Всем привет! Меня зовут Леонид Еленин, и я настоящий охотник за астероидами, открывший уже более 450 космических камней! А по совместительству — научный сотрудник Института прикладной математики РАН, писатель и популяризатор науки. 

Сегодня обсудим, стоит ли нам бояться астероидов и не рискуем ли мы скосплеить героев фильма «Не смотрите наверх». Но прежде чем развеять или усилить страхи, давайте начнем с базы: что же такое астероиды и откуда они вообще берутся?

«Небесная полиция» в деле: как находили планеты и астероиды 

Если просто, астероиды — это каменные, железокаменные или железоникелевые тела, оставшиеся в Солнечной системе после формирования планет земной группы — Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Это неизрасходованные кирпичики, вытесненные силой гравитации в область нашей планетной системы, которая отделяет каменные планеты, перечисленные выше, от газовых — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Эти «кирпичики» сейчас мы называем Главным поясом астероидов. А всего лишь 225 лет назад мы ничего не знали о существовании самих астероидов и местах их обитания. Итак, наш путь лежит во вторую половину XVIII века, когда ученые-астрономы твердо решили открыть новую планету.

В 1760–1770-х годах два немецких астронома, Иоганн Тициус и Иоганн Боде, основываясь, возможно, на более ранних идеях своих коллег (скажем аккуратно), выдвинули гипотезу и вывели эмпирический закон, согласно которому планеты в Солнечной системе располагаются не абы как. Их расстояние от Солнца четко подчиняется численной закономерности, которую сейчас мы знаем как закон (или правило) Тициуса — Боде. 

Не буду приводить здесь его формулу, но общий смысл прост. Все известные на тот момент планеты — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн — располагаются относительно нашей звезды по закону геометрической прогрессии, в которой пропущен только один элемент: нет планеты между орбитами Марса и Юпитера. 

В 1781 году великий английский астроном Уильям Гершель открыл новую планету Солнечной системы — Уран, которая располагалась именно там, где это и предсказывало правило двух Иоганнов (погрешность составила менее 2%). Это было ошеломительным доказательством существования планеты-беглянки за орбитой Марса, и группа астрономов, назвавшая себя «Небесной полицией», всерьез решила взяться за ее поиски.

«Пропущенную» планету 1 января 1801 года нашел итальянский астроном, священник Джоаккино Джузеппе Мария Убальдо Николо Пьяцци, или просто — Джузеппе Пьяцци. Интересно, что он вовсе не искал новую планету, его великое открытие было случайностью. Пьяцци занимался каталогизацией звезд, измеряя их положение на небе. В то время это было популярной и достаточно прикладной работой: точные звездные карты и каталоги составлялись астрономами для морской навигации. Так как это были стратегические знания, каждая морская держава должна была обладать своими данными, которыми с ней, конечно же, никто не собирался делиться.

Новую планету Пьяцци назвал Церерой Фердинанда — в честь богини-покровительницы Сицилии и короля Фердинанда III Бурбонского. Вскоре после открытия разыгралась настоящая детективная история, в которой одни хотели украсть открытие Пьяцци, а другие и вовсе ставили его под сомнение. И все же благодаря гению величайшего математика Иоганна Гаусса беглянка была вновь поймана в декабре 1801 года. Так как новая планета оказалась очень тусклой, а значит, обладала скромным размером, родилось предположение, что подобных объектов между орбитами Марса и Юпитера может быть значительно больше. Охота на них продолжилась.

Весной 1802 года другим известным астрономом Генрихом Ольберсом во время наблюдения за Церерой был открыт второй подобный объект, названный Палладой в честь Афины Паллады. 

Именно в мае 1802 года впервые придумывают слово «астероид». Это делают английский исследователь музыки Чарльз Берни и его сын. Так как новые объекты совсем не похожи на кометы и планеты, а визуально неотличимы от звезд, Чарльз предлагает древнегреческое слово aster — звезда, а его сын добавляет окончание для большего благозвучия. 1 сентября 1804 года Карл Хардинг обнаруживает третий астероид — Юнону, а в конце марта 1807 года все тот же Ольберс открывает четвертый астероид — Весту.

Следующей находки пришлось ждать почти 40 лет, пока в декабре 1845 года новое открытие не совершил немецкий астроном-любитель Карл Хенке. Его успех вселяет надежду в сердца нового поколения астрономов, и они вновь берутся за поиск, открывая к 1857 году уже пятьдесят астероидов! Именно тогда впервые появляется понятие «пояс астероидов», а их образование связывают с разрушившейся в далеком прошлом планетой, которую в те годы еще никто не называл Фаэтоном. Это имя лишь в 1949 году предложил наш соотечественник, известный астроном и исследователь комет Сергей Владимирович Орлов.

Астероид или звезда?

Но как же астрономы смогли открыть так много новых астероидов, если они неотличимы от звезд? И почему это не было сделано раньше? На самом деле оба этих вопроса связаны. 

Все астероиды, в отличие от ярких комет, достаточно тусклые объекты и доступны для наблюдения только вооруженным глазом. Напомню, первые астрономические наблюдения с помощью телескопа были проведены лишь в 1609 году, а их первенство до сих пор оспаривается несколькими учеными. Самый известный из них, конечно же, Галилео Галилей. 

Кометы отличаются от звезд визуально: у них есть туманная оболочка — кома, а у ярких еще и потрясающие хвосты. Поэтому кометы обнаруживали по внешнему виду, а уже потом подтверждали их движение по небу. С астероидами все наоборот. Выявить их природу можно только движением, ведь они пусть и внешне похожи на звезды, но находятся неизмеримо ближе к Земле. Хотя звезды тоже летят в пространстве, но их видимое движение за часы и сутки ничтожно мало, тем более для еще столь несовершенных оптических инструментов того времени.

Так как же астрономы XIX века искали и находили астероиды? Здесь есть нюансы. Нужно знать, где искать. Изначально астрономы искали «планету». Тогда уже было известно, что их орбиты слегка наклонены к плоскости Солнечной системы (плоскости эклиптики), поэтому нужно было искать в достаточно узкой полосе небесной сферы — там, где свой хоровод водят Солнце и планеты. Астрономы разбивали интересующую их область неба на зоны, поочередно рассматривали их через окуляр телескопа и зарисовывали увиденный рисунок звезд. Потом, спустя десятки минут, часы или сутки, они проходили эти области еще раз и сравнивали увиденный рисунок звезд с тем, что уже был зарисован.

По сути, это была игра в поиск отличий. Если одна из «звезд» сместилась относительно предыдущего положения, значит, это вовсе не звезда, а астероид. Как видите, это был достаточно медленный и трудоемкий процесс. Как его можно было упростить и ускорить? Конечно же, при помощи фотографии!

Великая сила фотоискусства 

Считается, что первая «фотография» была получена французом Жозефом Нисефором Ньепсом в 1826 году с помощью техники гелиографии. Его снимок «Вид из окна Ле Гра» экспонировался около 8 часов. Конечно же, подобный метод не подходил как для съемки движущихся объектов, так и для ночных наблюдений. 

В 1838 году другой француз, Луи Дагер, применил новую технику получения изображения, основанную на светочувствительности йодистого серебра. С ней время экспонирования сократилось до минут. Астрономы начали свои эксперименты по получению снимков небесных объектов, первым из которых в 1840 году стала Луна. 

В 1858 году впервые удалось получить снимок кометы, и лишь в 1891 году немецкому астроному Максимилиану Вольфу пришла мысль попробовать снять на дагеротип астероид. Он закрепил огромную камеру на телескопе, используя его как опорно-поворотное устройство, которое позволяло компенсировать суточное вращение Земли.

Вольф применял выдержки продолжительностью 2–3 часа и таким подходом убивал сразу двух зайцев. Первый плюс: в отличие от человеческого глаза, фотоэмульсия «накапливает» попадающие на нее фотоны света. Поэтому съемка с длительной экспозицией позволяла обнаруживать более слабые объекты, используя даже небольшие фотообъективы. 

Второй — фильтрация объектов. Так как экспозиция проводилась с часовым ведением, на фотоснимках звезды оставались точечными источниками (отметками). А вот астероиды, как вы уже догадываетесь, превращались в короткие штрихи, тем самым позволяя отделить звезды от астероидов даже на единичном снимке. Так как штрихи были крошечными — доли миллиметра, с фотопластинками работали с помощью микроскопов. 

Новый фотографический метод позволил увеличить число открытий астероидов. Если с 1871 по 1891 год было открыто 210 астероидов, то с 1891 по 1911 — уже 384. Конечно, у новой методики были и свои минусы. К примеру, многочасовая экспозиция всего одной поисковой площадки приводила к тому, что за наблюдательную ночь астроном мог снять лишь несколько поисковых полей — покрытие небесной сферы было минимальным.

Но фотография развивалась, и уже в ХХ веке чувствительность фотопластинок заметно улучшилась. Теперь можно было снимать не часовые экспозиции, а минутные. Покрытие увеличилось, но по одному снимку уже нельзя было выделить астероиды: они снова выглядели как точечные «звездочки», не успевая значительно сместиться за время экспонирования снимка. 

Выход был найден. Астрономы, по сути, вернулись к прежней технике поиска и начали снимать два снимка одной и той же области неба с разницей в несколько часов или суток. Просто теперь звездные поля зарисовывали не они — это делалось автоматически, с помощью фотографии. 

Чтобы более эффективно решать задачу «найди n отличий», они изобрели новое устройство — блинк-компаратор. В него загружались две парные фотопластинки, астроном смотрел в бинокулярный микроскоп и с помощью ручки мог быстро перекидывать специальное зеркало, тем самым попеременно видя то один снимок, то другой. Такое «мигание» (blink), или анимация, позволяло быстро заметить даже тусклые «прыгающие» звезды — астероиды. Подобная техника, с помощью которой в 1930 году был открыт Плутон, использовалась на протяжении десятилетий, вплоть до 1980-х годов, когда в наблюдательной астрономии произошла новая технологическая революция.

С 1983 года для поиска астероидов и комет начали использовать ноу-хау того времени — цифровые фотодетекторы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС). Теперь фотодетектор «накапливал» фотоны не химическим способом, с помощью фотоэмульсии, а цифровым — посредством фотодиодов. 

Астрономы получали цифровые снимки, которые были готовы к работе не через часы, необходимые для проявки фотоснимков, а почти что сразу, после некоторых технических манипуляций (калибровки). И занимала она секунды, максимум — минуты. Цифровые снимки позволили начать использовать компьютеры для автоматизированного поиска движущихся объектов и их идентификации — определения, является ли найденный астероид каталогизированным или это неизвестный объект. Задача, которая раньше занимала часы, теперь рассчитывалась за секунды. 

Как и в случае с аналоговой фотографией, цифровая поначалу тоже имела свои ограничения: размер сенсора, а значит, и площадь получаемого изображения, низкая чувствительность. Но это лишь вопрос времени, и спустя десятилетие, к середине 1990-х годов, большая часть проблем была устранена — цифровые снимки стали стандартом де-факто, а производство астрономических фотопластинок было остановлено. Они стали историей.

Если в 1921 году было каталогизировано всего 944 астероида, к 1941 году — без малого две тысячи, то к началу XXI века счет шел уже на сотни тысяч астероидов. В 2020 году число открытых астероидов перевалило за миллион! 

В сентябре 2025 года мы знаем орбиты уже более 1,46 млн астероидов, и их число с вводом в строй все более «зорких» телескопов-охотников продолжает расти. Но все ли из них могут угрожать Земле? 

Пролетит или как?

Подавляющее большинство известных астероидов находится на стабильных орбитах в Главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Только малая их часть может менять свои орбиты из-за столкновения или гравитационного влияния Юпитера — тогда-то они и отправляются внутрь Солнечной системы, к планетам земной группы.

Сегодня астрономами каталогизировано свыше 39 тысяч астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ). Первый из них, (433) Эрос, был открыт в далеком 1898 году немецким астрономом Карлом Густавом Виттом. Тогда один «странный» астероид, который мог приближаться к Земле на немыслимые ранее 22,4 млн км, не вызвал опасений. Замечу, что среднее расстояние от астероидов Главного пояса до нашей планеты составляет 165 млн км.  

В последующие десятилетия астрономы изредка открывали новые околоземные астероиды, но охотиться именно на них начали только во второй половине ХХ века. К 1980 году ученые знали о существовании 51 подобного астероида, и они все так же не вызывали беспокойства — просто потому, что их мало. 

Но переход к «цифровому» поиску привел к быстрому росту обнаружения околоземных объектов. В конце апреля 1983 года космический телескоп IRAS и два любителя астрономии обнаружили комету C/1983 H1 (IRAS-Araki- Alcock), которая 11 мая прошла всего в 4,5 млн км от Земли. По космическим меркам это совсем немного — примерно в 12 раз дальше, чем до Луны. При этом, если бы комета столкнулась с Землей, могла повториться планетарная катастрофа. Да-да, подобная той, что случилась 66 млн лет назад, когда рептилии уступили планету млекопитающим.

В 1989 году мимо Земли пролетел крупный околоземный астероид (4581) Асклепий. А в 1993 году астрономы обнаружили комету Шумейкеров — Леви 9, которая годом раньше была захвачена и разрушена гравитацией Юпитера. В июле 1994 года ее фрагменты столкнулись с планетой-гигантом. Все это привело к тому, что в США с 1998 года была запущена первая государственная программа обнаружения околоземных объектов — «Космическая стража», или Spaceguard. 

Итак, старые модернизированные телескопы и новые, построенные специально под эту задачу, начали целенаправленный поиск опасных астероидов и комет. Результат — экспоненциальный рост числа обнаруживаемых околоземных объектов. Сейчас эта работа продолжается, и пока не обнаружено ни одного околоземного астероида, реально угрожающего нашей планете. В то же время нет никакой гарантии, что такой объект не будет открыт завтра.

Больше ли у нас шансов, чем у динозавров?

Мы, в отличие от динозавров, научились обнаруживать опасные объекты. Но что мы можем сделать, если такой опыт действительно понадобится? Ответ на этот вопрос требует отдельной публикации, но если кратко: пока мы не готовы защитить себя от угрозы из космоса. 

Это не значит, что человечество ничего не предпринимает в этом направлении — работы ведутся. Все предлагаемые методы защиты можно разделить на две группы — «грубой» и «мягкой» силы.

К первой группе относятся все сценарии с разрушением или различным физическим воздействием. В 2022 году во время космического эксперимента аппарат DART «торпедировал» небольшой астероид Диморф, обращающийся в качестве луны вокруг более крупного астероида Дидим. Из хорошего — мы попали, а из плохого — пока нам не хватает энергетики (силы) воздействия. С помощью космического удара мы смогли немного изменить скорость астероида, а значит, и его орбиту, но это воздействие было ничтожным. Скорее всего, это не поможет нам в случае приближения к Земле опасного астероида диаметром в десятки метров, не говоря уже о более крупных объектах. Видимо, для решения этой задачи человечеству придется использовать комбинированный метод кинетического удара и подрыва мощного взрывного устройства — водородной бомбы.

В этом сценарии есть нюанс: в космосе нет среды для передачи ударной волны, а значит, вся энергия взрыва уйдет в излучение. Да, при этом часть вещества опасного тела будет испарена — это придаст ему реактивный импульс, который немного изменит орбиту. Но КПД такого воздействия будет невысоким. 

Эффективнее поместить взрывное устройство в среду, то есть вещество самого астероида, и чем ближе к его центру масс будет произведен подрыв, тем более эффективно воздействие. Так что в идеале «космическая торпеда» должна забуриться в тело астероида и произвести подрыв уже внутри него.

На самом деле необязательно уничтожать опасный объект, тем более что часть его вещества продолжит движение по той же орбите. В итоге к Земле прилетит настоящая «космическая» шрапнель. Если у нас есть запас времени до предполагаемого столкновения, то нам действительно может помочь ударное воздействие. После него орбита астероида в течение многих лет будет медленно, но постоянно отклоняться от орбиты Земли. 

В целом технически методы «грубой» силы во многом уже осуществимы. Но сейчас размещение и испытание ядерного оружия в космосе запрещены. Готовы ли мы доверить какому-то государству или группе стран вывести подобное грозное оружие на околоземную опорную орбиту? Большой вопрос…

Что же касается методов «мягкой» силы, здесь фантазия ученых разыгралась на полную. От очевидных сценариев установки на опасный астероид двигателей малой тяги, способных непрерывно работать многие годы, до гравитационного тягача — космического аппарата, выведенного на орбиту вокруг опасного тела, использующего закон всемирного тяготения Ньютона. Астероид будет притягивать космический аппарат, а тот, в свою очередь, пусть и многократно слабее, — притягивать к себе астероид. 

Это далеко не все варианты. Предлагается использовать методы, основанные на воздействии на астероид солнечного света — эффект Янковского и YORP-эффект. Это когда дисбаланс нагрева и остывания разных частей астероида, одну из которых можно выкрасить в отражающий цвет, приведет к медленному изменению орбиты. Или же использовать лазер для испарения вещества астероида и придания ему слабого реактивного импульса. 

Опять же все эти сценарии обладают общим минусом — это ограниченная сила воздействия, которую нужно прикладывать на протяжении многих десятилетий. Такой подход может сработать, если мы обнаружим опасное тело сильно (нет, не так — очень сильно) заранее.

А на сегодня у меня все. Задавайте вопросы по теме, пишите, о чем бы хотели узнать в следующий раз. Все посмотрю!