Кратко и по существу.
1) Частота ударов (оценка на базе наблюдений: Челябинск, Тунгуска, SL9 и стандартной функции мощности)
- Используем эмпирическую кумулятивную зависимость числа тел от размера:
$$N(>D)=N_0{\left(\frac{D}{D_0}\right)}^{-b},$$ где возьмём эталон $D_0=20\text{m}$, $N_0=\frac{1}{60}{\text{yr}}^{-1}$ (приблизительная частота тел порядка Челябинска) и экспоненту $b=2.7$ (типичное значение для NEO).
- Тогда получаем частоты:
- для $D\approx 20\text{m}$ (Челябинск): $N\approx \frac{1}{60}{\text{yr}}^{-1}$ (примерно одна вспышка на несколько десятков лет);
- для $D\approx 50\text{m}$ (Тунгуска): $N\approx 1.4\times 10^{-3}{\text{yr}}^{-1}$, период ≈ $700\text{лет}$;
- для $D\approx 140\text{m}$ (порог серьёзной региональной катастрофы): $N\approx 8.8\times 10^{-5}{\text{yr}}^{-1}$, период ≈ $1.1\times 10^4\text{лет}$;
- для $D\approx 1\text{km}$ (глобальный уровень): $N\approx 4.3\times 10^{-7}{\text{yr}}^{-1}$, период $\sim 2.3\times 10^6\text{лет}$.
Комментарий по SL9: столкновение с Юпитером показало роль дробления крупных тел — фрагментация увеличивает число локальных ударов, но для Земли такие приливные разрушения перед столкновением редки. SL9 иллюстрирует, что крупные кометы могут давать серию ударов, но частота таких событий на Земле намного ниже из‑за меньшей гравитационной зоны и специфики орбит.
2) Последствия для цивилизации (по классам)
- Мелкие ($<20\text{m}$): локальные повреждения, ранения, возможные разрушения зданий (как Челябинск). Управляемы средствами гражданской защиты при предупреждении.
- Средние ($\sim 50\text{–}200\text{m}$): региональная катастрофа — взрыв в атмосфере/удар, лесные пожары, разрушение инфраструктуры на сотни км, тысячи–миллионы пострадавших при попадании в населённый пункт; потенциальные экономические и социальные последствия длительностью месяцы–годы.
- Крупные ($>1\text{km}$): глобальные климатические эффекты, перебои продовольствия, коллапс цепочек поставок — угроза современной цивилизации.
3) Архитектура сбалансированной системы защиты (поиск — отслеживание — отклонение), эффективность и оценки затрат
A. Поиск (обнаружение)
- Компоненты:
1) Космический инфракрасный телескоп для поиска тёмных/тёплых тел (способен выявлять объекты $D\gtrsim 50\text{m}$ на подходящих орбитах).
2) Глобальная сеть оптических широкополейных обзорных наземных телескопов (ATLAS/Pan‑STARRS/Rubin/другие) для быстрого обнаружения и подтверждения.
3) Автоматические системы раннего оповещения (наземные камеры, радио/лазерный мониторинг в ближнем поле).
- Цели по покрытию: достичь >90% обнаружения для $D\ge 140\text{m}$, ~70–90% для $D\ge 50\text{m}$, улучшить чувствительность до $\sim 20\text{m}$ для раннего оповещения.
- Примерные затраты:
$$\text{космический телескоп}\sim \$0.6\text{–}1.0\text{B},\text{наземная сеть и операции}\sim \$0.1\text{–}0.4\text{B},$$ однократные инвестиции $\sim \$0.8\text{–}1.5\text{B}$ и операционные $\sim \$50\text{–}200\text{M/yr}$.
B. Отслеживание и каталогизация
- Централизованный центр (Minor Planet Center как модель) + оперативные радары (Goldstone‑класс) для уточнения орбит и размеров.
- Радарные апдейты критичны для точности при коротком предупреждении; модернизация и резервные станции:
$$\text{модернизация радаров}\sim \$50\text{–}150\text{M}.$$ - Эффективность: при наличии радарных и оптических данных снижение неопределённости орбиты до уровней, позволяющих планировать миссию отклонения.
C. Отклонение / смягчение
- Стратегия ступенчатая по времени предупреждения:
1) Раннее обнаружение (>10 лет до столкновения, $D\gtrsim 100\text{m}$): кинетический импактор или гравитационный трактор. Эффективность ~$\gtrsim 90\%$ при достаточном запасе времени.
- Разработка и демонстрация: миссии типа DART показали работоспособность кинетического метода.
- Стоимость создания оперативного парка одного‑двух межпланетных перехватчиков: $\sim \$0.5\text{–}2\text{B}$ (разработка + одна‑две готовые ракеты/косм. аппарата).
2) Среднее предупреждение (1–10 лет): кинетический импактор (несколько запусков) + рассмотреть вариант использования ядерной подсветки (stand‑off) для увеличения изменения скорости — эффективен, но политически и юридически чувствителен.
- Ядерный вариант: стоимость бóльшая и требует международных договорённостей; технологически может дать большую ∆v за короткий срок.
3) Короткое предупреждение (<1 год, малые объекты): фрагментация и/или изменение орбиты трудно; основной инструмент — эвакуация и гражданская защита.
- Оценка эффективности в зависимости от предупреждения:
$$\{\begin{array}{ll}\text{предупреждение}>10\text{лет}:& \text{вероятность успешного отклонения}\gtrsim 0.9,\\ 1\text{–}10\text{лет}:& \text{успех зависит от}D,\text{вероятность}\sim 0.5\text{–}0.9,\\ <1\text{год}:& \text{даже при технических мерах малые шансы; фокус на эвакуации.}\end{array}$$
D. Гражданская защита и подготовка
- План эвакуации для зон риска, стандарты строительства, системы раннего оповещения, запасы критичных ресурсов.
- Оценочная стоимость национального уровня подготовки: $\sim \$10\text{–}100\text{M/yr}$ в зависимости от страны и масштабов.
4) Сводная смета (приблизительно, глобальная программа)
- Развитие поисково‑трековой инфраструктуры и запасной флот для отклонения: начальные инвестиции $\sim \$2\text{–}4\text{B}$.
- Операционные расходы: $\sim \$0.2\text{–}0.6\text{B/yr}$.
- Дополнительно: международные соглашения, юридические механизмы, совместные учения — относительно небольшие постоянные расходы ($<\$50\text{M/yr}$).
5) Выгодность и эффективность
- При таких инвестициях достигается:
- обнаружение $\gtrsim 90\%$ угроз уровня региональной катастрофы ($D\gtrsim 140\text{m}$);
- возможность отклонить большую часть обнаруженных угроз при запасе времени $\gtrsim 10\text{лет}$;
- значительное снижение риска неожиданных региональных ударов (например, уменьшение риска Тунгусского класса на порядок при адекватном покрытии $D\gtrsim 50\text{m}$).
- Экономический аргумент: один предотвращённый удар масштаба Тунгуски/более крупного может окупить программу многократно, если учитывать экономический ущерб, жертвы и долгосрочные последствия.
Резюме — при текущем понимании частоты (Тунгуска ~ раз в $\sim 700\text{лет}$, Челябинск ~раз в десятки лет) оптимальный баланс — вложиться в космический ИК‑обзор ($\sim \$0.6\text{–}1\text{B}$), расширить наземные сети ($\sim \$0.1\text{–}0.4\text{B}$), модернизировать радары и создать оперативный парк перехватчиков ($\sim \$0.5\text{–}2\text{B}$); регулярные операционные расходы $\sim \$0.2\text{–}0.6\text{B/yr}$. Такая система обеспечит высокую вероятность обнаружения и возможность отклонения большей части малых и средних угроз, одновременно снижая риск серьёзного ущерба цивилизации.