Кратко и по делу.
1) Сравнение Тунгусского (1908) и Челябинского (2013) событий
- Оценки энергии:
- Тунгусское: диапазон оценок энергии взрыва примерно $\sim 3\text{–}15\text{Мт TNT}$ (в джоулях $\sim 1.3\times 10^{16}\text{–}6.3\times 10^{16}\text{J}$, принят коэффициент $1\text{Мт TNT}=4.184\times 10^{15}\text{J}$).
Формулы: ${\text{E}}_{\text{Tung}}\approx (3\text{–}15)\times 4.184\times 10^{15}\text{J}$.
- Челябинск: оценки порядка $\sim 0.3\text{–}0.6\text{Мт TNT}$ ($\sim 1.3\times 10^{15}\text{–}2.5\times 10^{15}\text{J}$); обычно называют ~0.5 Мт ($\sim 2.1\times 10^{15}\text{J}$).
- Размеры и скорости тел:
- Тунгусское: оценочные диаметры $\sim 50\text{–}100\text{м}$ (в зависимости от плотности/составa), скорость типовая $\sim 10\text{–}30\text{км/с}$.
- Челябинск: диаметр оценивалcя $\sim 17\text{–}20\text{м}$, скорость при входе $\sim 19\text{км/с}$.
- Механизм эффекта:
- Оба — воздушные взрывы (airburst). Для Тунгуски — большая энергия, низкая высота взрыва привела к валу деревьев на сотни км^2; Челябинск — меньшая энергия, высота взрыва ~20–30 км, массовые ранения от осколков стекла и ударной волны.
- Неопределённости: оценки сильно зависят от входного угла, состава (стекловатое/каменно-металлическое/кометное), прочности и скорости.
2) Частотность подобных событий (приближённо)
- Масштабные приближения на основе статистики НEO:
- Диаметр $\sim 20\text{м}$ (Челябинск) — ожидаемая частота глобально порядка одной такой воздушной бомбардировки каждые $\sim 10\text{–}100$ лет (очень грубый диапазон; многие источники дают десятки лет).
- Диаметр $\sim 50\text{м}$ (нижняя граница Тунгуски) — частота порядка одной такой событийности каждые $\sim 100\text{–}1000$ лет.
- Диаметр $\gtrsim 100\text{м}$ — редкость увеличивается, ожидание тысяч лет.
- Замечание: оценки имеют большие погрешности из‑за малой статистики и неравномерности наблюдений, особенно для подходов со стороны Солнца.
3) Оптимизированная глобальная программа обнаружения и раннего предупреждения (кратко, ключевые элементы)
- Космические платформы (приоритет):
- Тепловая/инфракрасная станция на орбите (NEO Surveyor‑стиль) в орбите, выгодной для обнаружения заходящих со стороны Солнца (L1 или солнечно‑ведущая орбита): обнаружение объектов с диаметром $\gtrsim 30\text{м}$ за недели/дни до подхода.
- Констелляция малых IR/оптических спутников для быстрого покрытия неба и трекинга мелких тел (высокая каденция, низкие задержки передачи данных).
- Наземные обзоры:
- Сеть широкопольных обзоров высокой каденции (ATLAS, Pan‑STARRS, Vera C. Rubin/LSST‑подобные режимы) с автоматическим фильтром для быстрых движущихся объектов.
- Расширенная сеть небольших телескопов для немедленного follow‑up (параллаксная верификация, определение орбиты).
- Дополнительные датчики:
- Усиление глобальной инфразвуковой, сейсмической и радиолокационной сети для подтверждения и локализации воздушных взрывов в реальном времени.
- Ранний warning через сеть all‑sky видеокамер/метеорных детекторов и автоматическую обработку (метеорные радиолокационные сети).
- Инфраструктура данных и оповещения:
- Централизованная международная платформа обмена трекинговыми данными (низкая задержка, стандартизованные форматы, автоматические расчёты риска: орбита, время прогнозируемого входа, зона возможного воздушного взрыва).
- Предопределённые протоколы оповещения гражданских властей / экстренных служб (различные уровни тревоги в зависимости от вероятности и времени до столкновения).
- Международное сотрудничество:
- Формализация обмена данными (через ООН/IAWN/Space Agencies), совместные тренировки и учения, соглашения об ответственности за оповещение и координацию.
- Инвестиции в совместные миссии по характеристике потенциально опасных тел и технологии смещения (патч‑лист заранее).
- Приоритеты и экономика:
- Наиболее экономичный возврат — космический IR‑телескоп для обнаружения подходов со стороны Солнца + наземные высококаденционные обзоры. Констелляции мелких спутников для покрытия пробелов.
4) Оценка для заданных параметров (диаметр $50\text{м}$, плотность $3000{\text{kg/m}}^3$, скорость $20\text{km/s}$)
Шаги расчёта:
- Объём шара: $$V=\frac{\pi }{6}{d}^3.$$ Подставляя: $$V=\frac{\pi }{6}\times (50{)}^3\approx \frac{\pi }{6}\times 125000\approx 6.5449847\times 10^4{\text{m}}^3.$$ - Масса: $$m=\rho V=3000\times 6.5449847\times 10^4\approx 1.9634954\times 10^8\text{kg}.$$ - Кинетическая энергия: $$E=\frac{1}{2}m{v}^2,v=20\text{km/s}=2.0\times 10^4\text{m/s}.$$ $$E=\frac{1}{2}\times 1.9634954\times 10^8\times (2.0\times 10^4{)}^2$$ $$E\approx 3.9269908\times 10^{16}\text{J}.$$ - В эквиваленте Мт TNT ($1\text{Мт}=4.184\times 10^{15}\text{J}$): $$\frac{E}{4.184\times 10^{15}}\approx 9.39\text{Мт TNT}.$$
Интерпретация и вероятный эффект при входе:
- Энергия порядка $\sim 9\text{Мт}$ — сопоставима или выше верхней части оценок Тунгусского события; это большой airburst.
- Вероятный сценарий для каменного тела диаметром $50\text{м}$:
- Скорее всего воздушный взрыв на высоте нескольких километров (зависит от угла входа и прочности); большая доля кинетической энергии будет высвобождена в атмосфере.
- Ожидаемые последствия: сильная ударная волна, разрушения и пожары в радиусе десятков километров от эпицентра (вплоть до катастрофического разрушения в центральной зоне), разлет осколков; региональные повреждения от разбитого стекла на сотни км при низкой высоте взрыва.
- Кратковременные климатические эффекты локальны/региональны; глобального похолодания не ожидается для одного такого объекта, но крупный пылевой выброс возможен при падении на биомассу/лес.
- Если объект войдёт над малонаселённой местностью — эффекты будут локальными, над городом — высокий риск жертв и крупных разрушений.
- Замечание по детектированию: объект этого размера при современном наземном обзоре можно обнаружить за дни‑недели до подхода при благоприятной геометрии; при заходе со стороны Солнца обнаружение без космического IR‑наблюдения может быть невозможным до часа‑дней перед событием.
Заключение (одно предложение):
- Объект диаметром $50\text{м}$ при скорости $20\text{km/s}$ несёт кинетическую энергию $\sim 3.9\times 10^{16}\text{J}$ ($\sim 9.4\text{Мт TNT}$) — потенциально катастрофическое региональное событие; для снижения риска главным элементом программы является запуск космических инфракрасных обсерваторий (обнаружение со стороны Солнца) в сочетании с глобальной сетью наземных обзоров и международными протоколами оповещения.