המטרה: 24 בספטמבר | האסטרואיד שיביא לקץ האנושות - וכיצד נגן על עצמנו?

לפני כ-66 מיליון שנה, סלע שרוחבו כעשרה קילומטרים פילח את האטמוספירה של כדור הארץ ונחת באזור חצי האי יוקטן במקסיקו. התוצאה הייתה חורבן גלובלי, חורף פלנטרי ממושך והכחדתם של כ-75 אחוזים מהמינים על פני הפלנטה, ובראשם הדינוזאורים. לאורך מרבית ההיסטוריה האנושית, אסטרואידים נחשבו לאיום קוסמי עיוור, גזירת גורל בלתי נמנעת שאיש אינו יכול לחזות או למנוע.

אולם במאה ה-21, המדע שינה לחלוטין את מאזן הכוחות. האנושות הפכה למין הראשון בתולדות כדור הארץ שמסוגל למפות את האיומים המקיפים אותו, לחשב את מסלולם בדיוק של מילימטרים למאות שנים קדימה, ואף לשגר חלליות כדי להסיט אותם ממסלולם.

במרכז תשומת הלב של הקהילה המדעית הבינלאומית ניצב כעת גוף שמימי אחד: אסטרואיד 101955 Bennu, המוגדר רשמית כעצם בעל פוטנציאל הסיכון הגבוה ביותר במערכת השמש שלנו.

פרופיל של סכנה בין-פלנטרית

האסטרואיד 101955 Bennu התגלה בספטמבר 1999 על ידי פרויקט LINEAR (חקר אסטרואידים קרובי ארץ של מעבדת לינקולן ב-MIT בשיתוף חיל האוויר של ארצות הברית ונאס"א). מדובר בגוף שמימי פחמני בקוטר ממוצע של כ-510 מטרים - גודל העולה משמעותית על גובהו של בניין האמפייר סטייט בניו יורק (כ-443 מטרים עד קצה האנטנה) ומגדל אייפל בפריז (כ-324 מטרים).

מה זה עצם קרוב כדור הארץ (NEO)? אסטרואיד או שביט שמסלולו מביא אותו לקרבה של פחות מכ-195 מיליון קילומטרים מהשמש, מה שגורם לו לחצות או להתקרב למסלול הסיבוב של כדור הארץ. דמיינו הולך רגל שחוצה מסילת רכבת פעילה באופן קבוע; גם אם הרכבת והאדם אינם מגיעים לאותה נקודה בדיוק באותה השנייה, עצם חציית המסלולים מחייבת מעקב מתמיד.

בנו אינו מונוליט סלעי אחיד ומוצק, אלא מה שמכונה בעגה האסטרופיזיקלית "Rubble Pile" ("ערימת הריסות") - צביר רופף של שברי סלעים, חצץ ואבק קוסמי המוחזקים יחד אך ורק בכוח הכבידה העצמי החלש שלהם. משקלו מוערך בעשרות מיליוני טונות, והוא נע בחלל במהירות (יחסית) עצומה של עשרות אלפי קילומטרים לשעה ביחס לכדור הארץ.

אם גוף בסדר גודל כזה יפגע בפלנטה שלנו, עוצמת הפיצוץ תהיה שקולה למאות ואף לאלפי מגה-טונות של TNT - שווה ערך להפעלה בו-זמנית של אלפי פצצות גרעיניות. פגיעה שכזו לא תמחה את כלל החיים על פני כדור הארץ, אך היא תחריב לחלוטין רדיוס של מאות קילומטרים, תעורר גלי צונאמי מפלצתיים (אם ינחת באוקיינוס), ותשגר ענני אפר שישפיעו קשות על האקלים העולמי והחקלאות.

החללית והמתמטיקה של שנת 2182

כדי לפזר את מעטה חוסר הוודאות, שיגרה נאס"א בשנת 2016 את גשושית המחקר OSIRIS-REx. החללית הגיעה ל-101955 Bennu בסוף 2018, הקיפה אותו במשך שנתיים, מיפתה את פני השטח ברזולוציה חסרת תקדים, ואף נגעה בו לזמן קצר כדי ללקט דגימות קרקע שהוחזרו לכדור הארץ.

באוגוסט 2021, צוות מדענים בינלאומי בראשות ד"ר דוידה פרנוקיה מהמרכז לחקר גופים קרובי-ארץ של נאס"א (CNEOS) פרסם מחקר מקיף בכתב העת Icarus. באמצעות ניתוח אותות הרדיו והמדידות הטלמטריות של OSIRIS-REx, הצליחו החוקרים לצמצם את אי-הוודאות במסלולו של בנו ברמה של סנטימטרים בודדים.

מה זה אפקט ירקובסקי? כוח זעיר אך מצטבר הפועל על אסטרואידים מסתובבים: צד האסטרואיד הפונה לשמש מתחמם, וכאשר הוא מסתובב אל הצד האפל הוא פולט את החום הזה כקרינה אינפרא-אדומה. פליטת החום מייצרת דחף זעיר - בדומה למנוע רקטי מיקרוסקופי - שמשנה אט-אט את מסלולו לאורך מאות שנים.

המחקר קבע כי עד לשנת 2300, הסיכוי המצטבר הכולל לפגיעה של 101955 Bennu בכדור הארץ עומד על 1 ל-1,750 (כ-0.057 אחוזים). עם זאת, החלון המדאיג והמשמעותי ביותר זוהה לתאריך בודד ומדויק: 24 בספטמבר 2182. ביום זה (שצפוי לחול ביום השלישי בשבוע), הסיכוי לפגיעה מוערך ב-1 ל-2,700 (או כ-0.037 אחוזים).

אלו אולי נראים סיכויים קטנים מאוד, אך בעולם הניהול והסיכונים הבינלאומי של הגנה פלנטרית, כל סיכוי העולה על אפס מוחלט עבור עצם בסדר גודל כזה מחייב היערכות מעשית.

תוכנית ההצלה: כיצד פועלת הסטה קינטית בחלל?

בניגוד לסרטי המדע הבדיוני ההוליוודיים של שנות ה-90 (דוגמת "ארמגדון"), המדע המודרני שולל כמעט לחלוטין את הרעיון של פיצוץ אסטרואיד באמצעות נשק גרעיני בסמוך לכדור הארץ. פיצוץ כזה עלול לפרק את האסטרואיד לאלפי שברים רדיואקטיביים שימשיכו לנוע במסלולם וירססו את הפלנטה במטחי פגיעות הרסניים לא פחות. במקום זאת, האסטרטגיה המועדפת על קהילת ההגנה הפלנטרית העולמית נקראת הסטה קינטית.

הרעיון פשוט בבסיסו אך דורש תכנון פיזיקלי מדויק: משגרים חללית כבדה במהירות גבוהה ומרסקים אותה ישירות לתוך האסטרואיד שנים או עשורים לפני מועד המפגש הצפוי. הפגיעה אינה נועדה להשמיד את הסלע, אלא להעביר אליו תנע. שינוי המהירות הדרוש הוא אפסי - לעיתים שבריר מילימטר בודד לשנייה.

מה זה חוק שימור התנע? עיקרון פיזיקלי הקובע כי סך כל התנע (מסה כפול מהירות) במערכת סגורה נשמר. כאשר גוף אחד מתנגש בגוף שני, התנע מועבר ביניהם. דמיינו כדור ביליארד הנע במהירות ופוגע בכדור כבד ואיטי ממנו; הפגיעה משנה מיד את כיוונו ומהירותו של הכדור הכבד, גם אם הפגיעה הייתה קלה.

כאשר מפעילים את השינוי הקל הזה עשרות שנים מראש, הסטייה הקטנה הולכת ומצטברת ככל שהאסטרואיד ממשיך להקיף את השמש. על פני מסלול של מאות מיליוני קילומטרים בחלל, שבריר המילימטר הזה מתורגם לסטייה של אלפי קילומטרים מנתיבו המקורי. בבוא היום, במקום לפגוע בליבת כדור הארץ, האסטרואיד יחלוף על פנינו בבטחה במרחק עצום.

משימת DART: ההוכחה שהמדע עובד

התיאוריה הפכה למציאות מוכחת בספטמבר 2022. נאס"א הוציאה לפועל את משימת Double Asteroid Redirection Test - DART, הניסוי המעשי הראשון אי פעם בהגנה פלנטרית.

המטרה שנבחרה הייתה מערכת אסטרואידים כפולה: האסטרואיד הגדול "דידימוס", ומסביבו הירח הקטן "דימורפוס" (שקוטרו כ-160 מטרים). חשוב לציין כי מערכת זו לא היוותה שום איום על כדור הארץ, מה שהפך אותה למגרש ניסויים אידיאלי ובטוח.

החללית DART, ששקלה כ-600 קילוגרמים, נותבה באופן אוטונומי והתרסקה ישירות לתוך דימורפוס במהירות של כ-22,500 קילומטרים לשעה (יותר משישה קילומטרים לשנייה). התוצאות עלו על כל הציפיות של צוותי המדענים.

היעד המינימלי להצלחה הוגדר כשינוי של 73 שניות בזמן ההקפה של דימורפוס סביב דידימוס. בפועל, ההתנגשות קיצרה את זמן ההקפה ב-32 דקות שלמות (מ-11 שעות ו-55 דקות ל-11 שעות ו-23 דקות). בתוך כך, חללית לא רק פגעה בסלע, אלא העיפה לחלל אלפי טונות של שברי סלע ואבק. פליטת החומר הזו פעלה כמו מנוע רקטי הפוך, והעניקה לאסטרואיד דחף כפול מעוצמת הפגיעה הישירה של החללית לבדה.

המשימה הוכיחה מעל לכל ספק כי המין האנושי מחזיק כיום בטכנולוגיה מבצעית המאפשרת להסיט מסלולי אסטרואידים באופן מדויק ובר-חיזוי.

3 דברים שחייבים להבין

1. זמן הוא הנשק החזק ביותר שלנו: הסטה קינטית פועלת רק אם יש לנו התראה מוקדמת של שנים רבות. אם אסטרואיד יתגלה חודש לפני הפגיעה, שום חללית לא תוכל להסיט אותו בזמן; אך כאשר יש לנו התראה של עשרות שנים - כפי שקורה עם 101955 Bennu - אפילו דחיפה מזערית של מילימטרים בודדים תספיק כדי להציל את העולם.

2. אין צורך בהשמדה פיזית: כדור הארץ נע במסלולו סביב השמש במהירות של כ-107 אלף קמ"ש, וקוטרו הוא כ-12,740 קילומטרים. המשמעות היא שכדור הארץ עובר מרחק השווה לקוטרו בתוך כשבע דקות בלבד. אם נגרום לאסטרואיד להקדים או לאחר בעשר דקות בלבד לנקודת המפגש, הוא יחלוף על פני חלל ריק ויפספס אותנו לחלוטין.

3. אנלוגיית הנדנדות בחלל: דמיינו כדור כבד המתגלגל לאורך מסלול באולינג אינסופי. אם תנסו לעצור אותו סנטימטר לפני הפינים, תזדקקו לקיר בטון; אך אם תפעילו עליו משב רוח עדין או נגיעת אצבע קלה ברגע שהוא רק עזב את יד השחקן, הוא יסטה בהדרגה ויסיים את דרכו רחוק מכל מטרה.

האבולוציה של ההגנה הפלנטרית

במשך מיליארדי שנים, מערכת השמש הייתה סביבה אלימה של התנגשויות מתמדות. המכתשים המכסים את פני הירח, כוכב חמה ומאדים הם עדות אילמת להיסטוריה רצופת אסונות קוסמיים. גם כדור הארץ ספג אלפי פגיעות ענק, אך תהליכי שחיקה, בלייה, פעילות גיאולוגית ותנועת לוחות טקטוניים מחקו את מרבית המכתשים מפני השטח לאורך הדורות.

רק בשלהי המאה ה-20 הבינה הקהילה המדעית את גודל האיום. נקודת המפנה ההיסטורית התרחשה ביולי 1994, כאשר האנושות חזתה בשידור חי בהתרסקותו של השביט Comet Shoemaker–Levy 9 לתוך כוכב הלכת צדק. מחזה הפגיעה של שברי השביט, שיצרו צלקות ענק בגודל של כדור הארץ כולו באטמוספירה של צדק, המחיש למדענים ולמנהיגי העולם כי התנגשויות קוסמיות אינן נחלת העבר הרחוק בלבד.

בעקבות כך הורה הקונגרס האמריקני לנאס"א להקים את המשרד לתיאום הגנה פלנטרית ולמפות לפחות 90 אחוזים מכל העצמים קרובי-הארץ שקוטרם עולה על קילומטר אחד. כיום, כמעט כל האסטרואידים הענקיים (המסוגלים לגרום להכחדה עולמית) מופו ונמצאו כבעלי מסלול בטוח למאות השנים הקרובות. האתגר הנוכחי מתמקד בגופים בינוניים (כמו 101955 Bennu) שעלולים לגרום להרס אזורי חסר תקדים אם לא ינוטרו בזמן.

שנת 2182 תפגוש אנושות מוכנה

התאריך 24 בספטמבר 2182 עשוי להיראות רחוק מאוד עבורנו. ייתכן שעד אז האנושות תקים מושבות קבע על הירח ומאדים, וייתכן שפני כדור הארץ ישתנו לבלי הכר. אולם הנתון המדעי לגבי 101955 Bennu אינו נעלם. הוא ממשיך להקיף את השמש, מחכה למועד המפגש במסלול.

ההבדל בין שנת 2182 לבין עידן הדינוזאורים הוא שלנו, בניגוד ליצורים הקדומים, יש ידע, טלסקופים ומדע מדויק. משימת DART הוכיחה כי המין האנושי כבר אינו קורבן פסיבי של המכניקה השמימית. כאשר יגיע תורו של 101955 Bennu לסכן את הבית שלנו, לצאצאינו תהיה לא רק תוכנית מגירה סדורה, אלא טכנולוגיה מוכחת ובדוקה שתשמור על השמיים שקטים ובטוחים.