터를 사용하여 천천히 밀거나 당기는 데 적합한 표적이 될 수 있습니다. 그러나 Apophis가 지구에 영향을 미칠 확률은 이제 너무 낮아 현재로서는 완화가 필요하지 않은 것으로 보입니다.

발견 : 슬로우-푸시-풀 기술은 가장 정확하게 제어 할 수 있으며 수십 년간의 사전 경고와 함께 작은 NEO의 궤도 (직경 10 미터 ~ 약 100 미터) 약간 더 큰 NEO (직경 수백 미터)의 경우 NEO가 충격 궤적에 놓을 열쇠 구멍을 통과합니다. 슬로우-푸시-풀 기술 중 중력 트랙터는 NEO의 특성 변화에 가장 독립적 인 것으로 보입니다. 기술 준비 상태에 가장 가깝습니다.

운동 학적 영향 방법

운동 적 영향과 그 사용에 대한 설명

운동 충격 완화는 대형 우주선 (& ldquoimpactor & rdquo)이 위험한 물체에 하나 이상의 초고속 (일반적으로 약 5km / s 이상) 충격을 사용합니다. 이러한 영향은 위험 물체의 속도를 약간 변경하여 위험 물체에 대한 새로운 궤도를 만들어 지구를 놓칠 수 있습니다. 이 방법은 직경이 최대 약 0.5km 인 NEO에 상대적으로 간단하고 효과적이며 적당한 하드웨어 및 제어 개발을 고려할 때 현재 기능 내에 있습니다. 이 방법은 경고 시간이 몇 년 이상인 경우 방금 표시된 크기 범위의 위험 물체를 완화하기 위해 선택하는 방법 일 것입니다.

이 접근 방식에서는 우주선이 위험 물체에 '들어갈 수'있거나 위험 물체가 우주선에 충돌 할 수있는 상대 속도 만 관련됩니다. 달성 가능한 상대 속도는 NEO 궤도의 세부 사항에 따라 크게 다르지만이 방법 및 기타 방법에 영향을 미치는 다른 매개 변수의 가변성과 달리 특정 NEO의 궤도는 다양한 우주선 궤적을 연구 할 수있는 충분한 정확도로 알려집니다. 조우시 최적의 방향으로 최대 상대 속도를 달성하기위한 관점 (궤적에 대한 이후 논의 참조). 2006 년 NASA & rsquos Deep Impact 임무는이 원리를 입증했지만 더 큰 몸체 (직경 6km)에 더 작은 임팩터를 장착했습니다. 그 영향은 10km / s 였고위원회는 효과를 추정하기 위해 그 값을 채택 할 것이지만 현재 능력의 경우 NEO의 다른 궤도로 인한 상대 속도 범위는 몇 개에서 몇 개까지있을 가능성이 높습니다. 초당 수십 킬로미터.

우주선의 움직임을 NEO의 움직임으로 전달하는 데 중요한 물리적 매개 변수가 있습니다. 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다. &베타. 임팩터가 단순히 NEO에 흡수되면

임팩터는 NEO로 전달되어 NEO 질량 대 임팩터 질량의 비율로 나눈 두 가지의 상대 속도 인 NEO의 속도가 변경됩니다. 재료가 NEO에서 배출되면 효과가 향상됩니다. &베타 1에서 10 사이 일 가능성이 있습니다. (& ldquopathological & rdquo 사례에서와 같이 앞으로 배출되는 재료의 경우, &베타 1보다 작을 수 있습니다.) &베타 상대 속도에 따라 증가 할 가능성이 있지만이 효과는 자세히 연구되지 않았습니다. 위원회는 &베타 위에서 언급 한 재료의 차이로 인해 NEO의 밀도와 상관 관계가있을 수 있으며, 다공성 NEO의 경우 낮음 (1-2), 단단하고 암석 NEO의 경우 높음 (5 이상)입니다. NEO & rsquos 궤적 변경의 효율성은 &베타 뿐만 아니라 NEO의 모양 (분출 방향에 영향을 미침)과 NEO의 움직임에 대한 우주선의 움직임의 방향에도 영향을 미칩니다. 이 장의 뒷부분에서 볼 수 있듯이 요격 궤적은 궤도에 대한 효과적인 변화의 감소가 크지 않은 경우가 많지만 주어진 경우를 자세히 분석해야합니다.

운동 학적 충격으로부터 NEO의 순간적인 속도 변화는 다음과 같이 주어진다.

어디 미디엄미디엄 임팩터와 NEO의 질량입니다. 상대 속도이고 &베타 1보다 크거나 같다 (Melosh et al., 1994). 이 방정식은 질량을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 미디엄 그림 5.1과 같이 NEO 직경과 상대 속도의 함수로 NEO의 속도를 1cm / s 씩 변경하는 데 필요한 임팩터의 이 그림은 다음에 대한 추정치를 사용합니다. &베타 (1 ~ 5) Holsapple (2009)에 의해 주어진 충격 속도의 함수. 필요한 질량은 지구 요격 시간이 감소함에 따라 증가합니다.

극단적 인 예로서 &베타 50km / s로 충돌하는 단일 10 톤 우주선을 사용하면 밀도가 3g / cm3 인 700m 직경의 NEO가 1cm / s만큼 편향 될 수 있습니다. 이 경우 3 번의 충격으로 직경 1km의 몸체를 편향시킬 수 있습니다. 슬로우-푸시-풀 방식과 비교할 때, 1cm / s의 충동 적 변화는 10 년 후 물체를 15,000km 이동시키는 것과 비슷합니다. 그러나 더 많은 다공성 NEO 바디와 일치하는보다 보수적 인 예를 들어, &베타 팩터는 단지 단일성이고, 질량 밀도는 1.5g / cm3이며, 훨씬 낮은 충격 속도 5km / s에서 10 톤 질량은 충돌을 피하기에 충분할 정도로 직경이 180m 인 NEO의 궤도를 변경할 수 있습니다. 모든 경우 10 그러한 영향은 400 미터 직경의 물체에 필요합니다. 완화가 개입되지 않은 경우 다른 임무 설계는 우주선 질량, 충돌 속도 및 요격에서 지구와 충돌하는 시간까지의 시간을 교환 할 수 있습니다.

주어진 NEO를 가로 채려면 궤도에 대한 정확한 정보가 필요하며, 이는 임무 설계에 한계를 설정합니다. 이러한 한계는 표 5.3에 설명되어 있으며, 궤도 속도가 1cm / s로 변경 될 수있는 NEO의 신체 크기를 보여줍니다. 이 표는 5, 10, 20km / s의 세 가지 다른 요격 속도로 5 톤 (현재) 또는 50 톤 (미래)의 페이로드 질량을 가정하여 6 개의 대표적인 사례를 취합니다. 이러한 경우는 두 가지 유형의 NEO 구성으로 교차됩니다. (1) 밀도가 1.9 g / cm 3 인 다소 다공성 인 몸체 및 (2) 밀도가 3.0 g / cm 3 인 암석 몸체.

요약

운동 충격 방법은 비교적 견고하며 적당한 엔지니어링 개발과 함께 사용할 수 있습니다. 주요 불확실성은 &베타 상대적으로 알려지지 않았지만, 단결의 하한이 확고하며, 물질이 거의 또는 전혀 배출되지 않는 고 다공성 NEO에 적용 가능합니다. ESA (European Space Agency) Don Quijote 개념에 기반한 임무는 특히 불확실성이 가장 큰 고 충격 속도 및 고 다공체에 대한 불확실성을 감소시킵니다.

또한 높은 상대 속도로 작은 NEO를 공격 할 수있는 능력에 대한 중요한 질문이 해결되어야합니다. 이러한 고려 사항은 운동 영향이 효과적 일 수있는 요격 속도를 제한 할 수 있습니다. NEO의 부주의 한 중단 가능성과 그에 따른 결과에 대해서도 추가 연구가 필요합니다. 이러한 요구는 6 장에서 더 자세히 고려됩니다.

중력 트랙터에 대해 논의 된 것과 동일한 40 년의 경고 시간으로, 10 톤 충격기 시리즈 10 개를 발사하여 충돌 30 년 전, 직경이 & frac34km 정도이고 직경이 훨씬 더 큰 NEO를 발사 할 수 있습니다. 초 저밀도 NEO의 경우 1km 이상입니다. 10 년의 경고 시간과 4 년 또는 5 년 내에 10 대의 우주선을 발사하는 충돌 프로그램의 경우 충돌을 방지 할 수 있습니다.

그림 5.1 충격 속도의 함수 및 크기에 따라 직접 충격을 통해 필요한 속도 변화 (cm / s) 단위당 지구 근방 물체 (NEO)의 궤도를 변경하는 데 필요한 예상 질량 (kg) 시체. 예를 들어, 20km / s에서 충돌하는 밀도 3g / cm3의 200m 직경 바디의 1cm / s 속도 증분에는 10 3kg 또는 1 톤의 충격기 질량이 필요합니다. 0.1cm / s의 변화 속도에는 0.1 톤의 임팩터가 필요합니다. 저밀도 다공체가 저 충격 속도에서 충격 체 질량을 덜 필요로하는 이유는 동일한 직경의 비 다공체보다 질량이 적기 때문입니다. 그러나 다공체는 더 높은 충격 속도에서 암반 체가 갖는 큰 운동량 곱셈을 갖지 않으므로 비 다공성 암석 체는 더 적은 충격 질량을 필요로합니다. 이 그림은 다음에 대한 추정치를 사용합니다. &베타 (1 ~ 5) Holsapple (2009)에 의해 주어진 충격 속도의 함수.

표 5.3 단일 충격으로 궤도 속도가 초당 1 센티미터 (cm / s) 씩 변경 될 수있는 근 지구 ​​물체의 크기 (NEO 직경 (미터))

밀도 = 1.9g / cm 3 인 경우 NEO 직경

밀도 = 3.0 g / cm 3 인 경우 NEO 직경

참고 : 1cm / s는 NEO를 궤도를 따라 10 년 동안 15,000km만큼 변위시키는 데 필요한 속도 변화의 순서입니다. 이러한 표 형식 값은 요인 값에 대한 매우 제한된 데이터를 기반으로합니다. &베타 Holsapple (2009)의 스케일링 이론을 사용하여 더 큰 속도로 외삽합니다. 현재 5 톤 적재가 가능하며 50 톤 적재 케이스는 계획된 Ares화물 차량을 기반으로합니다.달성 가능한 요격 속도는 NEO의 궤도 매개 변수에 따라 달라지며 타겟팅 및 요격 기능에 의해 제한 될 수 있습니다.

중력 트랙터가 장착 된 & frac12km 직경의 NEO는 Ares 카고 런처와 같은 새로운 헤비 리프트 런처를 통해 5 배 더 큰 임팩터를 제공 할 수 있습니다. 다중 임팩터는 무작위 장애에 대한 견고 함과 영향 수를 다양 화하여 결과를 미세 조정할 수있는 기회를 제공합니다. 발견 후 6 개월 이내에 발사 될 수있는 하나의 임팩터조차도 1의 경고 시간으로 민방위 완화 전용 상한에 가까운 크기 인 100m 직경의 NEO의 궤도를 변경할 수 있습니다. 2 년.

발견 : 운동 충격기는 중간 크기의 NEO (많은 수십 년의 사전 경고와 함께 직경 수백 미터에서 1km). 개념은 그러나 그 결과는 NEO의 특성에 민감하며 추가 연구가 필요합니다.

핵 방법

핵폭발 물은 잘 특성화 된 출력을 가진 성숙한 기술을 구성합니다. 그것들은 가장 질량 효율적인 에너지 수송 방법을 대표하며 NEO 완화를위한 옵션으로 고려되어야합니다. 핵 폭약은 충격에 걸리는 시간이 짧거나 (수년에서 수개월) 다른 방법이 실패하고 시간이 부족한 경우 대형 NEO (직경 500m 이상)에 대한 유일한 옵션을 제공합니다. 핵폭발 물의 광범위한 테스트 기록은 맞춤형 출력 (원하는 x 선, 중성자 또는 감마선의 혼합물)을 제공하는 입증 된 능력과 약 100 톤에서 수 메가톤의 TNT 등가 에너지 (부록 E 참조)를 제공 할 수 있음을 보여줍니다. . 이 테스트 내역과 함께 충격 생성 및 크레이터 링을 포함하여 표면 및 지하 폭발의 영향에 대한 풍부한 데이터가 있습니다.

NEO의 주어진 질량에 대해 NEO 위협을 줄이거 나 제거하기 위해 핵폭발을 사용하는 다양한 방법이 제안되었으며, 경고 시간은 그중에서 선택하는 주요 기준입니다. 수십 년간의 경고와 함께 필요한 속도 변화 (& DeltaV) 폭발에서 초당 밀리미터에서 1 센티미터이며 직경이 몇 킬로미터 인 NEO를 만날 수 있습니다. 이 값의 범위는 중간에서 큰 (직경 500 ~ 1,000m) 바디에서 25 ~ 50cm / s의 탈출 속도보다 훨씬 작으므로, 이렇게 작은 크기라고 가정하는 것이 합리적입니다. & DeltaV 대상의 조각화 또는 과도한 분출 (즉, 물체에서 떨어진 파편)을 유발하지 않습니다. 이 기대는 여기에 제시된 유체 역학적 시뮬레이션에서 충족되며, 이는 핵 폭발이 제공 할 수 있음을 보여줍니다. & DeltaV 0.7 ~ 2.4cm / s, 1 톤 미만의 페이로드 질량 (핵 장치 퓨즈 및 환경 누에 고치 포함). 지상 환경에서와 같이 표면 밀도가있는 NEO 모델에서 거의 98 %의 신체가 자신의 약한 중력만을 통해 단일 물체로 묶여 있습니다. 적은 양의 분출물은 수십 년에 걸쳐 확장되어 저밀도 파편의 큰 구름을 형성하여 10 4 ~ 10 5의 또 다른 요인으로 위협을 줄입니다. 분출 량은 표면 다공성에 따라 다릅니다. 운동 충격의 경우와 마찬가지로 분 산성이있는 저밀도 표면은 분출 량을 줄여 주므로 & DeltaV.

또는 예상되는 영향에 대한 시간이 짧으면 (즉, 수십 년이 아닌 몇 년) 충분한 적용이 불가능할 수 있습니다. & DeltaV 조각화가 없지만 제한 요소는 조립 및 출시입니다. 새 퓨즈 (즉, 지상 용으로 설계되지 않은 퓨즈)와 새 컨테이너가있는 핵 패키지에는 길이가 약 1m, 지름이 35cm이고 질량이 220kg 미만인 실린더가 필요합니다. 이러한 장치를 로켓 시스템에 통합하기위한 가장 긴 리드 타임 항목은 NEO와 거의 충돌하는 우주선 속도에 필요한 타이밍 제약으로 작동 할 수있는 장치와 융합 시스템을 전달하기위한 컨테이너의 개발입니다. 핵 버스의 사양은 운동 임팩터 임무의 사양과 동일 할 수 있지만 1 년 이내에 부스터 로켓과 핵 패키지를 구성하고 통합하는 것은 매우 어려울 것입니다. 위험한 NEO를 발견하기 전에 이러한 중요한 구성 요소를 설계하고 테스트하여 행동 결정과 출시 사이의이 '대기 시간'을 극적으로 (아마도 100 배 정도) 줄일 수 있습니다.

모델과 불확실성

원자력 출력은 테스트를 통해 잘 결정됩니다. 운동 임팩터와 마찬가지로, 사용시 가장 큰 불확실성은 NEO 반응 및 특히 저밀도 재료를 통한 충격 전파 및 다양한 NEO 구조 및 충돌시 거동에 대한 현재 이해와 관련된 불확실성에 있습니다. 예를 들어 보겠습니다. 소행성 이토 카와는 많은 소행성과 마찬가지로 잔해로 약하게 구성되어있는 것으로 보입니다.

중력에 의해 결합됩니다. 벌크 밀도는 약 2g / cm3 (Abe et al., 2006), 즉 40 %에 가까운 다공성을 갖는 것으로 밝혀졌습니다. Eros와 같은 일부 소행성은 고체에 가까운 밀도를 가지지 만 아마도 심하게 부서 질 수 있습니다 (Britt et al., 2002). 그러나 & ldquo2001 0E84& rdquo는 매우 빠르게 회전하는 큰 (약 1km 직경) 몸체로 매우 강해야하며 따라서 다공성이 아닙니다. & ldquo (6187) 1986 DA & rdquo는 본질적으로 단단한 철 NEO입니다. 1 다른 알려진 빠른 회 전체는 모두 작습니다 (직경 200 미터 미만). 소행성 Mathilde와 같은 저밀도 물체도 있는데, 그 위에 관측 된 분화구는 더 큰 효율적인 충격 분산을 가진 매우 다공성 표면을 암시합니다. 혜성 핵의 부피 밀도는 1 g / cm 3 미만일 가능성이 높습니다.

NEO는 다양한 모양, 크기 및 밀도를 가지고 있습니다. 알려진 소행성의 벌크 밀도는 핵 효과 시뮬레이션에 사용 된 재료의 밀도와 비슷합니다 (예 : 자갈 & asymp 1.5 g / cm 3 및 모래 & asymp 1.9 g / cm 3). 여기에서 논의 된 정교한 컴퓨터 시뮬레이션은 가능한 많은 구조 중 하나 인 1.91g / cm의 250m 두께 표면층으로 둘러싸인 2.63g / cm3의 고밀도 코어를 가진 1km 직경 구조를 모델링하는 데 사용되었습니다. 삼 .

실험 결과는 높은 다공성이 충격을받은 재료의 충격 강도와 반발을 크게 감소시킬 수 있음을 나타냅니다 (Holsapple, 2004). 다공성 표면에 결합 된 주어진 에너지로부터의 임펄스는 비 다공성 고체에 대한 것보다 낮으며 방출이 감소합니다. 다공체에 대한 충격 효과를 결정하려면 완전하고 적절한 분쇄 모델이 필요합니다. 고 다공성 소산 표면은 핵폭발 물과 운동 충격기 모두에 대해 정량적으로 유사한 불확실성을 초래하며, 소행성 구조를 연구하는 충격기 임무는 두 접근법 모두에 유용한 데이터를 제공 할 것입니다.

아래에 설명 된 시뮬레이션에서 연구 된 제한된 조건 세트는 NEO 궤도 변화에 대한 핵 폭발의 적용을 이해하기 위해 중요한 물리적 특성의 불확실성을 조사하기 시작합니다. 그것들은 완전하지 않으며 모양, 회전 및 구조의 효과에 대해 배울 것이 훨씬 더 많습니다. 직경이 10km 이상인 NEO를 제외하고는 일반적으로 핵폭발이 충분히 큰 것을 제공 할 수 있습니다. & DeltaV, 재료 손실이 거의없고 본질적으로 조각화의 위험이 없습니다.

수십 년 동안의 스탠드 오프 버스트

핵 교착 상태 시나리오에서 핵 폭발물의 짧은 에너지 폭발은 NEO & rsquos 표면의 얇은 층을 강하게 가열하는 데 사용됩니다. 이 층이 NEO에서 멀어짐에 따라 NEO의 본체는 반대 방향으로 반동하고 NEO의이 'ldquoback 반응'이 충분히 크면 NEO의 경로가 지구와의 충돌을 피하기 위해 변경됩니다. 우주에서 핵폭발은 대부분의 에너지를 X 선과 감마선 또는 빠르게 움직이는 중성자로 방출합니다. 중성자에 대한 X 선의 비율은 폭발에서 우세한 핵 반응의 함수입니다. 주어진 수율에 대해 융합 반응은 핵분열 폭발물보다 더 많은 중성자를 생성합니다. 중성자는 X 선보다 NEO 표면으로 약 1,000 배 더 깊이 침투하여 더 많은 양의 물질을 가열 할 수있어 더 많은 질량이 탈출 속도 이상으로 방출되기 때문에 더 강한 충격을주기 때문에 스탠드 오프 시나리오에 이점을 제공합니다. 중성자 침투는 주기율표에서 탄소와 철 사이의 원자에 대한 NEO의 구성과 거의 독립적입니다. 수화 미네랄이 함유 된 혜성 또는 소행성에서와 같이 표면에있는 다량의 수소는 중성자 침투를 더욱 강력하게 제한합니다.

대립 핵폭발에 의해 가열되는 NEO 표면의 면적은 소행성과 폭발 지점 사이의 거리에 따라 달라지며 침투 깊이는 표면과 폭발 지점 사이의 거리에 따라 달라집니다. 따라서 표면에 가까운 폭발은 폭발에 가까운 작은 영역 만 가열하는 반면, 더 먼 거리의 폭발은 소행성의 더 넓은 영역에 에너지를 퍼뜨립니다. 중성자는 폭발 아래에서 수직으로 가장 깊숙이 침투하며 거리가 증가하기 때문에 다른 곳에서는 덜 깊숙이 침투합니다.

화강암에 입사하는 에너지 중성자에 대한 상세한 시뮬레이션 (Bedrossian, 2004)은 입사 에너지의 70 % 이상이 화강암에 퇴적되었음을 발견했습니다 (효율적인 퇴적). 입사 에너지의 30 % 이상이 약 15cm 깊이에 축적되었습니다. 암석을 고온 (10,000 켈빈 이상) 플라즈마로 변환하는 데 필요한 에너지는 높습니다. 10 킬로톤의 TNT는 약 4,000 톤의 표면 물질을 2km / s 이상의 속도로 팽창하는 플라즈마로 변환합니다 (Dearborn, 2004). 증착의 높은 효율과 중성자의 상대적으로 깊은 침투는 필요한 중성자 수율을 거의 100 킬로톤에 가까운 TNT로 감소시킵니다. 고 융합

& ldquo2001 0E84 & rdquo 및 & ldquo (6187) 1986 DA & rdquo는 아직 이름이 지정되지 않은 특정 소행성에 대한 카탈로그 식별입니다.

Plowshares 프로그램 (산업용 핵폭탄 사용 가능성을 조사한 활동)에서 장치를 테스트했으며 1962 년 7 월 세단 핵 테스트는 70 % 이상의 융합이었습니다 (DOE, 2000 참조). 충분한 경고 시간을 사용할 수있는 경우 테스트 된 설계에서 주로 융합 장치를 선택하고 최신 안전 및 보안 기능으로 제작할 수 있습니다.

스탠드 오프 핵폭발의 작용을 이해하고 & DeltaV Mitigation Panel (David S.P. Dearborn, Lawrence Livermore National Laboratory)의 일원 인 Capability는 1.91 ~ 1.31 g / cm 3 밀도의 균일 한 직경 1km NEO에 대한 핵 격리 폭발의 효과를 시뮬레이션했습니다. NEO & rsquos 표면에서 약 150m 위의 스탠드 오프 버스트의 수치 모델에서, 버스트 후 약 40 초 후에 NEO & rsquos 속도 변화는 2.2 ~ 2.4cm / s 범위였습니다. 각 NEO의 약 97.5 %가 손상되지 않았으며 (NEO는 중력에 의해서만 결합되었으며 인장 강도가 없음), 몸을 통과 한 충격파에 대한 반동에 의해 질량의 약 2.5 %가 탈출 속도보다 더 빠르게 분출되었습니다. 가열 된 물질의 방출에 대한 반응. NEO의 다공성이 높을수록 더 많은 에너지가 소모되어 배출량과 속도 변화가 줄어 듭니다. 다공성 NEO의 최소 속도 변화는 완전히 기화 된 물질의 양에 의해 제어됩니다. 이 모델에서이 최소 & DeltaV 중성자 출력이 강한 폭발의 경우 약 0.8cm / s입니다. 이 작업은 예비 작업이며 결과는 수행 할 수있는 작업의 규모 만 제공합니다. NEO는위원회가이 시뮬레이션에 포함시킬 수있는 것보다 더 많은 크기, 모양 및 구조로 제공됩니다.

스탠드 오프 버스트는 일반적으로 핵 옵션 중에서 선호되는 접근 방식으로 간주됩니다. 한 가지 분명한 이점은 표면 또는 얕은 지하 전달에 필요할 수있는 낮은 접근 속도로 기동 할 필요가 없다는 것입니다. 높은 융합 대 핵분열 비율과 관련된 중성자 출력은 더 깊은 중성자 침투 (더 많은 임펄스), 높은 결합 효율 및 NEO 구성에 대한 무감각을 포함하여 많은 이점을 가지고 있습니다.

수십 년에 걸친 소규모 표면 폭발

Ahrens와 Harris (1992, 1994)는 표면 또는 표면 근처 핵폭발 사용을 제안했습니다. NASA & rsquos 2006 연구는 NEO & rsquos 표면에서 하나 이상의 subkiloton 핵폭발 물의 폭발을 제안했습니다 (NASA PA & ampE, 2006). 이 접근법에서 폭발물의 수율은 안정적이고 잘 결정되어야합니다. 100 킬로톤에서 0.5 킬로톤 수율 불확도의 영향은 무시할 수 있지만 전체 수율이 0.5 킬로톤 인 경우에는 그렇지 않습니다. 테스트 기반은 100 톤과 1 킬로톤 사이의 불확실성을 무시할 수있는 효과적인 생산량을 보장하지만 더 작은 생산량에 대해서는 그렇지 않습니다. 위원회는 폭발물을 이식하는 랑데뷰 임무가 표면 바로 위에 더 큰 폭발물 패키지를 전달하는 것보다 훨씬 어려울 수 있다고 지적합니다.

그림 5.2에서 볼 수 있듯이 100 톤에서 500 톤 사이의 생산량은 적당한 양의 배출만으로 NEO 본체에 상당한 속도 증가를 제공합니다 (많은 양은 바람직하지 않음). 대부분의 분출 된 물질은 10m / s 이상의 속도를 가지며 1 ~ 2 년만에 많은 지구 반경에 퍼져 야합니다. 이 모델에서 예측 된 파편은 샘플 궤도를 따라 전파되지 않았지만 몇 년 후 위협 궤도에 남아있는 분출의 비율은 10 & minus4 이하일 것입니다. 스탠드 오프 시뮬레이션과 마찬가지로, 다공성이 매우 높은 더 분 산성 표면의 향후 모델링은 더 낮은 & DeltaV 그리고 더 적은 배출.

시뮬레이션에 사용 된 깊이까지 핵 폭발물을 전달하는 것은 현재의 지구 침투 기술로 달성 할 수 있지만, 랑데부 임무와 동등한 접근 속도가 필요합니다. Flyby 속도는 랑데뷰보다 약간 더 높은 수율의 폭발물과 목표물과의 접촉시 점화되는 퓨즈와 함께 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식에 필요한 계산은 간단하지만 고속에서 작동하려면 전류 퓨즈를 업그레이드해야합니다.

결론

핵 폭발물은 잠재적 인 NEO 영향에 대해 상당한 보호를 제공 할 수 있습니다. 이것은 경고 시간이 10 년 미만인 대형 위험물 (직경 500 미터 초과) 또는 경고 시간이 수십 년인 더 큰 물체 (직경 1 킬로미터 초과)의 충격을 방지하는 유일한 수단 일 수 있습니다. 이러한 대형 물체에 대한 수십 년의 경고와 함께 선호되는 접근 방식은 스탠드 오프 폭발을 사용합니다. 중성자 출력은 에너지 커플 링이 NEO의 표면 구성과 밀도에 상대적으로 둔감하기 때문에 특정 이점이 있습니다 (Dearborn, 2004). 시뮬레이션은 속도 변화 (& DeltaV) 2cm / s 정도의

그림 5.2 1km 직경의 지구 근방 물체 (NEO)에 대한 속도 변화 (파란색) 및 방출 된 질량 (빨간색) 대 신체에 축적 된 에너지로, 동등한 TNT의 킬로톤 단위로 측정됩니다.

중력 결합은 주로 NEO를 단일 몸체로 유지합니다. 체질량의 약 2 %가 분출되어 지구에 위협이되지 않을 정도로 낮은 밀도로 진화합니다. 매우 낮은 수율의 표면 폭발물은 또한 1cm / s 정도의 속도 변화에 대한 큰 가능성을 보여주었습니다. NEO 크기가 감소하고 핵폭발 물에 필요한 수율이 약 0.1 킬로톤까지 확장되는 테스트 체제 아래로 떨어지면 운동 학적 충격 접근 방식을 사용해야합니다.

핵 옵션이 상당한 완화 잠재력을 제공하지만, 일정 규모 이상의 NEO의 경우 테스트 된 핵 폭발물의 한계가 부적절해질 것입니다. 핵 비축량의 장치는 TNT의 메가톤에 해당하는 에너지 방출량을 갖지만, 직경이 약 10km보다 큰 NEO는 더 큰 폭발 에너지를 필요로 할 가능성이 높으며, 이는 장치가 테스트되거나 시뮬레이션되지 않은 체제입니다. 다공성 물질의 충격 분산을 모델링하는 것은 임팩터와 스탠드 오프 버스트 모두에 대한 주요 불확실성 인 것으로 보입니다. 이 불확실성은 저 중력 환경에서만 존재할 수있는 매우 낮은 밀도의 응집체를 가진 NEO의 경우 특히 그렇습니다. 현재 시뮬레이션은 구조, 모양 및 회전 상태의 범위의 영향을 조사하지 않았지만 현재 연구를 확장하기위한 국방 위협감 소국의 지원을 통해 이러한 시뮬레이션을 수행 할 수 있습니다. 현재 미국과 다른 여러 국가는 국방 목적으로 핵 비축과 인프라를 구축하기 위해 유지하고 있습니다. 이러한 비축량을 줄이기위한 노력은 계속되지만 수십 년 동안 존재할 것으로 보입니다. 국방 문제가 더 이상 적용되지 않을 때, 관련 정부는 맨해튼 프로젝트와 같은 노력에 대해 더 긴 응답 시간을 수용하거나 일부 독립 체가 인류가 대응할 수 있도록 소수의 핵폭발 패키지를 유지할 수 있도록 적절한 보호 장치를 개발할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 대량 멸종을 일으킬 수있는 NEO.

발견 : 임팩터로 보내지는 거대한 소 함대 (100 개 이상) 외에는 핵 폭발은 큰 NEO (직경이 더 큼)의 궤도를 변경하는 유일한 현재의 실용적인 수단입니다. 약 1km 이상). 핵 폭발은 또한 다소 작은 물체에 대한 백업 전략으로 남아 있습니다. 다른 방법이 실패한 경우. 경고 할 때 작은 개체를 처리하는 유일한 방법 일 수 있습니다. 시간은 짧지 만 이러한 경우에는 추가 연구가 필요합니다.

근거리 개체에 지불금 전달

포괄적 인 완화 전략의 핵심 요소는 랑데뷰 (예 : 특성화, 정확한 추적 장치 연결 또는 느린 푸시 풀 기술 적용)를 통해 위험한 NEO에 페이로드를 전달할 수있는 능력입니다. NEO) 또는 고속 접근 (예 : 운동 충격기를 전달하거나 궤도를 변경하기 위해 핵폭발 패키지를 전달하기 위해). NEO가 위험한 것으로 확인되고 영향을받을 시간이 결정되면 질문은 다음과 같습니다. 가능한 시간 내에 지구에 미치는 영향을 방지하는 데 기술적으로 성공할 수 있습니까? 위원회는 임무를 설계, 구축 및 시작하는 데 걸리는 시간이 일반적으로 10 년의 큰 부분 (반 이상)이지만 비용이 많이 드는 & ldquocrash 프로그램 & rdquo로 단축 될 수 있다고 지적합니다. 발사에서 NEO에 도착할 때까지의 시간이며 NEO & rsquos 궤도에 따라 다릅니다. 중력 트랙터 나 운동 임팩터에 의한 완화에 똑같이 중요한 두 번째 핵심 요소는 NEO에 전달할 수있는 질량의 양입니다. 이 섹션에서는 NEO에 대한 대량 배송 문제와 출시 후 NEO에 도달하는 시간에 대해 설명합니다. 충돌 프로그램 개발에 대한 논의는 공공 정책 분야에 맡겨져 있습니다.

그룹으로서의 NEO는 대략 1 년의 궤도주기를 갖는 거의 원형 궤도에서 논의가 장기간의 혜성을 무시한다면 1 년 미만에서 수십 년까지의주기를 갖는 매우 긴 궤도에 이르기까지 매우 광범위한 궤도 특성을 가지고 있습니다. 포함 된 경우 훨씬 더 긴 기간.이 분포 내 어디에서나 궤도를 가진 NEO에 도달하는 시간에 대한 완전한 통계적 설명은이 연구의 범위를 벗어납니다. 따라서 여기에서는 매우 적은 수의 예만 고려됩니다. NEO 궤도의 통계적 분포는 Chesley and Spahr (2004)에 의해 연구되었으며 Perozzi et al. (2002)는 NEO에 대한 궤적과 결과물 질량을 고려했습니다. 주어진 NEO에 대한 궤적의 최적화는 목표와 개별 궤도의 세부 사항에 따라 달라집니다. 이전 통계 연구는이 문제에 대한 시작을 제공 할 것이지만 특정 NEO에 대한 가능한 궤적에 대한 자세한 연구가 필요합니다.

경고 시간 (충돌 예방 결정에서 충격 예상 시간까지의 시간)이 핵심 매개 변수가됩니다. 짧은 경고 시간 (예 : 10 년)의 경우 고속 요격이 유일한 선택 일 수 있습니다. 수십 년의 긴 경고 시간 동안 NEO의 크기와 물리적 특성에 따라 고속 요격과 랑데부 중에서 선택할 수 있습니다.

발사의 주요 매개 변수는 지구의 중력을 벗어나기 위해 발사 할 수있는 질량과 우주선을 관심있는 NEO의 궤도에 올리기 위해 제공해야하는 추가 속도입니다. 전자는 전적으로 사용 가능한 발사체에 의해 결정되는 반면 후자는 NEO 궤도의 세부 사항에 의해 결정됩니다. (또한 지구 탈출 속도와이 추가 속도를 제공하는 데 필요한 연료의 질량은 탑재 하중 질량을 희생해야한다는 점에 유의하십시오.) 제공해야하는 추가 속도는 일반적으로 C3라는 매개 변수로 특성화됩니다. 우주선의 궤적을 변경하는 데 필요한이 추가 추진 에너지의 척도입니다. 이 양은 실제 임무를 위해 거의 0에서 초당 수십 킬로미터까지 다양합니다. 일부 궤적에는 초당 수백 킬로미터의 값이 필요할 수 있지만 전통적인 과학 임무의 경우 이러한 값이 실행 가능하다고 간주되지 않습니다. 일반적으로 태양 광 추진 또는 원자력 추진이라고 불리는 엔진과 같은 우주 추진력을 사용하면 우주선이 발사 할 때 필요한 연료의 양을 크게 줄일 수 있지만 우주 추진력을 사용하는 데는 시간이 걸립니다.

표 5.4에는 현재 사용 가능한 다양한 발사체가 운반 할 수있는 최대 탑재량 (톤)과 현재 개발 중이며 가까운 장래에 사용할 수있는 Ares V 발사기의 해당 능력에 대한 추정치가 나열되어 있습니다. 이 발사체의 능력은 거의 10 년 전에 Perozzi 등이 가정 한 능력보다 훨씬 뛰어납니다. (2002). 이 표에는 시작점을 제공하지만 그 자체로는 직접 관련이없는 출판 된 문헌에서 가져온 데이터가 처음 두 행에 포함되어 있습니다. 표의 값은 지구 저궤도 (국제 우주 정거장의 궤도와 같은 LEO) 및 행성 간으로 이동하기 전에 일반적으로 중간 단계로 사용되는 더 높은 궤도에 전달할 수있는 최대 탑재 하중에 대한 것입니다. 우주, 정지 이동 궤도 (GTO). 세 번째 행은 지구의 중력을 벗어나기 위해 발사 할 수있는 질량을 나열하고, 마지막 행에는 상대적으로 달성하기 쉽지만 NEO를 가로채는 현실적인 궤도로 발사 할 수있는 질량을 보여줍니다.

표 5.4에서 마지막 두 행의 해당 항목과 mdasha factor of two & mdash는 도달하기 가장 쉬운 궤도에있는 NEO의 경우에도 페이로드 질량에 대한 패널티가 심각하다는 것을 보여줍니다. 도달하기 어려운 궤도를 위해

표 5.4 현재 및 계획된 발사체의 탑재량 (톤)

참고 : LEO, 저 지구 궤도 GTO, 정지 궤도 이동 궤도 C3,이 보고서의 부록 E를 참조하십시오.

페이로드 질량은 화학적 추진에 필요한 질량 때문에 빠르게 0으로 떨어집니다. 대안은 소위 전기 추진 시스템을 사용하는 것입니다.이 시스템은 원칙적으로 LEO를 넘어서는 모든 단계에서 사용할 수 있지만 실제로는 주로 지구로부터의 탈출을 넘어서 사용되었습니다. 그들은 연료의 필요성을 실질적으로 감소시켜 전달 가능한 탑재량을 증가시킵니다. 그러나 태양 광이든 원자력이든 사용 가능한 전력은 현재 기술로는 크지 않기 때문에 전기 추진 시스템은 우주선을 원하는 속도로 이동하는 데 오랜 시간이 걸리므로 NEO에 도달하는 데 걸리는 시간이 크게 늘어납니다. 논의 및 개발중인 신기술은 상황을 개선 할 수 있지만 운송 시간과 발사 질량 사이에는 항상 절충안이 있습니다. 실제로 전기 추진은 주로 랑데뷰 임무에 사용되어 왔으며,이를 위해 랑데뷰에 대한 초기 가속 및 후속 감속을 모두 제공 할 수 있습니다.

위원회는 Ares V를 포함하지 않는 오늘날의 발사체로 가능한 것을 설명하기 위해 몇 가지 샘플 궤도를 제시합니다. 두 개의 NEO 궤도 각각에 도달하는 두 가지 다른 궤도가 고려됩니다. 첫 번째 NEO 궤도는 Apophis의 궤도와 비슷하지만 편의상 NEO는 현재 Apophis 궤도와 다른 위치에서 시작합니다. 두 번째 NEO 궤도 (& ldquoNEO # 2 & rdquo)는 첫 번째 궤도보다 더 길게 선택되었습니다. 각 궤도에 대한 두 가지 다른 궤도는 우주선과 NEO의 만남과 NEO가 지구에 미치는 예상 영향 사이의 시간을 대략 최대화하기 위해 선택되었습니다. 네오. 예를 들어 고속 도착은 운동 충돌시 NEO와 우주선의 상대 속도를 극대화하는 데 해당하고, 저속 도착은이 상대 속도를 최소화하여 지하 핵 장치의 전달을위한 랑데뷰를 허용하는 것에 해당합니다. (그러나 공식적인 최적화 계산은 수행되지 않았습니다.) 그림 5.3 및 표 5.5에 표시된 궤적은 예상 영향이 발생하기 약 10 년 전에 시작되었음을 의미합니다. 물론 우주선을 설계, 제작 및 발사하기 위해서는 행동에 대한 결정이 훨씬 더 일찍 이루어져야합니다. 랑데부 임무를 위해 전달할 수있는 훨씬 작은 질량에 유의하십시오.

현재 기술로 달성 할 수있는 이러한 궤적은 우주선을 요격 궤적에 배치하기 위해 단일 상부 스테이지가있는 Atlas V 로켓에서 발사한다고 가정합니다. 분명히 훨씬 더 큰 질량 (& ldquopayloads & rdquo)이 랑데뷰보다 고속 요격으로 전달 될 수 있으며, 표적에 도달하는 데 어려움은 NEO & rsquos 궤도의 모양뿐만 아니라 NEO가있는 위치에 따라 세부적으로 달라집니다. 특정 시간에 그것의 궤도. 랑데뷰 궤도에는 우주선이 NEO에 가까워짐에 따라 빠른 감속을위한 추가 추진 시스템이 필요합니다. 요격 궤적은 모두 요격시 궤도에 대해 30 ° 미만의 각도를 만들어 임팩터가 NEO & rsquos 운동과 평행하거나 정확히 반대 방향으로 유리한 방향으로 운동량의 상당 부분을 전달합니다. 랑데뷰의 궤적은 우주 추진력을 사용하는 경우 매우 달라져 거의 0에 가까운 랑데뷰 속도를 허용하고 엄청난 페이로드를 허용하지만 여기에 표시된 경우보다 비행 시간이 훨씬 길어집니다. 고려되었거나 개발중인 새로운 우주 추진 시스템은 비행 시간을 단축하여 상황을 상당히 개선 할 수 있습니다. 더 긴 경고 시간은 행성의 중력 지원을 포함하여 여러 다른 가능성을 제공합니다.

가장 도전적인 궤적은 장기 혜성에 대한 궤도인데, 주로 발견에서 지구에 미치는 영향까지 매우 긴 궤도와 결합 된 짧은 시간 때문입니다. 일반적으로 이러한 혜성은 행동하기로 결정했을 때 발사 할 준비가 된 우주선이 필요합니다. 지구에 대한 혜성 충돌은 혜성이 인바운드 또는 아웃 바운드 일 때 발생할 수 있습니다. 그림 5.4와 표 5.6은 단일 상부 스테이지와 0.5 톤 탑재량을 가진 Delta IV 무거운 로켓에서 발사를 가정하는 요격 궤적을 보여줍니다. 이 탑재량은 핵 패키지에는 충분하지만 운동 충격기에는 다소 작습니다. 궤적은 인터셉트와 예상되는 NEO가 지구에 미치는 영향 사이의 시간을 최대화하도록 설계되었습니다.

그림 5.3 우주선의 샘플 궤적은 빨간색으로 표시됩니다. 태양은 각 다이어그램의 중심에 있으며 태양과의 거리는 상단 패널 가장자리에서 1.5AU로, 하단 패널 가장자리에서 2AU까지 증가합니다. 지구 궤도는 파란색으로 표시되며 발사 지점은 작은 원으로 표시됩니다. 각 경우에 근접 지구 천체 (NEO & rsquos) 궤도는 검은 색으로 표시되며 요격 지점에 작은 별표가 표시됩니다. 각 패널은 패널 1, Apophis-Like HighSpeed ​​Panel 2, Apophis-Like Rendezvous 패널 3, NEO # 2, High-Speed ​​Panel 4, NEO # 2, Rendezvous의 표 5.5에 표시된 열에 해당합니다.

혜성에 대한 이러한 궤도는 혜성의 궤도가 지구 궤도와 같은 평면에 있다고 가정하기 때문에 비교적 쉬운 경우의 예입니다. 다른 궤도는 도달하기가 더 어렵습니다. 그러나 요점은 합리적인 비행 시간을 가진 요격 궤도가 가능하다는 것입니다. Ares V와 같은 차세대 발사체는 일부 장기 혜성에 운동 학적 영향을 미칠 수 있습니다.

요약하면 현재 기술은 광범위한 궤도에서 NEO에 대한 완화 목적으로 페이로드를 전달할 수 있습니다. 그러나 짧은 경고 (예 : 10 년 미만)의 경우 탑재 하중은 질량이 심각하게 제한 될 수 있지만 종종 핵 장치를 전달하기에 충분할 수 있습니다. 차세대 중장비 개발

표 5.5 화학적 추진을 사용하는 샘플 궤적의 주요 매개 변수 값

지구에 미치는 영향 (년)

참고 : C3,이 보고서의 부록 E를 참조하십시오.

이 항목과 C3에 대한 다른 항목의 큰 차이는 우주선 발사 날짜에 대한 C3 요구 사항의 큰 민감성을 보여줍니다.

그림 5.4 위험한 장기 혜성에 대한 궤도를 가로 챌 수 있습니다. 왼쪽 패널은 혜성의 궤도와 지구 궤도를 가로 지르는 두 곳을 보여줍니다. 다음 두 패널은 표 5.6의 두 행에 해당하는 요격 궤적을 보여줍니다. 다른 측면에서 패널은 그림 5.3의 패널과 유사합니다.

표 5.6 500kg 페이로드를 장기간 혜성에 전달하기위한 매개 변수 값

충돌시 우주선과 혜성의 상대 속도.

우주선 발사부터 혜성의 지구 영향 예측까지의 시간.

우주선 발사부터 혜성 요격까지의 시간.

혜성이 지구에 미치는 영향을 예측하기 전에 혜성에 우주선이 도착한 시간.

리프트 발사 차량은 상황을 상당히 개선 할 것입니다. 우주 추진을위한 고급 엔진의 개발은 경고 시간이 수십 년일 때 랑데부 페이로드 (특성화, 중력 트랙터 역할 또는 표면 폭발물 배치)를 전달하는 능력을 상당히 향상시킬 것입니다.

발견 : 광범위한 영향 시나리오에 대해 적절한 페이로드를 제공하는 시작 기능이 있습니다. NEO 영향의 영향을 완화합니다. 일부 시나리오, 특히 단기 경고 시나리오의 경우 capa능력이 부족합니다. Ares화물 차량과 같은 예상되는 대형 리프트 발사 차량의 개발,

현재 가능한 것보다 최대 2 배 더 큰 NEO에 대한 다양한 방법을 사용할 수 있어야합니다. 발사체.

붕괴

운동 충격과 핵폭발 완화 방법 모두 위에서 논의한 것보다 NEO의 속도에 더 큰 변화를 포함 할 수 있습니다. 특히 이러한 경우 작은 물체의 경우 이러한 방법은 너무 많은 에너지를 전달하여 완전히 발생할 가능성이 있습니다. NEO 방해 (즉, 단편화). 중단은 완화 옵션으로 널리 제안되었지만 중단은 상황을 악화시킬 수 있습니다. 특히, 위험한 물체가 매우 작은 속도로 확산되는 작은 수의 큰 조각으로 부서지면 지구에 대한 다중 충격은 하나의 큰 충격보다 훨씬 더 많은 피해를 입힐 수 있습니다. 따라서 중단 또는 단편화는 위험이 진정으로 감소했음을 보여줄 수있는 경우에만 합리적인 전략입니다. 수년간의 경고없이 발견 된 매우 큰 충격기 (예 : 직경 10km, 문명 파괴 NEO)의 경우 적절한 궤도 변화가 불가능할 수 있으며, 혼란을 완화의 유일한 옵션으로 남겨 둡니다. 이 옵션을 사용하려면 항상 대기 상태의 시스템이 필요하며 영향 가능성이 높기 훨씬 전에 중단 결정이 내려졌습니다. 이 상황에서도 이전 연구에 따르면 중단이 성공하고 위험을 줄일 수 있다는 확신을 원할 것입니다.

소행성 벨트의 진화에 대한 이해를 높이기 위해 수행 된 소행성 파괴에 대한 수많은 연구에 따르면 소행성 단위 질량 당 치명적인 파괴에 필요한 에너지는 직경이 몇 개인 물체에 대해 최소가 있음을 보여줍니다. 백 미터 (예 : Holsapple, 2002). 물론 이러한 계산은 소행성의 물리적 특성을 가정하며 이러한 특성은 특정 경우에 잘 알려져 있지 않습니다. 초기 실험실 실험과 후속 기본 물리 및 수치 시뮬레이션 (Housen and Holsapple, 1990 Michel et al., 2004)은 소행성이 파국적으로 파괴 될 때 하나의 큰 조각 만 남고 그 조각의 크기는 에너지가 증가함에 따라 줄어든다는 것을 보여줍니다. 타격. 더욱이, 에너지 논쟁은 대부분의 다른 파편들이 원래 몸체로부터의 탈출 속도, 즉 1km 크기의 NEO에 대해 초당 1 미터 이상의 속도로 분산된다는 것을 암시합니다. 이러한 계산과 실험실 실험이 관련이있는 한, 그들은 붕괴로 인해 충격 궤적에 훨씬 작은 물체 하나가 남을 수 있으며, 다른 조각의 대부분은 1 년 이내에 지구보다 훨씬 큰 단면에 퍼져있을 수 있다고 제안합니다.

따라서 중단은 유용한 완화 기술이 될 수 있습니다. 그러나 NEO 구조의 불확실성이 충분히 커서이위원회는 현재로서는이를 완화를위한 유효한 기술로 추천 할만큼 중단 접근 방식에 대해 충분히 확신하지 못합니다. 독립적 인 계산 및 실험실 실험을 포함한 추가 연구, 특히 실제 혜성과 소행성에 대한 실험을 포함한 추가 연구는 붕괴가 완화 기술로 사용하기에 충분히 이해된다는 것을 보여줄 수 있습니다.

중단을 방지하기 위해 궤도 변화에 대한 운동 학적 영향과 핵폭발 접근 방식 모두 여러 이벤트를 사용하여 극적으로 이점을 얻습니다. (그들은 또한 더 큰 NEO의 효과적인 궤도 변화를 허용하지만 그 경우에는 혼란이 거의 문제가되지 않습니다.)이 전략은 또한 이벤트에 대한 위험한 물체의 반응을 사전에 정확하게 예측할 수 없을 때 전체 효과를 조정할 수 있도록합니다.

요약

그림 5.5는 4 가지 완화 유형 각각이 1 차로 간주 될 수있는 매개 변수 공간의 범위를 요약하여 다양한 체제 간의 경계에서 여전히 중요한 불확실성을 강조합니다. 다른 매개 변수 (NEO의 밀도, NEO 궤도의 세부 사항, 주어진 경고 시간에 영향을 미칠 확률 등)는 모두 불확실성에 영향을 미칩니다. 더욱이 민방위는 모든 정권에서 역할을해야하며, 주어진 경우에 여러 방법을 적용 할 수 있으므로 구별을 더욱 흐리게 할 수 있습니다. 짧은 경고 시간을 나타내는 그림의 왼쪽 가장자리로 가면, 그림의 오른쪽 가장자리에서 중단이 신뢰할 수있는 것으로 표시되지 않는 한 민방위 만 수행 할 수 있습니다. 긴 경고 시간을 나타내는 불확실성입니다. 예측은 행동을 방해 할 수 있습니다. 그림의 오른쪽 절반에는 완화 임무를 설계, 구축 및 시작하는 시간이 종종 있습니다. 왼쪽 절반으로 가려면 준비된 임무가 필요할 수 있습니다.

그림 5.5 네 가지 완화 유형의 1 차 적용 가능 체제에 대한 대략적인 개요 (이 그림과 관련된 많은주의 사항은 텍스트 참조). 이미지 제공 : Tim Warchocki.

위험한 NEO 발견에 착수합니다. 그림의 큰 영역에서 성공하려면 상당한 연구 노력이 필요합니다.

이 장에서는 모호한 경계에도 불구하고 사회에서 사용할 수있는 가능한 완화 조치의 범위와 각각이 적절하게 사용될 수있는 상황을 모두 고려했습니다. 그러나 고려해야 할 신뢰성 및 견고성과 관련된 문제도 있습니다. 특히 완화가 필요한 경우 딥 스페이스에 대한 일반적인 과학적 임무보다 훨씬 더 큰 위험이 있으며 확실한 성공이 중요합니다. & ldquoDo no harm & rdquo의 일반 원칙도 중요합니다. 확실한 성공에는 완화가 위험을 증가시키지 않을 것이라는 확신이 포함됩니다. 이 보증은 충돌 확률이 단일성에 접근하기 전에 NEO의 궤도를 변경하는 임무를 시작해야 할 때 특히 중요합니다. 궤도 변경은 원칙적으로 거의 누락 된 물체를 대상으로 전환 할 수 있기 때문입니다. 충격 궤적. 이 원칙은 필요한 궤도 변경에 필요한 에너지가 파괴에 필요한 에너지에 접근하는 늦게 발견 된 대규모 NEO의 가능성이 거의없는 상황에서도 똑같이 중요합니다.

확실한 성공에 대한 이러한 필요성은 시간이 허락한다면 완화 이전의 특성화 임무가 매우 바람직하다는 것을 의미합니다. 중력 트랙터를 제외한 대부분의 접근 방식에서 궤도 변화의 효율성은 NEO의 일부 물리적 특성, 특히 원격 감지로는 결정할 수없는 외부 수십 미터의 다공성 및 밀도에 매우 민감합니다. 적절하게 설계된 현장 특성화 임무는 궤도 변화를 안정적으로 제어하는 ​​데 필요한 주요 물리적 특성을 측정 할 수 있습니다. 마찬가지로 궤도 변화에 대한 검증이 필요합니다. 대부분의 느린 푸시 기술의 경우 NEO 근처에 우주선이 지속되기 때문에 검증이 간단합니다. 사전 특성화 임무가있는 경우 해당 임무도 확인을 위해 구성 할 수 있습니다. 캐릭터 화 임무를 할 시간이 없더라도 발사 할 시간이있을 수 있습니다.

이 변화를 측정하기 위해 궤도 변경 이전에 NEO와 만남을 갖는 검증 임무는이 접근 방식이 가능한 한 구현되어야합니다.

위원회는 또한 민방위가 모두 가장 비용 효율적인 접근 방식 인 상황뿐만 아니라 완화 시나리오. 민방위의 한 측면은 위험의 특성과 개인이 대응해야하는 방식에 대해 대중을 교육하는 것입니다. 위험에 대한 공개 정보가 중요합니다. 지상에 매우 국지적 인 피해를 입히는 영향의 경우, 그럼에도 불구하고 기후에 대한 주변 영향이있을 수 있으며, 아마도 작고 짧은 기간이지만 대중이 이해할 필요가있을만큼 중요합니다. 또한 직접적인 피해 영역을 훨씬 벗어나는 통신과 같은 인프라에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 문제를 다루는 것은 모두 민방위 준비의 일부입니다.

NEO 자체의 특성과 운동 및 핵 궤도 변화를위한 NEO와의 상호 작용 효율성에 대한 현재 불확실성과 성공에 대한 일반적인 관점에서도 기능 중복성이 중요합니다. 단일 운동 임팩터로 NEO의 궤도를 변경하는 대신 시간에 약간 퍼진 일련의 임팩터가 훨씬 더 높은 신뢰성을 제공하며 어떤 상황에서는 두 번째 임팩터가 도착하기 전에 첫 번째 임팩터의 효과를 평가할 수도 있습니다. 특정 궤도의 세부 사항에 따라 나중에 임팩터를 전환하는 것이 바람직하고 가능할 수 있지만이 개념의 적용 가능성은 추가 연구가 필요합니다. 또는 핵 능력이있는 한, 매우 낮은 확률로도 실패 할 수있는 운동 충격기의 후기 백업으로 핵 임무를 준비하는 것을 고려할 수 있습니다. 유사하게, 운동 임팩터는 중력 트랙터가 길지만 불완전한 NEO를 & ldquo 당기는 & rdquo 기간 후에 갑자기 연료 누출 또는 다른 고장이 발생할 가능성에 대한 중력 트랙터의 백업이 될 수 있습니다.

그러나 핵폭발 접근법이 실행되면 대중의 우려가 커질 것입니다. 대규모 죽음과 파괴가 가능한 NEO가 지구와의 충돌 경로에 있다는 것이 확실하게 발견되고 그것을 막을 다른 방법이 없다면 아마도 핵 접근에 대한 모든 우려는 무시 될 것입니다. 그러나 초기 완화 계획 단계에서 대중의 관심은 개발을 방해 할 수 있습니다. 이것은 기술적 인 문제 라기보다는 주로 공공 정책이므로이위원회의 작업 범위를 벗어납니다. 마찬가지로, 위의 & ldquoNuclear Methods & rdquo 섹션에서 언급했듯이 NEO 완화 목적을 위해 핵 비축량을 유지할지 여부에 대한 질문은 기술적 문제가 아닙니다. 이 보고서에서위원회는 핵 비축량과 핵 개발 능력이 다른 목적을 위해 준비되어 있다고 가정했습니다.

도출 될 수있는 가장 중요한 결론은 잘 알려지지 않은 NEO의 물리적 특성에 대한 의존성과이 체제에 대한 실험실 실험의 확장이 어렵 기 때문에 완화 기술의 효과에 큰 불확실성 일 것입니다. 이 시점에서 다양한 접근 방식의 적용 범위를 안정적으로 결정하는 것은 불가능합니다. 이후 장에서위원회는 의사 결정 과정의 조직적 측면을 다루지 만 그 과정을 안내 할 정보가 여전히 부족합니다. 모든 프로세스는 경계선을 그릴 위치와 필요한 추가 정보에 대한 자세한 연구를 수행해야합니다. NEO 위험을 명시 적으로 지시하는 응용 연구 프로그램은 불확실성을 크게 줄일 수 있습니다. 완화 문제를 조사하는 가장 낮은 의미있는 수준에서이 프로그램에는 여러 그룹에 의한 수치 시뮬레이션과 실험실 실험이 모두 포함됩니다.

NEO 위험 완화를위한 훨씬 더 큰 규모의 노력에는 우주 활동이 포함될 것입니다. 이 영역에서 가장 중요한 단일 단계는 Deep Impact 임무보다 훨씬 더 큰 규모의 운동 충격 임무 인 것으로 보입니다. 훨씬 더 작은 표적에 훨씬 더 큰 임팩터를 사용하고 이전에 표적과 만난 다른 우주선을 사용합니다. 표적과 궤도를 매우 정확하게 특성화하기 위해 충격을가합니다. 이 특성화 우주선은 충격으로 인한 궤도의 변화를 정확하게 결정하기 위해 충돌 후 오랫동안 표적과 함께 남아 있습니다. ESA에 의해 연구되었지만 더 이상 적극적으로 고려되지 않는 Don Quijote 임무는 이러한 목표의 대부분을 해결했을 것입니다. 1 차 임무 이후 중력 트랙터로 랑데부 우주선을 사용하라는 제안이 있었지만 다른 설계 고려 사항을 고려할 때 이것이 좋은 접근 방식인지 여부는 아직 명확하지 않습니다. 중력 트랙터의 시범 비행은 구현을 위해 NEO 동작에 대한 지식이 덜 필요하기 때문에 두 번째로 중요한 단계로 보입니다. 운동 충격과 중력-트랙터 접근 모두 중요한 공학적 연구가 필요하지만 운동 충격기에 대한 더 많은 기본 지식이 필요합니다.

위험한 NEO를 늦게 발견 한 경우, 지구를 놓치기 위해 만들어야하는 NEO 궤도의 변화가 너무 커서 필요한 충격 에너지가 파괴 할 에너지와 비슷하거나 더 클 수 있습니다.


NASA는 위험한 근 지구 ​​소행성을 찾기 위해 하늘을 스캔하는 우주 망원경을 승인했습니다

인류가 직면하는 많은 위협은 우리 자신에게서옵니다. 우리가 그것들을 나열한다면 우리는 부족주의, 탐욕, 그리고 우리가 진화 한 영장류를 진화 시켰다는 사실을 포함하고 우리의 뇌는 동물의 뇌와 많은 공통점이 있습니다. 우리의 동물 주의적 뇌는 동물이받는 것과 동일한 파괴적인 감정과 충동을 많이받습니다. 우리는 전쟁을 벌이고 세대 간 갈등에 휘말립니다. 대량 학살, 포그 롬, 파멸 된 이주민, 그리고 세 가지 모두의 끔찍한 매시업이 있습니다.

그러나 우리가 직면 한 모든 위협이 내부 위협만큼 다루기 힘든 것은 아닙니다. 일부 위협은 외부 적이며, 우리는 이러한 위협에 맞서 싸울 때 우리의 기술과 자연에 대한 지식을 활용할 수 있습니다. 적절한 사례 : 소행성.

NASA는 우리 자신의 파괴적인 충동에 대해 많은 것을 할 수 없지만 위협을 가하는 소행성과 혜성으로부터 우리를 보호 할 수있는 위치에 있습니다. 이러한 개체를 NEO (Near-Earth Object)라고합니다. 2005 년 미국 의회는 2005 년 NASA 승인 법을 통과 시켰습니다.

요구 사항 중 NASA는 NEO를 탐지 할 때 게임을 향상시킬 의무가 있습니다. 그것은 부분적으로 NASA가 140 미터 이상의 가까운 지구 물체의 물리적 특성을 감지, 추적, 분류 및 특성화해야한다고 명시하고 있습니다. 또한 NASA가 다음과 같은 조사 프로그램을 수행하도록 지시합니다. 이 법의 제정 일로부터 15 년 이내에 지구 근방 물체 목록 (통계적으로 예측 된 근 지구 ​​물체의 개체수에 근거)의 90 % 완성을 달성하십시오. & # 8221

NASA & # 8217s는이 분야에서 진전을 이루 었으며 지금까지 40 미터 이상의 물체의 약 40 %를 발견했습니다. 그리고 그들은 설문 조사를 완료하는 데 도움이되는 새로운 도구를 얻으려고합니다. NEO Surveyor라고 불리는이 제품은 NEO를 찾고 추적하고 특성화하도록 설계된 적외선 우주 망원경입니다. 애리조나 대학교는 Amy Mainzer가 담당하는이 새로운 임무를 이끌 것입니다. Mainzer는 적외선 천문학 전문가이자 애리조나 대학의 달 및 행성 연구소의 교수입니다.

'석탄 덩어리처럼 어두운 소행성조차도 우리 적외선 눈에서 숨길 수 없습니다. & # 8221

애리조나 대학의 Amy Mainzer 교수.

NASA는이 단계에서 예비 설계 단계 만 승인 했으므로 지금과 우주선이 2026 년에 배치 될 예정인시기 사이에 많은 세부 사항이 변경 될 수 있습니다.하지만 지금까지 우리가 알고있는 것은 여기에 있습니다.

우주선은 적외선으로 조사를 수행합니다. 지구 기반 망원경은 지금까지 분류 된 대부분의 NEO를 발견했지만 가시 광선에서 나머지 NEO를 찾는 것은 매우 어렵습니다. 보도 자료에 따르면 그렇게하려면 수십 년이 걸릴 것입니다. 적외선 검색은 훨씬 더 효율적이지만 지구에서는 불가능합니다. 그렇게하려면 우주선이 필요합니다.

적외선 관측은 NEO가 내부 태양계에 접근 할 때 일어나는 일 때문에 임무에 중요합니다. 그들은 태양에 의해 따뜻해지고 그 열은 NEO Surveyor가 감지 할 것입니다. 가장 검고 반사되지 않는 소행성조차도 적외선으로 볼 수 있습니다. 보도 자료에서 Mainzer는 다음과 같이 말했습니다. & # 8220 지구에 접근하는 소행성과 혜성은 태양에 의해 따뜻해지며 NEO Surveyor 임무가 감지 할 수있는 열을 발산합니다. 석탄 덩어리처럼 어두운 소행성조차도 우리의 적외선 눈에서 숨길 수 없습니다. & # 8221

NEO를 감지하고 분류하도록 설계된 우주 망원경 인 NEO Surveyor의 예술가 일러스트레이션입니다. 이미지 크레딧 : NASA / JPL

위의 아티스트 그림은 NEO가 NEO Surveyor에게 어떻게 나타날지에 대한 아이디어를 제공합니다. 이들의 희미한 열 신호는 편의를 위해이 이미지에서 빨간색으로 표시된 점선으로 나타납니다. 따라서이 이미지에서 파란색으로 코드화 된 배경 별과는 다르게 나타납니다. 적외선으로 NEO를 사냥하면 과학자들은 물체의 위치와 궤적뿐만 아니라 크기도 결정할 수 있습니다. 그리고 그들이 지구를 치면 얼마나 파괴적 일 수 있는지 결정하는 것은 그들의 크기입니다.

& # 8220 충격 에너지는 개별 소행성의 크기에 따라 크게 달라 지므로 NEO Surveyor가 제공하는 적외선 관측은 궤적에있을 수있는 일부 지구 이웃의 행동을 예측하는 능력을 크게 확장하여 깜짝 방문을 할 수 있습니다. , & # 8221 Mainzer가 말했다.

NEO Surveyor는 Near-Earth Object Wide-Field Infrared Sensor (NEOWISE)의 성공을 기반으로합니다. NEOWISE는 NEO Surveyor의 전신이었습니다. WISE 미션에 대한 4 개월의 미션 연장으로, 미션에 냉각수가 떨어지면 착수했습니다. Mainzer 교수는 NEOWISE의 수석 과학자입니다.

이 그래픽은 NASA의 Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer (NEOWISE) 임무에서 관측 한 소행성과 혜성을 보여줍니다. 크레딧 : NASA / JPL-Caltech / UCLA / JHU

University of Arizona는 적외선 탐지기 자체 설계 및 구축을 포함하여 전반적인 임무 관리를 제공 할 것입니다. 대학은 또한 임무를 모니터링하고 조사 및 팀의 전반적인 운영을 관리합니다. U of A는 OSIRIS-REx 임무에 참여하고 Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)에서 HiRISE (고해상도 이미징 과학 실험) 카메라 관리를 포함하여 이와 관련하여 성공적인 실적을 보유하고 있습니다.

“적외선 천문학과 소행성 과학 분야에서 대학의 주도적 인 역할은이 차세대 적외선 천체 조사를 이끄는 데 매우 적합합니다.”라고 애리조나 대학교의 연구 및 혁신 담당 수석 부사장 인 Elizabeth & # 8220Betsy & # 8221 Cantwell은 말했습니다.

Mainzer 교수와 그녀의 팀은 우주선 카메라 용 적외선 감지기 8 개를 제공 할 예정입니다. 8 개 각각은 4 메가 ​​픽셀의 해상도를 제공합니다. NEO Surveyor가 NEO에서 나오는 적외선의 작은 부분을 찾아 낼 수있는 충분한 분해능입니다. 그들의 역할의 일환으로 다양한 적외선 감지기 어셈블리를 테스트하고 망원경에 가장 적합한 8 개를 선택합니다.

적외선 & # 8216 스코프 인 JWST (James Webb Space Telescope)와 마찬가지로 NEO Surveyor는 열 차폐를 사용하여 태양열로부터 보호합니다. 적외선 감지기가 제대로 작동하려면 추운 온도에서 작동해야합니다. 방패는 6 미터 (20 피트) 우주선이 달의 궤도 밖을 도는 궤도를 따라갈 때 태양의 열을 처리합니다. 전망대는 계속해서 하늘을 스캔합니다. 특히, 잠재적 인 지구 궤적에있는 소행성이 발생하는 경향이있는 태양 근처 지역을주의 깊게 관찰합니다.

물론 그것들을 찾는 것만으로는 충분하지 않습니다. NEO Surveyor의 기본 아이디어 중 하나는 사전 경고입니다. & # 8220 NEO Surveyor를 통해 우리는 잠재적으로 위험한 NEO가 가능한 영향으로부터 수년에서 수십 년이 떨어져있을 때 발견하고자합니다. & # 8221 Mainzer는 말했습니다. 전체 아이디어는 가능한 한 많은 시간을 제공하여 완화 노력을 개발할 수 있도록하는 것입니다. NASA는 이미 위험한 소행성, 특히 이중 소행성 리디렉션을 사용하여 잠재적 인 완화 노력을 진행하고 있습니다. 임무 또는 DART 임무. DART는 위험한 소행성을 지구에서 멀리 방향 전환하는 방법으로 운동 충격기를 테스트합니다.

NASA는 우리를 우리 자신으로부터 구할 수 없습니다. 그러나 그들은 우리를 자연으로부터 보호하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 누가 알아? 아마도 그들의 노력은 인류에게 우리가 지구에서 우리 자신을 분류하는 데 필요한 시간을 줄 것입니다. 스티븐 핑 커가 자신의 저서 'The Better Angels of Our Nature : Why Violence Has Declined'에서 분명하게 말했듯이 인류는 점점 더 적은 전쟁을 벌이고 있으며, 우리가하는 전쟁은 점점 더 작아지고 더 격리되고 있습니다.

소행성이 인류와 지구상의 생명을 앗아간다면 부끄러 울 것입니다. NASA가 그 역할을 할 수 있다면 우리가 해낼 수있을 것입니다.


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