Die erdnahen Asteroidenabwehrmission meines Landes wurde aufgedeckt. Wie viele Asteroiden werden die Erde bedrohen?

Kürzlich gab Wu Weiren, Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, auf der Jahrestagung der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie bekannt, dass China im nächsten Jahrzehnt eine Mission zur Abwehr erdnaher Asteroiden durchführen werde. Was ist ein Asteroid? Wie groß ist die Bedrohung für die Erde? Wie schützt man sich vor Stößen?

Geschrieben von Reporter Chen Yongjie Foto- und Texteditor: Chen Yongjie

Bildquelle/Visual China

Rezensenten:

Jiao Weixin (Professor, Fakultät für Erd- und Weltraumwissenschaften, Peking-Universität)

Am 22. Oktober stellte Wu Weiren, Direktor und Chefwissenschaftler des China Deep Space Exploration Laboratory und Mitglied der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, auf der Jahrestagung der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie den Plan des Landes zur Weltraumerkundung für die nächsten 15 Jahre vor. Der Plan sieht eine bemannte Mondlandung um das Jahr 2030 und die erste „erdnahe Asteroidenabwehrmission“ in den nächsten zehn Jahren vor.

▲ Wu Weiren, Direktor und Chefwissenschaftler des chinesischen Deep Space Exploration Laboratory und Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, gab auf der 25. Jahreskonferenz der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie bekannt, dass in den nächsten 10 Jahren die erste „erdnahe Asteroidenabwehrmission“ gestartet wird (Fotoquelle/Visual China).

Der Akademiker Wu Weiren stellte außerdem detailliert die spezifischen Vorgehensweisen der erdnahen Asteroidenabwehrmission vor. Dabei zielt man auf einen kleinen Himmelskörper, der einige zehn Meter groß und mehrere zehn Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist. Anschließend startet man in zehn Millionen Kilometern Entfernung einen Impaktkörper, um seine Umlaufbahn zu verändern, und bewertet anschließend die Wirkung. Der Zweck dieser Mission besteht darin, die Fähigkeit zu überprüfen, Asteroiden daran zu hindern, die Erde zu treffen, und das Ziel zu erreichen, „präzise zu kollidieren, zu stoßen, zu messen und klar zu erklären“. Was ist ein Asteroid? Wie groß ist die Bedrohung für die Erde durch Asteroiden? Wie kann man sich gegen Asteroideneinschläge schützen?

Es gibt mehr als 2.000 bekannte Asteroiden, die eine Bedrohung für die Erde darstellen.

Wie wird ein Asteroid definiert? Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) definiert ihn wie folgt: Die Untergrenze liegt bei 1 Meter Durchmesser, manche gehen sogar von 10 Metern aus. Warum wird es als 10 Meter definiert? Jiao Weixin, Professor an der Fakultät für Erd- und Weltraumwissenschaften der Peking-Universität, erklärte, dass Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als zehn Metern beim Eintritt in die Erdatmosphäre nicht verglühen und zumindest einige Meteoroiden auf die Erdoberfläche fallen würden.

▲Bild eines Asteroiden, der nach dem Eintritt in die Erdatmosphäre verglüht (Fotoquelle: Visual China)

Asteroiden können je nach ihrer Position in drei Typen unterteilt werden: erdnahe Asteroiden, die in der Nähe der Erde kreisen, Hauptgürtel-Asteroiden, die zwischen Mars und Jupiter verteilt sind, und Trojanische Asteroiden.

▲ Basierend auf ihrer Position werden Asteroiden in erdnahe Asteroiden, Hauptgürtel-Asteroiden und Trojanische Asteroiden unterteilt (Bildquelle: Jiao Weixin)

Als erdnahe Asteroiden gelten jene, die die Perihelanforderung (die geringste Entfernung zwischen der Erde und der Sonne) von weniger als 1,3 AE erfüllen (AE ist eine astronomische Einheit, die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne beträgt 1 AE, was ungefähr 149,6 Millionen Kilometern entspricht). Erdnahe Asteroiden werden entsprechend ihrer unterschiedlichen Standorte in Amor, Apollo, Atan und Attila unterteilt.

Durch die Verbesserung der Leistungsfähigkeit erdgebundener Teleskope können heute mehrere Meter große Asteroiden beobachtet werden. Bis 2021 haben Wissenschaftler 27.000 erdnahen Asteroiden entdeckt.

▲Entdeckte erdnahen Asteroiden (Fotoquelle: Jiao Weixin)

„Die Untersuchung erdnaher Asteroiden ist von großer Bedeutung, vor allem um größere Kollisionen zwischen Himmelskörpern zu vermeiden“, erklärte Jiao Weixin. Asteroiden, die als potenziell gefährlich für die Erde gelten, werden mit dem Symbol PHA gekennzeichnet. Bis zum 2. Februar 2021 haben Wissenschaftler insgesamt 2.216 PHAs entdeckt, was bedeutet, dass wir mehr als 2.000 Asteroiden kennen, die eine potenzielle Bedrohung für die Erde darstellen.

▲Die minimale orbitale Rendezvous-Distanz der Erde (Fotoquelle: Jiao Weixin)

Aber werden diese über 2.000 Asteroiden wirklich die Erde treffen? unsicher. „Wir sagen lediglich, dass es gefährlicher ist, wenn diese Himmelskörper die Erde treffen. Da Asteroiden zudem zu klein sind, werden ihre Flugbahnen leicht von großen Himmelskörpern beeinflusst. Wissenschaftler sagen voraus, dass es auf der Erde keine Katastrophe geben wird, aber nach dem Einschlag anderer Himmelskörper könnten sie immer näher kommen. Einige von ihnen scheinen jetzt eine potenzielle Gefahr für die Erde darzustellen, aber aufgrund anderer Faktoren entfernen sie sich immer weiter von uns, sodass sich die Daten dynamisch entwickeln“, erklärte Jiao Weixin.

Asteroideneinschläge auf der Erde sind nicht grundlos

„Asteroideneinschläge auf der Erde sind nicht grundlos“, betonte Jiao Weixin. Am 15. Februar 2013 ereignete sich im russischen Tscheljabinsk ein Asteroideneinschlag. Als der Asteroid in die Atmosphäre eintrat, hinterließ er eine etwa zehn Kilometer lange Spur am Himmel. Das Hauptfragment des Asteroiden traf den Tschebarkul-See. Bei dem Vorfall wurden 1.491 Menschen verletzt.

▲Am 15. Februar 2013 ereignete sich in Tscheljabinsk, Russland, ein Asteroideneinschlag (Fotoquelle: Jiao Weixin)

Im Laufe der Geschichte hat die Erde schwere Naturkatastrophen erlebt und es wurden fast 200 Meteoritenkrater nachgewiesen. Einige Meteoritenkrater können aufgrund von Erdveränderungen, Änderungen der Flussläufe und anderen Gründen nicht mehr identifiziert werden.

Die Tunguska-Explosion ereignete sich am 30. Juni 1908 um 7:17 Uhr über dem heutigen Sibirien in Russland. Man schätzte damals, dass die Explosion der Sprengkraft von 20 Millionen Tonnen TNT-Bomben entsprach und dass über 80 Millionen Bäume auf einer Fläche von mehr als 2.150 Quadratkilometern niederbrannten.

Nach derzeitigem Konsens ist ein Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 60 bis 190 Metern aufgrund der starken Reibung mit der Atmosphäre in einer Höhe von etwa 6 bis 10 Kilometern über dem Boden explodiert, was zu einer ungleichmäßigen Erwärmung und zur Zerstörung des gesamten Tunguska-Waldes führte.

▲Imaginäres Bild der Tunguska-Explosion (Fotoquelle: Jiao Weixin)

Die Gefahr von Asteroideneinschlägen auf der Erde besteht weiterhin aus drei Hauptgründen: Erstens muss noch immer eine große Zahl von Objekten entdeckt werden. Die von uns beobachtete Zahl beträgt nur etwa 10 %. Es gibt noch viele Himmelskörper, die noch nicht entdeckt wurden. Besteht bei diesen Himmelskörpern die Gefahr einer Kollision mit der Erde? Wir verstehen es noch nicht ganz. Mitte August 2020 flog ein erdnaher Asteroid mit der Nummer „2020 QG“, etwa so groß wie ein SUV, in geringem Abstand an der Erde vorbei. Kurz vor dem Abheben wurde es von einer NASA-Sonde entdeckt, allerdings geschah dies erst sechs Stunden später.

Der zweite Grund ist die plötzliche Ankunft ungebetener Gäste, darunter kurzperiodische Kometen, die versehentlich in das innere Sonnensystem eindringen, was es für den Menschen noch schwieriger macht, ihre Umlaufbahnen zu bestimmen. So wurde beispielsweise der Komet Shoemaker-Levy 9 am 8. Juli 1994 aufgrund der starken Schwerkraft des Jupiters in 21 kleine Fragmente zersplittert und schlug am 16. Juli 1994 mit einer Geschwindigkeit von 210.000 Kilometern pro Stunde auf der Südhalbkugel des Jupiters ein. Fragment G hat mit einer Sprengkraft von 6 Megatonnen TNT die größte Sprengkraft, und die von seinem Gegenstück verursachte „Narbe“ dürfte größer sein als der Durchmesser der Erde.

▲Komet Shoemaker-Levy 9 trifft Jupiter (Bildnachweis: Jiao Weixin)

Der Einschlag des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter verdeutlichte dessen Rolle als „Weltraumstaubsauger“ im Sonnensystem. Seine starke Schwerkraft kann viele Kometen und Asteroiden absorbieren. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Komet auf dem Jupiter einschlägt, ist 2.000- bis 8.000-mal so hoch wie auf der Erde. Die Erde befindet sich in einer sehr vorteilhaften Lage und wird vom Jupiter geschützt, weshalb sie ein bewohnbarer Planet ist.

Der dritte Grund ist der Jakowski-Effekt, der einen winzigen Stoß auf einen Asteroiden ausübt, wenn dieser Sonnenlicht absorbiert und Wärme freisetzt. So hat sich beispielsweise die Position des Asteroiden 6489 Golevka nach Beobachtungen zwischen 1991 und 2003 um 15 Kilometer mehr verschoben als erwartet.

▲ Schematische Darstellung des Yakovsky-Effekts (Fotoquelle: Jiao Weixin)

Verschiedene Methoden können die Bedrohung durch Asteroiden beseitigen

Wie hoch ist das Risiko, dass ein Asteroid die Erde trifft? Bei den kleineren ist die Wahrscheinlichkeit höher, da es mehr von ihnen gibt. Beträgt der Durchmesser weniger als 30 Meter, zerbricht das Gebilde nach statistischen Gesetzen in der oberen Atmosphäre und verursacht im Allgemeinen keine Opfer am Boden. Dieser Himmelskörper hat einen Durchmesser von mehr als 30 Metern und weniger als 100 Metern. Er wird in der unteren Atmosphäre verbrennen und zerbrechen, was zu lokalen Einschlägen auf der Erde führen wird.

Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 100 Metern und weniger als 300 Metern können direkt auf die Erdoberfläche einschlagen und Krater mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern verursachen. Die entstehende Staubdecke wird ein Gebiet mit einem Durchmesser von 10 Kilometern betreffen.

Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 300 Metern und weniger als 600 Metern werden die geringste globale Katastrophe verursachen und im Abstand von 25.000 Jahren etwa 500.000 Menschenleben kosten.

Ein Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als 600 Metern und weniger als 1.000 Metern wird eine mittelschwere globale Katastrophe mit einer Todesrate von etwa 5 Millionen Menschen und einem Zeitintervall von 70.000 Jahren verursachen.

Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als einem Kilometer und weniger als fünf Kilometern sind groß genug, um weltweite Schäden anzurichten und über eine Milliarde Menschenleben zu fordern. Ein solcher Vorfall kommt etwa alle paar Millionen Jahre einmal vor.

Jiao Weixin stellte vor, dass es zehn Hauptmaßnahmen gibt, mit denen die Menschheit Asteroideneinschläge verhindern kann. Das erste Ziel besteht darin, die Beobachtungen zu intensivieren und frühzeitige Prognosen zu erstellen, um die Bedingungen in seiner Umlaufbahn zu verstehen. Zweitens führt der dynamische Aufprall zu einer Ablenkung der Umlaufbahn. Drittens: Installieren Sie eine Rakete, um die Umlaufbahn zu ändern. Viertens: Solarsegelantrieb. Fünftens: Schwerkrafttraktor. Sechstens eine nukleare Explosion in der Nähe des Asteroiden. Siebtens: eine nukleare Explosion im Inneren des Asteroiden. Acht, Massenprojektor. Neuntens: Laserablation. Zehntens: Nutzen Sie Sonnenenergie, um Materie zu verdampfen und so Schub zu erzeugen.

Unter anderem wurde der Plan, eine Sonde für dynamische Einschläge zu starten, bereits umgesetzt. Im November 2021 starteten die USA zwei Satelliten (DART) zu einem relativ nahen Himmelskörper, wobei ein großer Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 780 Metern und ein „kleiner Satellit“ mit einem Durchmesser von 160 Metern einschlugen.

▲DART-Testmission zur Asteroidenumleitung (Fotoquelle/Jiao Weixin)

Bereits im Januar 1996 wurde die Sonde „Near-Earth Asteroid Dating“ erfolgreich ins All gestartet. Seine Mission bestand darin, den Asteroiden „Eros“ zu umkreisen und auf ihm zu landen, um die Geheimnisse des Asteroiden zu erforschen. Während des Fluges zum Asteroiden übermittelte die Sonde 160.000 Fotos und eine große Menge wertvollen Materials zur Erde und lieferte den Wissenschaftlern damit viele wichtige Referenzen für die zukünftige Erforschung anderer Asteroiden und Kometen. Schließlich gelang es der Sonde nach dem Überfliegen einer Distanz von 3,2 Milliarden Kilometern, in die Umlaufbahn des Asteroiden „Eros“ einzudringen und mit der Ortung zu beginnen.

▲Am 12. Februar 2001 landete die unbemannte US-Sonde „Near-Earth Asteroid Dating“ erfolgreich auf dem Asteroiden „Eros“ und erreichte damit die erste Begegnung zwischen einer Sonde und einem Asteroiden in der Geschichte (Fotoquelle/NASA)

Im Jahr 2014 startete Japan die Asteroidensonde Hayabusa 2, die mithilfe einer Kontakt-und-Hinterlassen-Methode Asteroidenproben sammelte und zur Erde zurückbrachte.

▲Japan startet die Asteroidensonde Hayabusa 2 (Fotoquelle: Jiao Weixin)

Am chinesischen Weltraumtag am 24. April dieses Jahres erklärte Wu Yanhua, stellvertretender Direktor der chinesischen Raumfahrtbehörde, der Weltöffentlichkeit erstmals, dass China zunächst den Aufbau boden- und weltraumgestützter Überwachungs- und Frühwarnsysteme für Asteroiden verbessern müsse. Sie müssen nicht nur katalogisiert werden, sondern der Schlüssel liegt darin, sie zu analysieren und festzustellen, welche das höchste Risiko darstellen. Es müssen technische Untersuchungen und Anstrengungen unternommen werden, um festzustellen, ob diese Bedrohungen beseitigt werden können.

Während China seine Fähigkeiten zur Asteroidenerkundung verbessert, muss es auch mit dem Aufbau eines erdnahen Asteroidenabwehrsystems beginnen. Wu Yanhua gab bekannt, dass China sich bemühen werde, am Ende des 14. Fünfjahresplans oder im Jahr 2025 oder 2026 eine Beobachtung eines bedrohlichen Asteroiden aus der Nähe durchzuführen, einen Einschlag in der Nähe zu simulieren und technische Experimente zur Veränderung seiner Umlaufbahn durchzuführen, um so neue Beiträge zu Chinas künftiger Reaktion auf die Bedrohung durch Asteroiden und andere außerirdische Körper für die Erde zu leisten.