Ihre hyperrealistischen Computermodelle schützen die Erde vor tödlichen Asteroiden

Sabina Raducan hat den Job, den man von der Protagonistin in einem Michael-Bay-Film aus den 1990er Jahren erwarten würde. In The Rock ist Dr. Stanley Goodspeed von Nicolas Cage ein Chemiewaffenspezialist des FBI, der hilft, den Tag zu retten. In Armageddon ist Harry Stamper von Bruce Willis ein erfahrener Ölbohrer, der hilft, den Tag zu retten. Und an der Universität Bern, einer der grössten Universitäten der Schweiz, baut Sabina Raducan hyperrealistische Modelle von Asteroideneinschlägen. Was eines Tages dazu beitragen könnte, unseren gesamten Planeten zu retten.

Um es klar zu sagen, Raducan baut keine Modelle dessen, was passieren würde, wenn ein Asteroid mit der Erde kollidieren würde. Stattdessen erstellt sie als Postdoktorandin numerische Simulationen dessen, was passieren würde, wenn wir (gemeint ist die Erde) versuchen würden, einen zerstörerischen Asteroiden abzulenken, indem wir ein von Menschen hergestelltes „Impactor“-Gerät hochsenden, um ihn zu begrüßen. Anstatt ihn zu zerstören, könnte dies dazu verwendet werden, den Asteroiden vom Kurs abzubringen, sodass er an unserem Planeten vorbeisegelt.

Vorerst liegt die Idee, so etwas vorsorglich zu haben, noch in der Zukunft. Wenn es jedoch passiert (und es ist wahrscheinlich eher ein „wann“ als ein „wenn“), kann sich Raducans Arbeit als unschätzbar erweisen. Und zumindest für den Moment liefert ihr ihre Forschung einen neiderzeugenden Eisbrecher für Partys: „Ich arbeite im Bereich der planetaren Verteidigung.“

Das goldene Zeitalter der Asteroiden

Raducan wurde vom Thema Einschlagskrater fasziniert, als sie einen Master-Abschluss in Astronomie, Weltraumwissenschaft und Astrophysik an der britischen University of Kent machte. „Alle waren an Mars und Mond interessiert“, sagte sie gegenüber Digital Trends. „Dort geht die ganze Forschung hin. Ich wollte etwas machen, das nicht mit Wissenschaftlern überbevölkert und [viel] weniger erforscht ist.“

Wissenschaftler wundern sich seit mehr als einem halben Jahrhundert über die Möglichkeit, die Erde vor möglichen Killer-Asteroiden zu schützen. Mitte der 1960er Jahre waren viele Menschen besorgt über die Möglichkeit, dass der Asteroid 1566 Icarus mit der Erde kollidieren könnte, obwohl Experten zuversichtlich waren, dass er nur innerhalb von etwa vier Millionen Meilen passieren würde. „Großer Asteroid ist auf dem Weg zur Erde“, schrie eine Zeitung. „ Hippies fliehen nach Colorado, während Ikarus sich der Erde nähert “, schrieb kein Geringerer als die New York Times .

Am MIT entwarfen Forscher Pläne, um Icarus mit sechs Saturn-V-Raketen in die Luft zu jagen, die mit separaten 100-Megatonnen-Atomsprengköpfen bewaffnet waren. Wie erwartet verfehlte Icarus schließlich die Erde – obwohl die MIT-Arbeit, die in dem Buch Fire in the Sky ausführlicher beschrieben wird, nicht zu wenig Presseberichterstattung hervorrief.

Aber während es seither regelmäßig Berichte über dieses Thema gibt und es keinen Mangel an Hollywood-Filmen gibt ( zuletzt Don't Look Up ), ist Raducan zuversichtlich, dass sie das Feld zur richtigen Zeit betreten hat.

Asteroiden-Supermodels

Ein Grund dafür ist die Menge an Weltraummissionen und die daraus resultierenden Daten. „Vor fünfzehn Jahren gab es so begrenzte Daten [über Asteroiden]“, sagte sie. „Jetzt haben wir mehrere Weltraummissionen, die zu Asteroiden gehen, und es kommen viele Daten herein. Da sind DART und Hera. Da ist die Lucy-Mission. Es gibt die Missionen OSIRIS-REx und Hayabusa . Da ist die Psyche-Mission. All dies sind Daten, die Sie von der Erde nicht bekommen könnten.“

Interessanterweise können nicht alle Daten, die für den Bau von Raducans Modellen verwendet werden, von echten Asteroiden stammen. Kürzlich reisten einige ihrer Kollegen nach Spanien, wo sie mit einer Druckgaskanone Plastikgeschosse auf ein maßstabsgetreues Ersatzmodell des Asteroiden Ryugu aus Sand und Felsen abfeuerten. Diese Ergebnisse fließen auch in ihre Computermodelle ein.

Der zweite ergänzende Grund dafür, dass jetzt die beste Zeit für die Erforschung von Asteroiden ist, ist der durch das Mooresche Gesetz angetriebene Vormarsch des technologischen Fortschritts. Eine Asteroideneinschlagssimulation, deren Verarbeitung im gleichen 15-Jahres-Vergleich 2007 eine Woche gedauert hätte, dauert jetzt etwa eine halbe Stunde. Und die Simulationen, die derzeit eine Woche dauern, sind in ihrer Komplexität weit, weit überlegen.

Die TL;DR-Version? Wir wissen mehr über Asteroiden und, mit den Worten des Intros von The Six Million Dollar Man , können wir sie nachbauen. Oder modellieren Sie sie zumindest in beeindruckend hoher Auflösung auf einem Supercomputer.

Eine Frage der Gewalt

Derzeit gibt es keine Asteroiden, von denen Wissenschaftler befürchten, dass sie eine unmittelbare Bedrohung für das Leben auf der Erde darstellen. Es gibt keinen unmittelbaren Wettlauf gegen die Uhr, um ein planetares Verteidigungssystem aufzubauen. Aber Modelle wie das von Raducan werden uns dabei helfen, besser zu verstehen, wie man mit Asteroiden umgeht, falls es eines Tages nötig sein sollte. Sie werden uns auch helfen, diese Bedrohungen besser zu modellieren, unabhängig davon, ob sich die fraglichen Asteroiden als große, dichte Weltraumfelsen oder Ansammlungen kleinerer Felsen herausstellen, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Jede davon würde unterschiedliche Strategien erfordern, weshalb Computermodellierungsarbeiten wie diese so wichtig sind.

Es ist leicht zu glauben, dass wir, wenn es um mögliche Killer-Asteroiden geht, sie einfach so hart wie möglich treffen sollten. Schließlich scheint das Konzept des Overkills, das Überschreiten der zur Lösung des Problems erforderlichen Zerstörungskapazität, kein allzu großes Problem zu sein, wenn Sie es mit einem potenziellen Ereignis auf Extinktionsebene zu tun haben, das auf die Erde zurast.

Aber in Wirklichkeit ist dies nicht der Fall. Einen Asteroiden mit nicht ausreichender Kraft zu treffen, um ihn abzulenken, wäre natürlich eine schlechte Nachricht. Allerdings auch mit zu viel Kraft – wie jeder weiß, der schon einmal das Atari-Spiel Asteroids gespielt hat.

„Das Problem ist, dass Sie es einfach auseinanderbrechen, wenn Sie es zu hart schlagen“, sagte Raducan. „Anstatt sich mit einem Objekt zu befassen, hat man es dann mit mehreren kleineren Objekten zu tun, die viel schwerer zu kontrollieren sind. Anstelle einer einzelnen Auswirkung haben Sie eine Reihe von Auswirkungen. Das will man unbedingt vermeiden.“

Beweis der Vorhersagen

Natürlich ist die große Frage bei Raducans Modellen die gleiche wie bei jedem Vorhersagemodell: Wie genau sind sie? Viele intelligente Computermodelle, die mit viel größeren Datenmengen ausgestattet sind, sind gescheitert. Bekanntlich war Google Flu Trends – das Google-Suchanfragen für grippebezogene Anfragen verwendete – weit daneben, wenn es darum ging, die Ausbreitung des Influenzavirus während der Grippesaison genau vorherzusagen.

Wie kann Raducan sicher sein, dass ihre Modelle genau sind? Schließlich könnte im Falle eines Killer-Asteroiden eine Fehleinschätzung verheerend sein. Im Moment lautet die Antwort … wir wissen es nicht. Aber wir könnten sehr gut bald.

Im vergangenen November startete die NASA ihre DART-Mission (Double Asteroid Redirection Test) . Als weltweit erster umfassender planetarer Verteidigungstest gegen die Möglichkeit von Asteroideneinschlägen gefeiert, wird DART irgendwann im September mit dem Asteroidenziel Dimorphos kollidieren.

Als Teil ihrer Arbeit hat Raducan dazu beigetragen, die wahrscheinlichen Auswirkungen zu modellieren, die DART auf sein Ziel haben wird. Ihre Vorhersagen deuten darauf hin, dass die DART-Mission den Asteroiden höchstwahrscheinlich nicht zerbrechen wird, obwohl sie ihn erheblich deformieren wird. Um es aufzubrechen, würde 10x mehr Aufprallenergie benötigt. Durch die Analyse der Daten der DART-Mission – und der Hera-Mission der Europäischen Weltraumorganisation zur Untersuchung der Folgen des Aufpralls der DART-Sonde – wird es möglich sein, ein Gefühl dafür zu bekommen, wie gut die Modelle von Raducan den Aufprall vorhergesagt haben.

Unabhängig vom Ergebnis werden die resultierenden Daten verwendet, um zukünftige Modelle noch genauer zu machen.

Aufbau eines planetaren Verteidigungssystems

Letztendlich besteht die Hoffnung, dass Raducans prädiktive Asteroideneinschlagsmodelle einen Schlüsselbestandteil eines planetaren Verteidigungssystems bilden könnten, das in der Lage ist, die Erde vor der Bedrohung durch zukünftige Asteroidenkollisionen zu schützen.

Da der letzte Asteroideneinschlag der Extinktionsstufe vor etwa 66 Millionen Jahren stattfand, ist die Wahrscheinlichkeit eines solchen Asteroideneinschlags glücklicherweise gering. (Obwohl, wie die NASA feststellt , ein Asteroid von der Größe eines Autos ungefähr einmal im Jahr in die Erdatmosphäre eindringt, aber verbrennt, bevor er Schaden anrichtet.)

Angesichts des potenziellen Schadens, den ein Killer-Asteroid anrichten könnte, glaubt Raducan jedoch, dass es eine lohnende Investition ist, die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen zu treffen – zumindest was Missionen wie DART betrifft.

„Das DART-Raumschiff ist im Vergleich zu üblichen Weltraummissionen eine sehr billige Mission, da es sich um eine Technologiedemonstrationsmission und nicht um eine Wissenschaftsmission handelt“, sagte sie. „Es hat nur wenige Instrumente an Bord, wie eine Kamera und ein Navigationssystem, und die Missionsdauer ist mit weniger als einem Jahr im Weltraum sehr kurz.“

Am Ende des Tages kommt alles auf Michael Bay zurück. „Um die Kosten der DART-Mission in einen Zusammenhang zu stellen, kostet die Produktion eines Films wie „ Armageddon “ ungefähr genauso viel wie die Entsendung einer tatsächlichen Ablenkungsmission in den Weltraum“, sagte Raducan. „Wenn es wichtiger ist, einen Hollywood-Film über eine Asteroidenablenkung zu drehen, als tatsächlich ein Raumschiff zu schicken [um uns möglicherweise dabei zu helfen, dasselbe zu tun], müssen wir unsere Prioritäten richtig setzen.“