Modelle und Methoden zur Abwendung von Kollisionen von Asteroiden und Kometen mit der Erde

Abstract

In der Arbeit werden verschiedene Aspekte der Abwendung der Kollision eines Asteroiden oder Kometen mit der Erde untersucht. Hierzu wird zunächst eine künstliche Popu­lation von Kollisions­objekten definiert, welche die gegenwärtig bekannten physikalischen und dyna­mischen Objekteigen­schaften repräsentiert. Ausgehend von der numerischen Modellierung der interplanetaren Objekt­bahnen unter Berücksichtigung der Störeinflüsse der Planeten und von Modellrechnungen zum atmosphärischen Eintritt wird das Schadenspotential einer Kollision quantifiziert. Für die Kollisions­abwendung werden primär die Objekt­bahn­beein­flus­sung unter Einsatz eines neuen Verfahrens zur Bestimmung der optimalen Bahn­änderungs­geschwindigkeit in einer N-Körperumgebung und sekundär die Objekt­zer­störung analysiert. Als Ergebnis von Systemstudien zu diversen Technologien eignen sich besonders der Projektil­beschuss und die nukleare Sprengung zur Bahnbeeinflussung von Asteroiden mit einem Durchmesser D ‹ 500 m und ‹ 8 km, respektive. Der Einsatz von Antriebs­techno­lo­gien oder eines Sonnen­spiegels verspricht ein geringeres Antriebsvermögen und bein­haltet erheb­liche technologische Schwierigkeiten. Kometen können aufgrund der Bahn­un­sicher­heit infolge der nicht-gravitativen Kraft nicht ausreichend abgelenkt werden. Sie können jedoch für D ‹ 2 km durch eine nukleare Explosion zerstört werden. Die Anwen­dung numerischer Methoden zur impulsiven Gravity-Assist- sowie kontinuierlichen direkten Trans­fer­bahn­be­stim­mung zeigt die generelle Erreich­bar­keit der Modellobjekte durch konven­tio­nelle Raum­fahr­zeuge sowie die Durchführ­barkeit der Kollisions­abwendung bei einer Vor­warn­zeit von 10 bis 30 Jahren. Diese ist jedoch mit den heutigen Such­programmen besonders für Objekte mit D ‹ 250 m noch nicht gegeben, so dass trotz verfügbarer Techno­lo­gien zur Kolli­sions­abwendung kein sicherer Schutz vor einer Asteroiden- oder Kometen­kollision existiert.