Planetare Verteidigung

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NASA/JHUAPL/Steve Gribben / Public domain

Planetare Verteidigung

Künstlerische Interpretation eines großen Einschlagsereignisses: Die Kollision eines mehrere Kilometer großen Asteroiden auf der Erde würde mehr Energie freisetzen als Millionen Atombomben.

Als Planetare Verteidigung werden Pläne bezeichnet, den Planeten Erde und die Menschheit durch technologische Methoden und Maßnahmen vor extraterrestrischen Bedrohungen zu schützen.

Mögliche Bedrohungsfaktoren

Einschlag eines Himmelskörpers auf der Erde

Zahl der erdnahen Objekte, detektiert durch verschiedene Projekte
  • LINEAR
  • NEAT
  • Spacewatch
  • LONEOS
  • Catalina Sky Survey
  • Pan-STARRS
  • NeoWise
  • alle anderen

    • Eine potentielle Gefahr wäre ein astronomisches Ereignis, wie der Einschlag eines erdnahen Objektes auf der Erde oder eine Detonation eines derartigen Objektes in der Erdatmosphäre.[1][2][3] Abhängig von Beschaffenheit, Masse, Dichte, Druckfestigkeit, Aufprallwinkel bzw. der lokalen geologischen Beschaffenheit des Einschlaggebietes könnte schon ein Objekt mit 10 Meter Durchmesser aufgrund seiner Orbitalgeschwindigkeit und der zusätzlichen Beschleunigung, die es durch die Erdanziehung erhält, beträchtlichen Schaden verursachen.[4][5] Aus astrodynamischen Gründen können Objekte Kollisionsgeschwindigkeiten von mehr als 72 km/s erreichen und verfügen dadurch über eine erhebliche kinetische Energie und im ungünstigsten anzunehmenden Fall über ein enormes Zerstörungspotential.[6][7][8][9] Beim Eintritt in die Atmosphäre entstehen ballistische Schockwellen.[10] Jarkowski-Effekt und Gravitational keyhole können zusätzliche relevante Einflüsse auf den Bahnverlauf erdnaher Objekte haben,[11] daher können Bahnbestimmungen sehr komplex sein.[12][13]

    Detektierte Bolidenereignisse

    In der Vergangenheit kam es immer wieder zu Kollisionen verschieden großer Objekte mit der Erde, wie z. B. dem KT-Impakt vor 66 Mio. Jahren.[14] Sichtbare Spuren und fossile Überreste von Einschlagkratern finden sich an vielen Orten auf der Erde.

    Auch in jüngster Zeit kam es zu extremen Annäherungen und Beinahe-Kollisionen, sog. Near-Miss-Szenarien, wie z. B. bei (4581) Asclepius oder 2004 XP14, (308635) 2005 YU55, 2009 DD45 und 2012 XE54.[15][16][17] Die Vorwarnzeiten im Falle einer Kollision wären in manchen Fällen sehr kurz gewesen, wie bei 2014 AA, oder die Objekte wurden sogar erst nach ihrem Vorbeiflug entdeckt, wie bei 2002 MN und 1989 FC.[18] 1908 kam es zu einer Detonation in der Atmosphäre (engl. air burst) über Tunguska in Sibirien. Forscher gehen davon aus, dass ein Objekt mit einem Durchmesser von vermutlich 50 m in einer Höhe von etwa 8 bis 12 km explodierte und dabei Energien von 15 bis 20 Megatonnen TNT freisetzte.[19] Explosionen und Fragmentierungen von Boliden werden jedes Jahr detektiert.[20] Bis 2009 stellte die US Air Force Wissenschaftlern Infrarot-Beobachtungsdaten aus dem Defense Support Program zur Verfügung.[21] Infraschall-Messstellen der CTBTO registrierten im Zeitraum 2000 bis 2013 26 Ereignisse zwischen 1 und 600 kT.[22] Von 1994 bis 2013 wurden weltweit 556 Bolidenereignisse detektiert.[23] Der Meteor von Tscheljabinsk trat mit einer Geschwindigkeit von etwa 19 km/s in die Erdatmosphäre ein, fragmentierte in einer Höhe von etwa 45 km und setzte bei dem folgenden Airburst in einer Höhe von 30 bis 27 km ein TNT-Äquivalent von mehr als 500 kT frei.[24] Auch auf dem Erdmond kommt es jedes Jahr zu Einschlägen.[25][26]

    Invasion durch außerirdische Lebensformen

    Ein weiteres Bedrohungsszenario wäre eine Invasion durch möglicherweise existierende, aggressive, feindliche außerirdische Lebensformen.[27][28] Bislang ist nicht bekannt, ob extraterrestrisches Leben in irgendeiner Form existiert, Forschungsbemühungen der Astrobiologie und die Suche nach außerirdischer Intelligenz blieben bisher erfolglos. Dennoch sehen manche Forscher ein Restrisiko für eine Bedrohung durch äußerstenfalls aggressive Zivilisationen im All.[29][30] Der Astronom Alexander Saizew prägte den Begriff Darth-Vader-Szenario für eine kriegerische Auseinandersetzung, bei der die Menschheit von einer außerirdischen Zivilisation angegriffen wird.[31][32][33] In den 1970er Jahren befürchtete der Astronom Martin Ryle Konsequenzen, wie eine Invasion, Kolonisation und Ausbeutung der terrestrischen Ressourcen durch eine intelligente extraterrestrische Spezies auf eine zuvor vom Arecibo-Observatorium in den Weltraum gesendete Botschaft.[34] Auch Stephen Hawking, David Brin, Jared Diamond, Freeman Dyson, Ronald N. Bracewell und Simon Conway Morris warnten vor möglichen Auswirkungen.[35][36][37] Beim Jahrestreffen der AAAS 2015, forderten Forscher, vermehrt Aktiv-Seti zu betreiben und systematisch Signale in den Weltraum zu senden.[38] Gegner dieser Methode wiesen erneut auf enorme potentielle Konsequenzen und Implikationen hin.[39]

    2011 veröffentlichten die Planetary Science Division der NASA und die Pennsylvania State University eine Studie, die auch verschiedene Invasions- und destruktive Erstkontakt-Szenarien thematisierte.[40]

    Forscher bezeichnen diese theoretisch möglichen Ereignisse mit niedriger Eintrittswahrscheinlichkeit, aber gegebenenfalls weitreichenden Konsequenzen, auch als High-Impact/Low-Probability (HILP) events, black swan events[41] oder als Wildcard.[42][43]

    Abwehrstrategien und Projekte

    Das 1984 Strategic Defense Initiative-Konzept eines Weltraum gestützten Allzweck Nuclear reactor pumped-Laser- oder Wasserstofffluorid-Laser-Satelliten,[44] feuernd auf ein Ziel. Das erzeugt eine Moment-Änderung im Zielobjekt durch Laserablation.
    Eine angedachte Methode, um bedrohliche große Himmelskörper zu entschärfen ist es, eingefangene kleinere Himmelskörper zum Einschlag auf die großen zu bringen und so diese von gefährlichen Flugbahnen abzubringen.
    NASA-Studie eines 0,5 km2 großen Sonnensegels zum Abdrängen von großen Himmelskörpern

    Zukünftige Abwehrstrategien umfassen land-, see- und luftgestützte Waffensysteme, Weltraumwaffen, Energiewaffen und Railguns, aber auch bemannte und unbemannte Raumfahrtmissionen.[45][46][47][48] 2007 wurde eine mögliche Asteroidenabwehr bzw. eine Bahnablenkung mit Kernwaffen diskutiert und untersucht.[49][50] Für den eventuellen Fall einer Asteroidenabwehr setzte die US-Regierung die für 2015 geplante Demontage von einigen nuklearen Gefechtsköpfen aus.[51] 2015 vereinbarten NASA und National Nuclear Security Administration eine Kooperation.[52] Die Nasa und die Iowa State University entwickelten ein Konzept für ein Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV).[53][54] Auch der Einsatz von UAVs wird erforscht.[55] Im Oktober 2010 empfahl eine NASA-Arbeitsgruppe, der auch Russell Louis Schweickart, ein ehemaliger Astronaut angehörte, die Gründung einer Behörde für Planetare Verteidigung, das Planetary Defense Office.[56][57][58][59]

    Auch die ESA befasst sich im Rahmen des Space Situational Awareness-Programmes mit potentiellen Risikofaktoren für die Erde, wie Weltraumwetter, Weltraummüll und erdnahen Objekten.[60][61] Die deutsche Luftwaffe und das DLR betreiben das Weltraumlagezentrum, das sich u.a. mit möglichen Gefährdungen durch Objekte aus dem Weltraum befasst. Im Mai 2013 eröffnete die Weltraumorganisation im Europäisches Weltraumforschungsinstitut (ESRIN) ein Koordinierungszentrum für erdnahe Objekte.[62][63]

    Projekte zur Himmelsüberwachung wie beispielsweise NEAT, LINEAR, LONEOS, CSS, CINEOS, Spacewatch versuchen, erdnahe Asteroiden und ähnliche Objekte zu entdecken.[64][65][66] Für das Suchprojekt NEOWISE wurde das WISE-Weltraumteleskop genutzt.[67] Um etwaige Risiken besser bewerten und einstufen zu können, wurden die Turiner Skala, die Palermo-Skala und Impakt- und Kollisions-Monitoring-Systeme wie NEODyS und Sentry konzipiert.[68][69] NASA und die University of Hawaii entwickeln das Frühwarnsystem ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System).[70][71]

    Seit einigen Jahren gibt es Bestrebungen auf internationaler Ebene, die Risiken und Gefahren, die von erdnahen Objekten und einem Einschlag ausgehen, zu evaluieren. Das Büro der Vereinten Nationen für Weltraumfragen und der Weltraumausschuss der Vereinten Nationen gründeten u. a. Arbeitsgruppen, wie das UN Action Team 14, die sich mit der Thematik befassten.[72][73] Mit der Einrichtung der Space Mission Planning Advisory Group (SMPAG) 2013, stellte das Action Team seine Arbeit ein und wurde 2015 aufgelöst.[74]

    Die International Academy of Astronautics hielt 2009 die erste Konferenz (Protecting Earth from Asteroids) in Spanien ab, im Mai 2011 fand eine weitere Konferenz (From Threat to Action) in Bukarest, Rumänien statt.[75][76] Dabei wurde das Risikoanalyse-Programm NEOMiSS (The Near-Earth Object Mitigation Support System) vorgestellt.[77][78] 2013 fand die Planetary Defense Conference in Flagstaff in den USA statt[79][80], 2015 am ESRIN in Frascati, Italien[81] und 2017 in Tokyo, Japan.[82]

    Auch andere Non-Profit-Nichtregierungsorganisationen wie die B612 Foundation oder die Secure World Foundation befassen sich mit der Möglichkeit einer Abwehr von PHOs (potentially hazardous objects), potentiell gefährlichen Objekten.[83][84] Seit 2012 schreibt das Space Generation Advisory Council jährlich Move An Asteroid und Find An Asteroid -Wettbewerbe aus.[85]

    Auf einer Konferenz über die Möglichkeit und Erfordernisse für Asteroidenbergbau am California Institute of Technology im September 2011 sah Russell Louis Schweickart als größte Herausforderung für eine Asteroidenabwehr nicht die erforderlichen Technologien, sondern das gegenwärtige menschliche Unvermögen zu internationaler Zusammenarbeit und Kooperation.[86][87][88] Auch andere Forscher, wie z. B. Claudio Maccone sehen im Aufbau einer globalen Asteroidenabwehr eine internationale Notwendigkeit und Herausforderung.[89]

    Im Januar 2012 startete das internationale Forschungsprojekt NEOShield.[90]

    Im Juni 2012 wurde im UN-Ausschuss für die friedliche Nutzung des Weltraums über die Möglichkeiten und evtl. Einrichtung eines Informations-, Analyse- und Warnnetzwerkes beraten.[91][92] Februar 2013 fand eine weitere Beratung des Scientific and Technical Subcommittees statt, dessen Empfehlungen 2014 der Generalversammlung der Vereinten Nationen vorgestellt werden.[93] Die Forscher der Vereinten Nationen konkretisierten den Aufbau eines internationalen Frühwarnnetzwerkes (International Asteroid Warning Network - IAWN) und schlugen vor, die Bevölkerung besser über etwaige Bedrohungen und Konsequenzen eines Impaktes zu informieren.[94][95] Eine RAND-Studie aus 2005 hält eine Geheimhaltung eines möglichen bevorstehenden Impaktereignisses bis zum letztmöglichen Zeitpunkt vor der allgemeinen Bevölkerung für unumgänglich, um etwaige Maßnahmen und Vorbereitungen durchführen zu können.[96]

    ESA, NASA, und andere Organisationen planen eine gemeinsame Asteroiden-Abwehrmission, AIDA - Asteroid Impact & Deflection Assessment, bei der verschiedene Abwehrkonzepte, wie z. B. ein Impaktor erprobt werden. Das Ziel des noch in Bewertungsphase befindlichen Projektes ist der erdnahe Asteroid (65803) Didymos.[97][98]

    Nach dem Airburst eines Objektes im Februar 2013 über dem Ural schlugen russische und US-amerikanische Politiker vor, Möglichkeiten einer zukünftigen globalen Asteroidenabwehr in Betracht zu ziehen.[99] Die Russische Föderation kündigte an, bis Ende 2013 ein Forschungsprojekt für eine mögliche Asteroidenabwehr in die Wege zu leiten.[100] Der Wissenschaftsausschuss des US-Repräsentantenhauses hielt im März 2013 eine Anhörung mit John Holdren, Charles Bolden und William Shelton dem Leiter des Air Force Space Command.[101] Ebenso befasste sich ein Ausschuss des US-Senats mit Gefahren durch erdnahe Objekte und den Möglichkeiten einer Detektion und Abwehr.[102]

    Die NASA begann auf dem Areal des Kennedy Space Centers mit dem experimentellen Projekt ‘KaBOOM’ (Ka-Band Objects Observation and Monitoring). Dabei werden vorerst drei 12-Meter-Radioteleskope verwendet. Ziel dieses Proof of Concept ist es, mit radarastronomischen Methoden, Objekte in Entfernungen zwischen 0.5 und 1 AU zu detektieren.[103]

    Im April 2013 kündigte die US-Raumfahrtbehörde NASA die New Asteroid Initiative an, bei der die Erforschung eines kleinen Asteroiden in situ geplant ist. Als ideales Zielobjekt bezeichnete Charles Bolden einen etwa 500 Tonnen schweren und sieben bis zehn Meter großen Himmelskörper.[104][105] Die Mission soll auch Erkenntnisse über zukünftige Ablenkungs- und Abwehrmaßnahmen von Objekten bringen.[106][107][108] Juni 2013 begann die "Asteroid Grand Challenge", in der die NASA andere Raumfahrtorganisationen, wissenschaftliche und private Institutionen und die interessierte Öffentlichkeit einlud, Vorschläge einzubringen wie potentiell gefährliche Asteroiden detektiert, klassifiziert und abgelenkt werden könnten.[109][110][111] Im Januar 2014 wurden erste Vorschläge und Empfehlungen veröffentlicht.[112][113] Im März startete das Crowdsourcing-Projekt Asteroid Data Hunter, ein mit einem Preisgeld dotierter Programmierwettbewerb, bei dem NASA und Planetary Resources interessierte Softwareentwickler einlud, bei der Entwicklung eines Algorithmus zu helfen, um damit zukünftig Asteroiden in Beobachtungsdaten erdgebundener Teleskope schneller finden zu können.[114][115]

    Anlässlich des Jahrestages des Tunguska-Ereignisses am 30. Juni fand 2015 ein Internationaler Tag der Asteroiden statt, bei dem die Öffentlichkeit informiert wurde. Prominente und Forscher wie Carolyn Shoemaker, Martin Rees, James Arthur Lovell, Alexei Archipowitsch Leonow, Chris Austin Hadfield, Brian Cox, Bill Nye, Kip Thorne, Richard Dawkins, Brian May, Jill Cornell Tarter und andere unterstützen diese Initiative.[116][117]

    Anfang des Jahres 2016 richtete die NASA eine Koordinationsstelle für planetare Verteidigung und Katastrophenhilfe nach einem Asteroiden- oder Meteoriteneinschlag ein, das PDCO (Planetary Defense Coordination Office).[118][119] Ein Forscher des russischen Raketenzentrums Makejew schlug den Einsatz optimierter ICBMs zur Asteroidenabwehr vor, Testzielobjekt könnte (99942) Apophis sein.[120] Die US-Katastrophenschutzbehörde FEMA hat Impaktszenarien in ihre Planspiele aufgenommen.[121] Im Herbst 2016 stellte die NASA das Frühwarnsystem Scout vor.[122][123] Die Asteroid Impact Mission (AIM) fand keine Finanzmittel und wurde im Dezember 2016 bei einem ESA-Ministertreffen in der Schweiz abgelehnt.[124] Im Januar 2017 veröffentlichte die US-Regierung die National Near Earth Object Preparedness Strategy und kündigte einen Aktionsplan an.[125] Im Oktober 2017 testen Astronomen im Rahmen einer Multi-Site-Beobachtungskampagne die Möglichkeiten der Überwachungssysteme. Testobjekt ist der Apolloasteroid 2012 TC4[126]

    Siehe auch

    Literatur

    Weblinks

    Filmdokumentation und Video

    Einzelnachweise

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    3. ↑ Elisabetta Pierazzo, et al.:Environmental effects of impact events. S. 146–156, in: Gordon R. Osinski, et al.: Impact cratering - processes and products. Wiley-Blackwell, Chichester 2013, ISBN 978-1-4051-9829-5; P. Brown, et al.: The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth. Nature 420, S. 294–296 (21. November 2002), doi:10.1038/nature01238; online PDF, abgerufen am 30. November 2011
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    20. ↑ Vgl. Brown et al. bibcode:2002Natur.420..294B; Table 1 Details of calibrated bolides.
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    22. ↑ Asteroid strike map built from nuclear watchdog data newscientist.com
    23. ↑ Newly Released Map Data Shows Frequency of Small Asteroid Impacts, Provides Clues on Larger Asteroid Population neo.jpl.nasa.gov, abgerufen am 16. November 2014
    24. ↑ Risk of massive asteroid strike underestimated nature.com, abgerufen am 11. November 2013
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    28. ↑ Michael Michaud: Contact with Alien Civilizations – Our Hopes and Fears about Encountering Extraterrestrials. Springer, Berlin 2006, ISBN 0-387-28598-9, Planetary Defense, S. 375 ff.
    29. ↑ Milan M. Cirkovic: Risks following from the presence of extraterrestrial intelligence. S. 135ff., in: Nick Bostrom, et al.: Global catastrophic risks. Oxford Univ. Press, Oxford 2008, ISBN 978-0-19-857050-9
    30. ↑ Janne M. Korhonen: MAD with Aliens? Interstellar deterrence and its implications. Acta Astronautica, Vol.86, May–Juni 2013, S. 201–210, arxiv:1302.0606
      Allen Tough: A critical examination of factors that might encourage secrecy. Acta Astronautica, Vol.21, Issue 2, Feb.1990, S. 97–102; bibcode:1987brig.iafcQ....T, PDF
      Rüdiger Vaas: Fear of fanatics: Why Stephen Hawking is right and we should not contact extraterrestrial intelligence. Journal of Cosmology 7, 1792–1799 (2010)
    31. ↑ Warnung von Astrophysiker Hawking Spiegel online, 25. April 2010; Is calling E.T. a smart move? physorg.com, 29. Jänner 2010, abgerufen am 7. März 2011
    32. ↑ John Billingham, et al.: Costs and Difficulties of Large-Scale 'Messaging', and the Need for International Debate on Potential Risks. arxiv:1102.1938
    33. ↑ setileague.org: Alexander Zaitsev, et al. Making a Case for METI- METI is risky
      Detection Probability of Terrestrial Radio Signals by a Hostile Super-civilization, arxiv:0804.2754;
      Harald Zaun: SETI - die wissenschaftliche Suche nach außerirdischen Zivilisationen - Chancen, Perspektiven, Risiken. Heise, Hannover 2010, ISBN 978-3-936931-57-0, S. 271ff.
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    35. ↑ Stephen Hawking warnt vor Aliens handelsblatt.com; Stephen Hawking: We will have to find homes elsewhere in the universe elpais.com, abgerufen am 5. Oktober 2015
    36. ↑ Die Angst vor dem First Contact heise.de; QUOTATIONS TO CONSIDER IN THE DEBATE ABOUT ACTIVE SETI michaelagmichaud.com, PDF, abgerufen am 23. September 2012
    37. ↑ David Brin: A Contrarian Perspective on Altruism-The Danger of First Contact. in: H. Paul Shuch: Searching for extraterrestrial intelligence - SETI past, present, and future. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-642-13195-0, S. 429–449; Simon Conway Morris: Predicting what extra-terrestrials will be like: and preparing for the worst. Phil. Trans. R. Soc. A , 2011 369:555-571; doi:10.1098/rsta.2010.0276, online (PDF), abgerufen am 15. Juni 2012
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      Aliens may strike humans to save the galaxy-study ibtimes.com
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    50. ↑ Megan Bruck Syala, et al.: Limits on the use of nuclear explosives for asteroid deflection. Acta Astronautica, Vol.90, Issue 1, 2013, S. 103–111; Ryan Hupp, et al.: SUBORBITAL INTERCEPT AND FRAGMENTATION OF AN ASTEROID WITH VERY SHORT WARNING TIME SCENARIO pdf, nasa.gov, abgerufen am 16. Januar 2017
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    59. ↑ NASA Panel Calls for Asteroid Defense Office space.com, 26. Juli 2010; Planetary Defense Conferences. (Memento vom 21. Juli 2011 im Internet Archive)
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    61. ↑ Press conference from ESA Darmstadt, 29. Oktober 2010; Presseeinladung: Wie würde die Welt auf die Bedrohung durch einen Asteroideneinschlag reagieren? esa.int, abgerufen am 3. November 2010
    62. ↑ NEO Coordination Centre; Pressemitteilung esa.int
    63. ↑ Asteroiden-Warnsystem im Ausbau wienerzeitung.at, abgerufen am 28. Mai 2013
    64. ↑ Just another asteroid hurtling toward Earth ... The Boston Globe, 27. Februar 2011, abgerufen am 8. März 2011
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