Nếu một vật thể khổng lồ trông giống như sắp đâm vào Trái đất, loài người có một vài lựa chọn: Búa nó bằng tàu vũ trụ đủ mạnh để hạ gục nó, nổ tung nó bằng vũ khí hạt nhân, kéo nó bằng máy kéo trọng lực hoặc thậm chí làm chậm nó xuống sử dụng ánh sáng mặt trời tập trung.
Chúng tôi sẽ phải quyết định xem có nên truy cập nó với nhiệm vụ trinh sát trước hay khởi động một cuộc tấn công toàn diện ngay lập tức.
Đó là rất nhiều quyết định để đưa ra theo nguyên tắc tồn tại, đó là lý do tại sao một nhóm các nhà nghiên cứu MIT đã đưa ra một hướng dẫn, được công bố vào tháng 2 trên tạp chí Acta Astronautica, để giúp làm lệch hướng tiểu hành tinh trong tương lai.
Trong các bộ phim, một tiểu hành tinh tới thường là một cú sốc vào phút cuối: một tảng đá lớn, chết chóc lao thẳng về Trái đất như một viên đạn thoát khỏi bóng tối, chỉ vài tuần hoặc vài ngày giữa phát hiện và tác động dự kiến của nó. Đó là một mối đe dọa thực sự, theo một bài thuyết trình tháng 4 năm 2019 của Văn phòng Bảo vệ Hành tinh của NASA mà Khoa học Sống tham dự. Nhưng NASA tin rằng nó đã phát hiện ra hầu hết các vật thể lớn nhất, nguy hiểm nhất thậm chí có cơ hội tấn công Trái đất nhỏ - những kẻ được gọi là kẻ giết người hành tinh. (Tất nhiên, có lẽ có rất nhiều tảng đá nhỏ hơn - vẫn đủ lớn để giết chết toàn bộ thành phố - vẫn chưa được khám phá.)
Bởi vì hầu hết các vật thể lớn trong khu vực lân cận Trái đất đã được theo dõi chặt chẽ, chúng tôi có thể sẽ có nhiều cảnh báo trước khi một cuộc tấn công Trái đất. Các nhà thiên văn học quan sát những tảng đá không gian này khi chúng đến gần Trái đất để xem liệu chúng có khả năng xuyên qua một trong những "lỗ khóa" của chúng hay không. Mỗi tiểu hành tinh đe dọa Trái đất càng ngày càng gần Trái đất tại các điểm khác nhau trên quỹ đạo quanh mặt trời. Và dọc theo con đường đó, gần Trái đất, nó có các lỗ khóa. Những lỗ khóa đó là những vùng không gian mà nó phải đi qua để kết thúc một quá trình va chạm trong quá trình tiếp cận hành tinh tiếp theo của nó
"Một lỗ khóa giống như một cánh cửa - một khi nó mở ra, tiểu hành tinh sẽ tác động đến Trái đất ngay sau đó, với xác suất cao", Sung Wook Paek, tác giả chính của nghiên cứu và một kỹ sư Samsung, một sinh viên tốt nghiệp MIT khi viết bài báo, nói trong một tuyên bố.
Thời gian dễ nhất để ngăn chặn một vật thể chạm vào Trái đất là trước khi nó chạm vào một trong những lỗ khóa đó, theo tờ báo. Điều đó sẽ giữ cho đối tượng không đi trên đường hướng tới một tác động ở nơi đầu tiên - tại thời điểm đó, việc cứu Trái đất sẽ đòi hỏi nhiều tài nguyên và năng lượng hơn, và có nhiều rủi ro hơn.
Paek và các đồng tác giả của ông đã loại bỏ hầu hết các phương án làm lệch hướng tiểu hành tinh kỳ lạ hơn, chỉ để lại kích nổ hạt nhân và tác động là những lựa chọn nghiêm trọng. Vụ nổ hạt nhân cũng có vấn đề, họ viết, bởi vì không chắc chính xác một tiểu hành tinh sẽ hành xử thế nào sau vụ nổ hạt nhân và bởi vì mối quan tâm chính trị về vũ khí hạt nhân có thể gây ra vấn đề cho nhiệm vụ.
Cuối cùng, họ đã hạ cánh trên ba lựa chọn cho các nhiệm vụ có thể được chuẩn bị một cách hợp lý trong một thông báo ngắn nếu một tiểu hành tinh giết người hành tinh được phát hiện hướng tới lỗ khóa:
- Một nhiệm vụ "loại 0" trong đó một tàu vũ trụ hạng nặng, đơn lẻ được bắn vào vật thể đến, nhằm mục đích sử dụng thông tin tốt nhất có sẵn về trang điểm và quỹ đạo của vật thể để đánh bật nó.
- Nhiệm vụ "loại 1" trong đó trinh sát được phóng lên trước và thu thập dữ liệu cận cảnh về tiểu hành tinh trước khi tác động chính được phóng ra, nhằm nhắm bắn tốt hơn để đạt hiệu quả tối đa.
- Một nhiệm vụ "loại 2" trong đó một vật va chạm nhỏ được phóng ra cùng lúc với trinh sát để đánh bật đối tượng ra một chút. Sau đó, tất cả các thông tin từ trinh sát và tác động đầu tiên được sử dụng để tinh chỉnh một tác động nhỏ thứ hai hoàn thành công việc.
Vấn đề với các nhiệm vụ "loại 0", các nhà nghiên cứu đã viết, là các kính viễn vọng trên Trái đất chỉ có thể thu thập thông tin sơ bộ về những kẻ giết người hành tinh, vẫn còn là những vật thể tương đối nhỏ, mờ, tương đối nhỏ. Nếu không có thông tin chính xác về khối lượng, vận tốc hoặc trang điểm vật lý của mình, nhiệm vụ của người tác động sẽ phải dựa vào một số ước tính không chính xác và có nguy cơ thất bại cao hơn khi không thể đánh bật vật thể ra khỏi lỗ khóa.
Các nhà nghiên cứu đã viết, các nhiệm vụ loại 1 có nhiều khả năng thành công hơn, bởi vì họ có thể xác định khối lượng và vận tốc của đá đến chính xác hơn nhiều. Nhưng họ cũng mất nhiều thời gian và nguồn lực hơn. Nhiệm vụ loại 2 thậm chí còn tốt hơn, nhưng cần nhiều thời gian và nguồn lực hơn để bắt đầu.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tính toán nhiệm vụ nào là tốt nhất dựa trên hai yếu tố: thời gian giữa nhiệm vụ bắt đầu và ngày kẻ giết người hành tinh sẽ chạm tới lỗ khóa của nó, và khó khăn trong việc chuyển hướng kẻ giết người hành tinh cụ thể.
Áp dụng những tính toán đó cho hai tiểu hành tinh giết người nổi tiếng trên hành tinh trong khu vực chung của Trái đất là Apophis và Bennu, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một bộ hướng dẫn phức tạp cho những người làm lệch hướng tiểu hành tinh trong tương lai trong trường hợp một trong những vật thể đó bắt đầu hướng đến lỗ khóa.
Cho đủ thời gian, họ nhận thấy, nhiệm vụ loại 2 hầu như luôn là cách đúng đắn để làm chệch hướng Bennu. Tuy nhiên, nếu thời gian ngắn, một nhiệm vụ loại 0 nhanh và bẩn là cách để thực hiện. Chỉ có một số ít trường hợp trong đó nhiệm vụ loại 1 có ý nghĩa.
Apophis là một câu chuyện khác, phức tạp hơn. Nếu thời gian ngắn, nhiệm vụ loại 1 thường là lựa chọn tốt nhất: thu thập dữ liệu nhanh chóng để nhắm đúng mục tiêu. Có nhiều thời gian hơn, các nhiệm vụ loại 2 đôi khi tốt hơn, tùy thuộc vào mức độ khó có thể làm chệch hướng khỏi khóa học của nó. Không có tình huống nào một nhiệm vụ loại 0 có ý nghĩa với Apophis.
Trong cả hai trường hợp, nếu thời gian quá ngắn, các nhà nghiên cứu nhận thấy không có nhiệm vụ nào thành công trong việc chuyển hướng đá.
Sự khác biệt giữa các tảng đá giảm xuống mức độ không chắc chắn về khối lượng và vận tốc của chúng, cũng như cách vật liệu bên trong của chúng sẽ phản ứng với tác động.
Các nguyên tắc cơ bản tương tự này có thể được sử dụng để nghiên cứu những kẻ giết người hành tinh tiềm năng khác và các nghiên cứu trong tương lai có thể kết hợp các lựa chọn khác để làm chệch hướng các tiểu hành tinh, bao gồm cả vũ khí hạt nhân, các nhà nghiên cứu viết. Danh sách các tùy chọn càng phức tạp, việc tính toán càng khó khăn. Cuối cùng, họ đã viết, sẽ rất hữu ích khi đào tạo các thuật toán học máy để đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu chính xác có sẵn trong bất kỳ kịch bản giết người hành tinh nào.
