Ist dieser Asteroid ein Problem? Lernen Sie den Planetenverteidigungstrupp kennen, der entscheidet

Es gibt nur wenige kosmologische Konzepte, die die Öffentlichkeit – und Hollywood – stärker in ihren Bann gezogen haben als die Idee eines ankommenden Asteroiden. Riesige Gesteinsbrocken sind auf dem Weg zur Erde und könnten den Planeten zerstören – ein schrecklicher Gedanke.

Glücklicherweise werden wir immer besser darin , erdnahe Objekte zu erkennen , die eine Gefahr darstellen könnten, und Astronomen konnten kleine Einschläge vorhersagen, bevor sie eintreten.

Aber etwas am Himmel zu entdecken, ist eine Sache. Herauszufinden, was das für ein Ding ist und ob es eine potenzielle Gefahr darstellt, ist eine ganz andere Herausforderung. Wir wollten wissen, was nötig ist, um festzustellen, ob ein Asteroid gefährlich ist oder nicht, und haben deshalb mit einigen Forschern gesprochen, die an vorderster Front der Planetenverteidigung arbeiten, um das herauszufinden.

Ein mathematisches Problem

Sobald ein Asteroid entdeckt wurde, müssen wir als Nächstes seine Flugbahn kennen – ob er sich der Erdumlaufbahn nähert und ob er diese Umlaufbahn schneidet, wenn die Erde vorbeifliegt. Die Aufgabe, eine Flugbahn zu bestimmen, fällt dem Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) der NASA zu. An der Spitze des Zentrums steht Paul Chodas, der eine Gruppe von Mathematikern leitet, die Beobachtungen mit Teleskopen machen und die Flugbahnen von Objekten berechnen.

„Es ist alles ein mathematisches Problem“, sagte Chodas gegenüber Digital Trends – aber es ist kein einfaches. Sie können die Bewegung eines Objekts durch mehrere Beobachtungen verfolgen, aber das sagt Ihnen nicht, wie weit es entfernt ist.

„Es ist komplex, weil man Präzisionsmodelle des Sonnensystems benötigt: die Position der Erde, insbesondere die Position der Sonne und des Mondes“, sagte Chodas. „Für längerfristige Vorhersagen muss man wissen, wo sich alle Planeten befinden, weil sie alle einen Einfluss auf die Bewegung von Asteroiden haben.“

Deshalb sind mehr Daten immer hilfreich – entweder mehrere Beobachtungen eines Objekts in derselben Nacht oder mehrere Beobachtungen von verschiedenen Beobachtern.

Glücklicherweise helfen dabei die unveränderlichen Gesetze der Physik. „Wir lassen die Koordinaten durch unsere Software laufen, und nach und nach beginnen die physikalischen Gesetze der Schwerkraft, diese Flugbahn einzuschränken“, erklärte Chodas.

Es wird immer ein gewisses Maß an Unsicherheit über die Flugbahnen geben, aber diese Unsicherheit nimmt mit zunehmender Datenmenge ab. Je mehr Beobachtungen CNEOS hat, desto genauer kann es den Weg eines Objekts vorhersagen. Je geringer die Unsicherheit, desto weiter in die Zukunft kann eine Flugbahn berechnet werden.

Die Gruppe benötigt mindestens vier Beobachtungen über einen Zeitraum von mindestens einer Stunde. Während es technisch möglich ist, eine Flugbahn mit nur drei Beobachtungen zu berechnen, erhält das Zentrum normalerweise etwa zwölf Beobachtungen eines neuen Objekts, bevor es vom Minor Planet Center der Internationalen Astronomischen Union bekannt gegeben und mit einem Namen versehen wird. Damit handelt es sich um eine offizielle kleinere Körperschaft.

Es sind nicht nur Asteroiden

Wenn Sie an Objekte denken, die möglicherweise auf den Planeten einschlagen, denken Sie wahrscheinlich zuerst an Asteroiden. Diese Gesteinsbrocken sind bei weitem die häufigsten erdnahen Objekte, aber sie sind nicht die einzigen.

Zu den weiteren potenziell gefährlichen Objekten gehören Kometen, die aus Eis und Gestein bestehen und bei einem Aufprall auf den Planeten ebenfalls großen Schaden anrichten könnten.

Während die meisten Asteroiden aus dem Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter stammen, stammen die meisten Kometen aus dem Kuipergürtel oder aus der Oortschen Wolke weit jenseits der Neptunbahn. Deshalb nähern sich Kometen der Erde oft in einem anderen Winkel als Asteroiden, obwohl die Prinzipien zur Berechnung ihrer Flugbahnen dieselben sind.

Das Problem, erklärte Chodas, besteht darin, dass Kometen einen Prozess namens Ausgasung durchlaufen, wenn sie sich der Sonne nähern. Wenn sie wärmer werden, sublimiert ein Teil ihres Eises zu Gasen, wodurch die charakteristischen Schweife der Kometen entstehen. Und diese Gase können die Flugbahnen der Kometen beeinflussen und diese Flugbahnen unsicherer machen. Forscher nennen dies Nicht-Gravitationsbeschleunigung, da die Jets von Kometen ihre Bewegung beeinflussen.

„Kometen sind schwieriger vorherzusagen, insbesondere ein neu entdeckter Komet, bei dem es keine historischen Daten darüber gibt, wie sich die nichtgravitativen Effekte bei früheren Durchgängen in der Nähe der Sonne verhalten“, sagte Chodas.

Weniger als 1 % der erdnahen Objekte sind Kometen, daher sind Asteroiden weitaus häufiger. Aber Kometen sind knifflig und wir dürfen sie nicht übersehen, wenn es um die Verteidigung des Planeten geht.

Automatisierung des Prozesses

Eine der Herausforderungen dieser Arbeit besteht darin, dass es im Sonnensystem viele – wirklich sehr viele – kleine Objekte gibt, sodass der Versuch, die Flugbahnen für jedes einzelne Objekt manuell zu berechnen, unhaltbar wäre.

„Die Zahl der Objekte steigt rasant“, sagte Chodas, „also ist vieles davon automatisiert.“

Tatsächlich enthält die Hauptdatenbank kleiner Körper des Sonnensystems mittlerweile mehr als 1,3 Millionen Objekte. Früher wurden Flugbahnen manuell berechnet, doch CNEOS nutzt heute Computer, um den Prozess zu automatisieren.

Es gibt zwei Tools, die das Zentrum verwendet. Das Scout-System kann innerhalb weniger Minuten nach möglichen Impaktoren suchen und wird für neu entdeckte und unbestätigte Objekte eingesetzt. Ein anderes Tool, Sentry, führt Vorhersagen für Zehntausende von Objekten durch und sucht gleichzeitig nach der Möglichkeit von Impaktoren in den nächsten hundert Jahren. Diese Vorhersagen für die ferne Zukunft weisen größere Unsicherheiten auf, aber die Idee besteht darin, alle Objekte zu markieren, die möglicherweise der Erdumlaufbahn nahe kommen könnten.

Wenn ein Objekt eine potenzielle Bedrohung für die Erde darstellt, wird es markiert und an das NASA Planetary Defense Coordination Office gesendet, das die globalen Bemühungen zur Planetenverteidigung koordiniert.

Charakterisieren eines Objekts

Jetzt wissen wir also, wo sich ein Asteroid befindet und ob er in den nächsten 100 Jahren der Erde nahe kommen wird. Doch um zu wissen, ob es wirklich gefährlich ist und welche Bedrohung es darstellt, müssen wir mehr über das Objekt selbst wissen: Woraus besteht es? Wie dicht ist es? Welche Form hat es und wie schnell dreht es sich?

Das herauszufinden, ist die Aufgabe von Forschern wie Vishnu Reddy, der an der University of Arizona eine Forschungsgruppe für Weltraum-Situationsbewusstsein leitet. Die Gruppe nutzt bodengestützte Teleskope, um Objekte wie Asteroiden zu beobachten und ihre Eigenschaften zu bestimmen.

Es gibt verschiedene Techniken, mit denen Forscher Informationen über einen Asteroiden erhalten können. Mit der Spektroskopie können Sie feststellen, woraus ein Objekt besteht und welche Korndichte es hat, während Radar seinen Durchmesser und seine Form erkennen kann. Thermische Infrarotbeobachtungen können die Eigenschaften eines Objekts zeigen, beispielsweise wie viel Licht es reflektiert – und so auch Aufschluss über seine Zusammensetzung geben.

Durch den Einsatz verschiedener überlappender Techniken können Forscher überraschend viel über einen Asteroiden herausfinden, selbst wenn dieser klein und weit entfernt ist.

Dies ist wichtig, da die besonderen Eigenschaften eines Asteroiden erheblich beeinflussen können, wie potenziell gefährlich er ist. Beispielsweise gibt es zwei Haupttypen der inneren Strukturen von Asteroiden: Schutthaufen, bei denen es sich um Ansammlungen kleiner Stücke handelt, die lose zusammengehalten werden, und Monolithen, bei denen es sich um feste Materialklumpen handelt. Diese beiden Typen reagieren sehr unterschiedlich auf Stöße.

„Wir glauben, dass die meisten kleineren [erdnahen Objekte] Schutthaufen sind, das heißt, es handelt sich um lose Materialblöcke. Sie werden nicht wie ein solider Monolith mechanisch zusammengehalten“, erklärte Reddy gegenüber Digital Trends. „Ein fester Gegenstand wird wahrscheinlich den Boden erreichen. Ein schwächeres Objekt wird wahrscheinlich einen Luftstoß erleiden und sich weiter oben in der Atmosphäre selbst zerstören.“

Wenn Wissenschaftler ein potenziell gefährliches Objekt weit genug im Voraus erkennen können, haben sie Zeit, es zu charakterisieren und seinen Kurs vorherzusagen. „Zeit ist dein bester Freund, wenn es um die Verteidigung des Planeten geht“, sagte Reddy. „Man möchte all diese Objekte Jahre oder Jahrzehnte im Voraus entdecken, damit man vorhersagen kann, ob sie Auswirkungen auf die Erde haben werden.“

Sind wir bereit?

Die gute Nachricht ist, dass wir fast alle sehr großen Asteroiden identifiziert haben, die der Erde nahe kommen könnten, und keiner stellt derzeit eine Gefahr dar. Wir werden in absehbarer Zeit kein weiteres Event im Stile eines Dinosaurier-Killers erleben.

Wenn es um die Gefahr geht, dass ein riesiger Asteroid uns treffen könnte, „handelt es sich um ein Ereignis mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit“, sagte Chodas. „Es ist wirklich nichts, schlaflos zu sein.“

Das bedeutet jedoch nicht, dass wir nichts zu bedenken haben. „Trotzdem verfügen wir über die Technologie, um diese zu finden – zumindest die 140 Meter und größer – und wir können dieses Problem im Laufe der Zeit angehen“, fuhr Chodas fort.

Der Fokus liegt nun auf diesen mittelgroßen Asteroiden – solche mit einer Größe zwischen 140 Metern und einem Kilometer –, die den Planeten nicht zerstören würden, aber erheblichen Schaden anrichten könnten, wenn sie in einem dicht besiedelten Gebiet wie einer Stadt einschlagen würden. Die meisten Gegenstände fallen ins Meer, aber wenn wir Pech haben und einer zufällig ein Stadtgebiet trifft, könnte das katastrophal sein.

Kommende Missionen wie der Near-Earth Orbit Surveyor (NEOS) werden unsere Fähigkeiten, diese mittelgroßen Körper aufzuspüren, massiv verbessern. Und Tests von Technologien zur Asteroidenablenkung wie dem Double Asteroid Redirection Test (DART) zeigen, dass es theoretisch möglich ist – zumindest wenn wir genügend Vorwarnung haben –, einen ankommenden Körper abzulenken, indem man mit einem Raumschiff gegen ihn prallt.

Aber täuschen Sie sich nicht, DART war eine unglaubliche Leistung, aber es ist kein Verteidigungssystem. Es gelang zwar, den Kurs eines Asteroiden zu ändern, aber nicht ausreichend, um einen Einschlag auf die Erde zu verhindern, wenn er eine echte Bedrohung gewesen wäre. (Um eine Vorstellung davon zu bekommen, was erforderlich wäre, um einen Asteroiden abzulenken, bietet CNEOS eine Online-App an , mit der Sie ankommende Asteroiden simulieren können und wie stark sie durch verschiedene Einschläge abgelenkt würden.)

„Nach unseren Berechnungen muss man etwas um einen Zentimeter pro Sekunde oder ein paar Zentimeter pro Sekunde bewegen, und die Geschwindigkeitsänderung, die DART bewirkte, war zehnmal kleiner“, sagte Chodas. „DART war ein wichtiges Experiment und wir haben viel daraus gelernt“, aber „das würde im realen Fall nicht ausreichen.“

Eine diplomatische Angelegenheit

Auch wenn wir wissenschaftlich und technologisch auf dem richtigen Weg sind, mit der Bedrohung durch Asteroiden umzugehen, sind wir in einem Bereich, in dem wir überhaupt nicht bereit sind, die diplomatischen Beziehungen.

„Es ist sehr, sehr wichtig, eine globale Perspektive auf die Verteidigung des Planeten zu haben“, sagte Reddy, denn wir können das Problem der Verteidigung des Planeten nicht im Hinblick auf einzelne Nationen betrachten.

„Wenn ein Asteroid einen anderen Teil der Welt treffen würde, heißt es nicht: ‚Oh, das ist ihr Problem.‘ Der Stoff, der in die Atmosphäre gelangt – wir atmen ihn ein. Die Erdbeben, die Waldbrände, alles von den Schockwellen – das betrifft auch uns. In eine globale Lösung sollten wir investieren.“

Organisationen wie das International Asteroid Warning Network (IAWN), mit dem Reddy zusammenarbeitet, zielen darauf ab, eine globale Perspektive auf die Verteidigung des Planeten zu vereinen. Es bedarf jedoch weiterer diplomatischer Arbeit, um eine globale Lösung für potenzielle Bedrohungen für den Planeten zu koordinieren.

Denn auch wenn das Risiko eines Asteroideneinschlags beängstigend und unbekannt erscheint, ist es nicht unmöglich, es vorherzusagen. Mit der richtigen Technologie und dem gemeinsamen globalen Willen haben wir das Potenzial, diese Bedrohung zu erkennen und einzudämmen.

„Es ist ein globales Problem, und wir sind zahlenmäßig stark“, sagte Reddy.