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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