Вычислительный эксперимент по моделированию астероидных угроз

Дудник Евгений Николаевич / Dudnik Evgenij Nikolaevich – кандидат физико-математических наук, доцент,

кафедра защиты в чрезвычайных ситуациях и управления рисками,

Удмуртский государственный университет, г. Ижевск

Аннотация: в статье приведены результаты вычислительного эксперимента, иллюстрирующие типичный способ формирования опасных траекторий астероидов небольшого размера, способных нанести по Земле удар мощностью 100 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Даны рекомендации по совершенствованию мониторинга рискованных ситуаций, связанных с астероидной угрозой.

Ключевые слова: астероидная угроза, гравитационный удар, геокроссер, задача N тел, время подлета, математическое моделирование, мониторинг рискованных ситуаций.

С точки зрения защиты от чрезвычайных ситуаций (ЗЧС) очень важно правильно организовать мониторинг рискованных ситуаций, в частности, астероидных угроз, чтобы заранее оценить риски и начать превентивные мероприятия.

Исследования последних лет показали, что в движениях малых небесных тел содержится гораздо больше неожиданности, чем ранее было принято считать [1,2,3,4,5,8,11].

Известно, что траектории некоторых астероидов могут довольно быстро (в течение десятков месяцев) хаотизироваться, то есть непредсказуемо отклоняться от расчетных [1,3,4,7,11]. При этом они могут превращаться в геокроссеры (пересекающие орбиту Земли) и становиться потенциально опасными [1,3,7,11].

Типичная последовательность событий, которая делает астероид опасным, в общем виде очень проста:

- за счет нелинейных резонансов накапливаются изменения в траекториях малых тел, и эти изменения непредсказуемы, так как они происходят в системе N тел [3,6,9,11],

- далее малое тело подходит близко к планете и испытывает гравитационный удар [6,7,8,11], после чего отклонения в траектории становятся фатальными.

Размер астероида имеет большое значение. Крупные астероиды наиболее опасны, но они редки и легко наблюдаемы, их траектории гораздо более инерционны, чем у небольших. К счастью, все они хорошо известны, и в обозримом будущем опасности не представляют [7,8].

Наибольшую опасность представляют такие небесные тела, которые достаточно малы, чтобы быть подвергнутыми гравитационному удару [6], сопровождающемуся значительным искривлением траектории. И эти тела, вдобавок, трудно вовремя заметить современными средствами наблюдения. Это камни в поперечнике около 50 метров и плотностью около 3000 кг/м³. К тому же, их в десятки тысяч раз больше, чем крупных [12].