Planetare Verteidigung

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

Künstlerische Interpretation eines großen Einschlagsereignisses. Die Kollision eines Asteroiden von einigen Kilometer Durchmesser auf der Erde würde mehr Energie freisetzen als die gleichzeitige Zündung von vielen Millionen Atombomben.

Mögliche Bedrohungsfaktoren[Bearbeiten]

Einschlag eines Himmelskörpers auf der Erde[Bearbeiten]

Zahl der erdnahen Objekte, detektiert durch verschiedene Projekte

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 bis zu 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.[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[Bearbeiten]

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] Der Astronom Alexander Saizew prägte den Begriff Darth-Vader-Szenario für eine kriegerische Auseinandersetzung, bei der die Menschheit von einer außerirdischen Zivilisation angegriffen wird.[30][31][32] 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.[33] Auch Stephen Hawking, David Brin, Jared Diamond, Freeman Dyson, Ronald N. Bracewell und Simon Conway Morris warnten vor möglichen Auswirkungen.[34][35][36] Beim Jahrestreffen der AAAS 2015, forderten Forscher vermehrt Aktiv-Seti zu betreiben und systematisch Signale in den Weltraum zu senden.[37] Gegner dieser Methode wiesen erneut auf enorme potentielle Konsequenzen und Implikationen hin.[38]

2011 veröffentlichten die Planetary Science Division der NASA und die Pennsylvania State University eine Studie, die auch verschiedene Invasions- und destruktive Erstkontakt-Szenarien thematisierte.[39]

Forscher bezeichnen diese theoretisch möglichen Ereignisse mit niedriger Eintrittswahrscheinlichkeit, aber gegebenenfalls weitreichenden Konsequenzen, auch als High-Impact/Low-Probability (HILP) events oder als Wildcard.[40][41]

Abwehrstrategien und Projekte[Bearbeiten]

Das 1984 Strategic Defense Initiative-Konzept eines Weltraum gestützten Allzweck Nuclear reactor pumped-Laser- oder Wasserstofffluorid-Laser-Satelliten,[42] feuernd auf ein Ziel. Dies 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 Sonnensegels welches zum Abdrängen von großen Himmelskörpern verwendet werden könnte. Das Segel wäre 0,5 km groß.

Zukünftige Abwehrstrategien umfassen land-, see- und luftgestützte Waffensysteme, Weltraumwaffen, Energiewaffen und Railguns, aber auch bemannte und unbemannte Raumfahrtmissionen.[43][44][45][46] 2007 wurde eine mögliche Asteroidenabwehr bzw. eine Bahnablenkung mit Kernwaffen diskutiert und untersucht.[47][48] Für den eventuellen Fall einer Asteroidenabwehr, setzte die US-Regierung die für 2015 geplante Demontage von einigen nuklearen Gefechtsköpfen aus.[49] 2015 vereinbarten NASA und National Nuclear Security Administration eine Kooperation.[50] Die Nasa und die Iowa State University entwickelten ein Konzept für ein Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle (HAIV).[51][52] 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.[53][54][55][56]

Auch die ESA befasst sich im Rahmen des Space Situational Awareness Preparatory Programme mit potentiellen Risikofaktoren für die Erde, wie Weltraumwetter, Weltraummüll und erdnahen Objekten.[57][58] Im Mai 2013 eröffnete die Weltraumorganisation im ESRIN ein Koordinierungszentrum für erdnahe Objekte.[59][60]

Projekte zur Himmelsüberwachung wie z. B. NEAT, LINEAR, LONEOS, CSS, CINEOS, Spacewatch versuchen, erdnahe Asteroiden und ähnliche Objekte zu entdecken.[61][62][63] Für das Suchprojekt NEOWISE wurde das WISE-Weltraumteleskop genutzt.[64] 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.[65][66] NASA und die University of Hawaii entwickeln das Frühwarnsystem ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System).[67][68]

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 haben u.a. Arbeitsgruppen, wie das UN Action Team 14 gegründet, die sich mit der Thematik befassen.[69][70]

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.[71][72] Dabei wurde das Risikoanalyse-Programm NEOMiSS (The Near-Earth Object Mitigation Support System) vorgestellt.[73][74] 2013 fand die Planetary Defense Conference in Flagstaff in den USA statt[75][76] und 2015 am ESRIN in Frascati, Italien.[77]

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.[78][79] Seit 2012 schreibt das Space Generation Advisory Council jährlich Move An Asteroid und Find An Asteroid -Wettbewerbe aus.[80]

Auf einer Konferenz über die Möglichkeit und Erfordernisse für Asteroid Mining 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.[81][82][83] Auch andere Forscher, wie z. B. Claudio Maccone sehen im Aufbau einer globalen Asteroidenabwehr eine internationale Notwendigkeit und Herausforderung.[84]

Im Januar 2012 startete das internationale Forschungsprojekt NEOShield.[85]

Im Juni 2012 wurde im UN-Ausschuss für die friedliche Nutzung des Weltraums über die Möglichkeiten und evtl. Einrichtung eines Information, Analyse und Warnnetzwerkes beraten.[86][87] Februar 2013 fand eine weitere Beratung des Scientific and Technical Subcommittees statt, dessen Empfehlungen 2014 der Generalversammlung der Vereinten Nationen vorgestellt werden.[88] 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.[89][90] 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.[91]

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.[92][93]

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.[94] Die Russische Föderation kündigte an bis Ende 2013 ein Forschungsprojekt für eine mögliche Asteroidenabwehr in die Wege zu leiten.[95] 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.[96] Ebenso befasste sich ein Ausschuss des US Senats mit Gefahren durch erdnahe Objekte und den Möglichkeiten einer Detektion und Abwehr.[97]

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 Concepts ist es mit radarastronomischen Methoden, Objekte in Entfernungen zwischen 0.5 und 1 AU zu detektieren.[98]

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.[99][100] Die Mission soll auch Erkenntnisse über zukünftige Ablenkungs- und Abwehrmaßnahmen von Objekten bringen.[101][102][103] 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.[104][105][106] Im Januar 2014 wurden erste Vorschläge und Empfehlungen veröffentlicht.[107][108] Im März startete das Crowdsourcing-Projekt Asteroid Data Hunter, ein mit einem Preisgeld dotierter Programmierwettbewerb, bei dem NASA und Planetary Resources interessierte Coder einlud, bei der Entwicklung eines Algorithmus zu helfen, um damit zukünftig Asteroiden in Beobachtungsdaten erdgebundener Teleskope schneller finden zu können.[109][110]

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.[111] [112]

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Filmdokumentation und Video[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

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  3. P. Brown, et al.: The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth. Nature 420, 294-296 (21. November 2002), doi:10.1038/nature01238; pdf online abgerufen am 30. November 2011
  4. John S. Lewis: Unbegrenzte Zukunft. Bettendorf, München 1998, ISBN 3-88498-126-9, S.108ff.
  5. Christian Köberl, Francisca C. Martínez-Ruis: Impact markers in the stratigraphic record. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-00630-3, S65ff.,@google books abgerufen am 29. November 2011
  6. What if an Asteroid Hit the Earth? grc.nasa.gov; impact earth simulation ic.ac.uk, abgerufen am 28. November 2011
  7. I.V. Nemtchinov, et al.: Assessment of Kinetic Energy of Meteoroids Detected by Satellite-Based Light Sensors., Icarus, Volume 130, Issue 2, S.259-274, Dezember 1997, abstract@nasa ads
  8. TNT equivalent of asteroid impacts daviddarling.info, abgerufen am 29. November 2011
  9. Peter T. Bobrowsky, et al.: Comet/Asteroid impacts and human society - an interdisciplinary approach. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-32709-7, S.225 ff., online@ google books abgerufen am 29. November 2011
  10. Asteroid Initiative Workshop Cosmic Explorations Speakers Session nasa@youtube
  11. Joseph N. Pelton: Space debris and other threats from outer space. Springer, New York 2013, ISBN 978-1-4614-6713-7, S.57-67
  12. Donald K. Yeomans: Near-earth objects - finding them before they find us. Princeton Univ. Press, Princeton 2013, ISBN 978-0-691-14929-5; Predicting the Likelihood of an Earth Impact. S.125-139; NEAR EARTH OBJECTS CLOSE-APPROACH UNCERTAINTIES neo.jpl.nasa.gov
  13. Paul W. Chodas, et al.: Orbit Determination and Estimation of Impact Probability for Near Earth Objects. (PDF; 1,3 MB) jpl.nasa.gov; Andrea Milani, et al.: Asteroid Close Approaches - Analysis and Potential Impact Detection. (PDF; 436 kB) lpi.usra.edu, abgerufen am 14. Juni 2012
  14. Impact Structures Sorted by Diameter Earth Impact Database, passc.net, abgerufen am 26. Juli 2012; Die Feinde aus dem All, faz.net
  15. Jonathan Nott: Extreme events - a physical reconstruction and risk assessment. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2006, ISBN 0-521-82412-5, S.228; C. R. Chapman, et al.:Hazards from Earth-Approachers: Implications of 1989 FC's "Near Miss". Meteoritics, Vol. 24, S.258, abstract @ nasa ads, abgerufen am 26. Juli 2012
  16. „Highscore“-Größte Annäherungen von Asteroiden bisher und in Zukunft scinexx.de; List of asteroid close approaches to Earth en.wp, abgerufen am 27. Juli 2012
  17. Newly discovered small asteroid just misses Earth; next up is much bigger 12/12/12 asteroid washingtonpost.com; 2012 XE54 b612foundation.org, abgerufen am 17. Dezember 2012
  18. A Close Asteroid Flyby skyandtelescope.com, abgerufen am 27. Juli 2012; Two Recent Asteroid "Near Misses" impact.arc.nasa.gov
  19. Z. Sekanina: Evidence for asteroidal origin of the Tunguska object. Planetary and Space Science, Vol.46, Issues 2–3, 1998, S.191–20, abstract@ nasa ads; Bill Napier, et al:The Tunguska impact event and beyond (PDF; 488 kB) arm.ac.uk, abgerufen am 3. August 2012
  20. Vgl. Brown et al.; Table 1 Details of calibrated bolides.; Eastern Mediterranean event; List of meteor air bursts en.wp
  21. Astronomers lose access to military data nature.com; Military Hush-Up: Incoming Space Rocks Now Classified space.com, abgerufen am 24. April 2014
  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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  39. Studie als Leitfaden für „ersten Kontakt“ orf.at, abgerufen am 20. August 2011;Aliens may strike humans to save the galaxy-study ibtimes.com; Seth D. Baum, et al.: Would Contact with Extraterrestrials Benefit or Harm Humanity? A Scenario Analysis @arxiv, pdf, abgerufen am 20. August 2011
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  72. Konferenz zu planetarer Verteidigung der Internationalen Akademie für Raumfahrt, Bukarest, Rumänien cordis.europa.eu ;2011 IAA Planetary Defense Conference: From Threat to Action abgerufen am 8. März 2011
  73. New tool to help response to threat of asteroid collision physorg.com
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  83. The Plan to Bring an Asteroid to Earth wired.com, abgerufen am 9. Oktober 2011
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