Численное моделирование падения космических тел на Землю

Численное моделирование падения космических тел на Землю ( пункт 2. 2. повестки дня заседания Совета РАН по космосу 11 ноября 2015 г. ) Докладчик – д. ф. -м. н. В. Шувалов В. В. , соавторы д. ф. -м. н. Зецер Ю. И. и д. ф. -м. н. Попова О. П. ( Институт динамики геосфер РАН)

Общий комплекс задач для решения проблемы астероидной опасности: - Определение вероятности падения комет и астероидов с разными параметрами; - Оценка «поражающих факторов» при падении космических тел с заданными параметрами, создание базы данных последствий и методики быстрой оценки последствий; - Разработка методов активного воздействия на потенциально опасные космические тела; - Обнаружение потенциально опасных космических объектов и их характеристик; - Определение точки падения обнаруженных падающих тел и оценка рисков; - Активное воздействие на астероид или принятие мер по минимизации катастрофических последствий. - Для решения этих задач необходим комплексный подход, основанный на взаимодействии различных институтов РАН, подразделений МЧС, РОСКОСМОСА и т. д.

Проблему противодействия астероидно-кометной опасности и снижения рисков невозможно решить без детального анализа физических явлений, сопровождающих падение космического тела, которые, в свою очередь, определяют опасность последствий для окружающей среды. Для этого необходимы как разработка и совершенствование сложных моделей физических процессов, так и создание на основе этих моделей методик быстрой оценки возможности возникновения чрезвычайных ситуаций и определения последствий падений космических тел с заданными параметрами.

Оценка последствий падения комет и астероидов на Землю – сложная физическая и математическая задача, требующая привлечения специалистов из разных областей физики. В настоящее время нет ни одной модели/методики/алгоритма, позволяющих получить комплексную оценку всех основных последствий при падении любого космического тела с заданными параметрами и своевременно прогнозировать возникновение чрезвычайной ситуации.

Разные физические и математические модели нужны для: -разных стадий падения комет и астероидов (пролет через атмосферу, кратерообразование, распространение ударных, акустикогравитационных, сейсмических волн и т. д. ); -разных размеров падающих тел; -разных поражающих факторов; -разных природных условий в точке падения.

-наличие метеорного следа; -зависимость от угла наклона траектории; -сложная форма области энерговыделения; -масштаб. -Оценки, основанные на аналогии со взрывами, могут приводить к большим (даже на порядки) ошибкам.

В настоящее время математические модели ударных событий и сопровождающих удар. разработаны физиконекоторых конкретных некоторых процессов, Основные не решенные вопросы: -ионосферный эффект; -расчет излучения и оценка области массовых пожаров; -влияние угла наклона траектории на различные поражающие факторы удара; -влияние рельефа и других характеристик места падения.

Чтобы противодействовать астероидно-кометной опасности необходимо быстро оценивать последствия всех возможных падений. Для этого необходимы разработка и совершенствование сложных моделей физических процессов, проведение систематических расчетов ударов с разными параметрами и создание на основе этих моделей и расчетов банка данных последствий и методик быстрой оценки рисков при падении космических тел с заданными параметрами.

Ударная волна (голубая линия) и метеорный след (показан белым цветом) после падения Челябинского метеорита.

Initial parameters: Diameter 50 -80 m Velocity 15 -20 km/s Asteroid or comet Stage of the flight Initial deformations Pancaking Fragmentation and formation of debris jet Evaporation, formation of gaseous jet Deceleration above the surface, formation of a buoyant plume

Demolition of any large city An impact into a sensitive site and a consequent global catastrophe Dams Nuclear power stations Military facilities Chemical plants Breaking of modern telecommunication system Misinterpretation of the event as a nuclear explosion

After Shuvalov & Trubetskaya (2007) q Not a crater, but strongly disturbed oceanic bottom q An amplitude of the wave is §~300 m at 300 km from the impact point §~20 m near the South America coast

Образование кратера Ритланд (Норвегия)

Plume created by Chicxulub impact Wildfires induced by the plume radiation Radiation induced by impacts could be responsible for igniting regional and global wildfires

Образование кратера Гарднос (Норвегия)