Asteroidenabwehr - Heidelberg University€¦ · erdbahnkreuzende Asteroiden • Koma erschwert das...

AsteroidenabwehrKTS, Heidelberg 13.11.2008

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AsteroidenabwehrWas geht? Was geht nicht? Geht noch was?

Michael KhanESA Europäische WeltraumbehördeESOC Europäisches Weltraumkontrollzentrum

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Die Bruce-Willis-Methode

• Erst mal ´rankommen lassen

• Dann verpassen wir dem Ding eine satte Ladung Megatonnen

• Problem solved

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Die Bruce-Willis-Methode

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Wenn Bruce Willis aber nicht da ist?

• Heutige Technologie: drei Methoden – Der kinetische Impaktor– Nukleare Sprengsätze

– Der Gravitationstraktor

• Man braucht zwei Dinge– Einen Schubs (für Physiker: Impulsübertragung)

– Zeit

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Kinetischer Impaktor?

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Wirkt der Schubs?

• Impuls = Masse * Geschwindigkeit• Impulsübertragung = Impuls * Wirkfaktor

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Wirkfaktor = 1: Normale Impulsübertragung

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Wirkfaktor sehr klein: Impuls „verpufft“

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Wirkfaktor groß: Verstärkter Impuls

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Ablenken eines NEOs

• Beispiel: 99942/Apophis– Erdbahnkreuzer– Rund 270 m groß– 27 Millionen Tonnen Masse– Umlauf um die Sonne: 324 Tage– Wird der Erde am 13. April 2029 (Freitag) auf

32000 km nahekommen

• Angenommen, man wüsste, dass er die Erde treffen wird…– Was könnte man da machen?

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Ein Rechenbeispiel

• Fiktiver Fall : Apophis 2029– Volltreffer auf der Erde vorhergesagt– 10 Jahre Vorlaufzeit = 11 Apophis-Umläufe– Differenz Volltreffer�Verfehlen: max. 13850 km– Bahngeschwindigkeit der Erde: ca. 30 km/s– 13850 km / 30 km/s = 462 sec = 7.7 Minuten

• Das heißt, man muss nur:– Apophis´ Eintreffen 7.7 Minuten verzögern

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Wieviel Schubs bräuchte man?

• Mit kinetischem Impaktor:– Ein 10 t-Impaktor mit 40 km/s– Ein 40 t-Impaktor mit 10 km/s– Vier 10 t-Impaktoren mit je 10 km/s

– Zehn 5 t-Impaktoren mit je 8 km/s– Lösbar!

• Aber! Was passiert bei ….– schlechter Impulsübertragung?

– einem größeren Asteroiden?– weniger Zeit?

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Nukleare Sprengsätze

• Im schnellen, dichten Vorbeiflug– Punktgenaue Zündung– Wirkung schwer vorhersehbar– Thermischer Schock verdampft

Materie des Objekts– Bei Kometen einzige Chance

• Unter der Oberfäche platziert– Aufwändige Mission (bemannt?)– Deutlich höhere Erfolgschance– Nicht alle Objekte erreichbar

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Der Gravitationstraktor

Raumschiff mit Ionenantrieb

Raumschiff schwebt neben

Asteroid

Schwerkraft des Raumschiffs lenkt

Asteroid ab

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Vergleich der drei Methoden

+++-Gravitations-traktor

---+�+++Nuklearer Sprengsatz

-+Kinetischer Impaktor

PräzisionImpulsMethode

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Weitere Vorschläge

• Verändern der Reflektionseigenschaften• Platzieren einer Antriebseinheit• Kreiselschleuder• Starker Laser • Konzentrierende Spiegel

• Kontrollierte Zerlegung

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Beurteilung der weiteren Vorschläge

• In allen Fällen erheblicher F&E-Aufwanderforderlich

• Nicht alle Konzepte erscheinen überzeugend:– Aufwand |�Wirksamkeit?

– Vorteile gegenüber anderen Methoden?

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Sonderfall: Kontrollierte Zerlegung

• Benötigt:– Verankerung, Baggervorrichtung, Katapult

– Das Objekt selbst dient als Treibstoff– Gefahr wird endgültig gebannt

• Technologische Fortschritte– Raketentechnik– Robotik

• Mit Sicherheit mittelfristig eingesetzt

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Das Problem der Genauigkeit

• Bahn eines Objekts nie genau bekannt• Kenntnis verschlechtert sich mit der Zeit• Vorhersagegenauigkeit ist ein Problem• Ablenkmanöver: Verschlimmbesserung?• Kontinuierliche Messung von Vorteil• Wie aber nach-korrigieren?

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Können wir uns wehren?

• Erdbahnkreuzende Asteroiden:– Zumeist klein (je kleiner, desto häufiger)

– Gerade kleine Objekte sind abwehrbar– Vorwarnzeit!

• Und was ist mit Kometen?

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Kurzperiodische Kometen

• Nukleare Zerlegung aussichtsreicher• Ablenkung möglich• Aber: Oft deutlich größer als

erdbahnkreuzende Asteroiden• Koma erschwert das Zielen

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Oort´sche Wolke und Kuipergürtel

Quelle langperiodischer Kometen• Oft unbekannte, große Objekte• Beliebige, schwer erreichbare Bahnen• Vorwarnzeit weniger als 2 Jahre

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Erfolgversprechende Abwehrmaßnahmen

• Gegen langperiodische Kometen auf Kollisionskurs hilft am Besten:

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Generelle Anmerkungen

• Ablenkung: nur zeitweilige Lösung• Vorsicht: „Schlüssellochproblem“• Ablenkung braucht Vorlaufzeit!• Wichtigste Abwehrmethode:

– Kontinuierlich beobachten und überwachen

• Verbesserung der Präzision– Kenntnis des Inneren von Asteroiden und

Kometen verbessern

– Bahnvermessung durch Begleitsonden

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