Membela Bumi dari bahaya kosmik

Scott Madry Direktur Eksekutif, Global Space Institute, North Carolina, AS

Institut Hukum Udara & Luar Angkasa Ram Jakhu, Universitas McGill, Kanada

Asosiasi Internasional Joseph N. Pelton untuk Kemajuan Keamanan Ruang Angkasa (IAASS)

Perjalanan tahunan Bumi mengelilingi Matahari merupakan perjalanan kosmik yang berbahaya dan selama ribuan tahun manusia tetap tidak tahu tentang bahaya asteroid dan komet, ejeksi massa koronal, suar radiasi matahari, dan peristiwa kosmik lainnya yang mengancam keberadaan kita sehari-hari. Studi Tata Ruang Angkasa Global saat ini menangani tantangan teknis dan tindakan pengaturan untuk strategi pertahanan planet yang komprehensif.

Sir Arthur Clarke suka mengutip rekan penulis fiksi ilmiahnya Larry Niven dan dia sering mengutip kalimat terkenal Niven, "Dinosaurus punah karena mereka tidak memiliki program luar angkasa. Dan jika kita punah karena kita tidak memiliki program luar angkasa, itu akan melayani kita dengan benar! 'Pengamatan yang tampaknya aneh tentang akhir dinosaurus dan kebangkitan mamalia sebenarnya adalah pernyataan yang agak mendalam tentang kondisi manusia. Kutipan sinis Niven langsung menjadi inti masalah. Apakah kita memiliki kemauan dan 'kecerdasan' untuk bertahan hidup dan memiliki ilmu antariksa manusia naik ke tingkat yang cukup bagi kita untuk mengidentifikasi bahaya kosmik yang signifikan yang dapat mengancam kelangsungan hidup umat manusia dan kemudian merespons secara proaktif?

Ini adalah salah satu masalah utama yang ditangani oleh proyek Institut Hukum Udara dan Antariksa Universitas McGill - Studi Tata Kelola Ruang Angkasa Global, sebuah studi interdisipliner yang dipandu oleh Resolusi Montreal Mei 2013 dan dengan suara bulat diadopsi oleh lebih dari 100 ilmuwan ruang angkasa dan pengacara ruang angkasa, melibatkan tidak hanya kemampuan teknologi tetapi juga tindakan kelembagaan dan peraturan yang mungkin diperlukan untuk mengejar strategi pertahanan planet yang layak.

Kami sebagian besar tetap tidak mengetahui bahaya kosmik seperti itu sampai Zaman Antariksa dimulai pada 1950-an. Untuk pertama kalinya kami dapat merancang wahana antariksa dengan sensor yang memungkinkan kami untuk melihat karakteristik geomagnetosfer, menemukan sabuk Van Allen dan menentukan komposisi atmosfer bagian atas kami, yang masing-masing membantu melindungi kehidupan di Bumi.

Pengalaman terbaru dan studi ilmiah menunjukkan ada bahaya dari radiasi kosmik yang benar-benar perlu ditanggapi dengan serius

Dalam beberapa hal itu seperti bermain roulette Rusia dengan set batu acak, peluru logam dan badai matahari yang sering menempatkan manusia pada tingkat risiko tertentu. Jenis bahaya berkisar dari malapetaka perkotaan besar dalam bentuk asteroid 'pembunuh kota', hingga hilangnya infrastruktur modern di seluruh dunia dari pengusiran massa koronal yang masif, hingga kehancuran total spesies oleh komet raksasa atau asteroid yang bisa menghapus kehidupan seperti yang kita tahu.

Studi Tata Ruang Global Universitas McGill mencantumkan tiga bahaya kosmik teratas yang mengancam Bumi saat ini sebagai:

  • Suar matahari dan badai matahari dikenal sebagai coronal mass ejections (CMEs)
  • Perubahan magnetosfer Bumi yang membasmi perisai efektif untuk menangkal ejeksi massa koron matahari
  • Asteroid dan komet yang berpotensi berbahaya dapat menurunkan kehancuran massal.

Ada bahaya lain dari luar angkasa, termasuk masalah puing orbital yang disebabkan oleh manusia. Bahkan perubahan iklim - masalah kompleks yang melibatkan interaksi industri manusia dan radiasi matahari di atmosfer Bumi - adalah bentuk ancaman matahari, meskipun ini tidak dibahas di sini.

Sebuah filamen panjang meletus di Matahari pada 31 Agustus 2012 dan dicitrakan oleh Solar Dynamics Observatory (SDO) NASA

Bumi terus-menerus dibombardir bukan hanya oleh radiasi matahari tetapi juga oleh radiasi kosmik yang berasal dari reaksi nuklir bintang, dari nova dan supernova dan bahkan pulsar. Pengalaman terbaru dan studi ilmiah menunjukkan ada bahaya dari radiasi kosmik yang benar-benar perlu ditanggapi dengan serius.

Suar matahari dan badai

Matahari adalah sumber utama radiasi kita. Ini menghujani Tata Surya dan Bumi dengan energi - khususnya dalam frekuensi ultraviolet dan aliran sinar-x dan sinar gamma yang konstan. Miliaran bintang melakukan hal yang sama di seluruh alam semesta dan pemahaman saat ini tentang Matahari, cahaya matahari, dan ejeksi massa koron diperoleh, sebagian, dengan mempelajari bintang-bintang lain di galaksi dan seterusnya.

Aktivitas matahari mengikuti siklus 11 tahun yang terkenal tetapi tidak mudah dipahami yang bergerak dari minimum matahari ke maksimum matahari. Puncak terakhir dalam siklus itu dicapai selama musim gugur 2013. Jumlah energi yang mencapai Bumi setiap hari, sekitar 93 juta mil (149 juta km) dari permukaan Matahari, adalah 10.000 kali jumlah total yang sebenarnya dimiliki oleh seluruh umat manusia 'mengkonsumsi'.

Kawah Meteor berdiameter 180 km di Yucat

Pada tahun 1859, sebuah pengusiran massal besar koronal yang melibatkan miliaran ton ion yang melakukan perjalanan jutaan kilometer per jam menghantam Bumi dalam apa yang disebut 'peristiwa Carrington'. Kantor-kantor Telegraph dibakar dan Cahaya Utara terlihat sejauh selatan seperti Kuba dan Hawaii. Seandainya peristiwa ini terjadi hari ini kita akan kehilangan jaringan listrik di seluruh dunia, telekomunikasi vital dan satelit navigasi ruang angkasa akan tersingkir dan saluran minyak, gas, dan air akan terkena dampaknya. Peristiwa badai es Montreal tahun 1998 dan pemogokan Halloween di Skandinavia tahun 2003 adalah contoh CME yang lebih baru, keduanya menggambarkan bagaimana ejectsi massa koronal dapat merobohkan sistem tenaga dan menyebabkan masalah dengan infrastruktur vital. Kami tidak tahu kapan serangan matahari besar berikutnya akan terjadi, tetapi jika aliran besar ion yang mirip dengan peristiwa Carrington terjadi, hasilnya memang bisa sangat buruk.

Sebuah penilaian oleh Lloyd's of London tentang dampak yang mungkin timbul dari peristiwa gaya Carrington lainnya memperkirakan dampak ekonomi yang merugikan berpotensi berada dalam triliunan dolar (AS). Di Amerika Serikat, Dewan Intelijen Nasional telah mengidentifikasi pengusiran massa koronal sebesar itu sebagai kemungkinan 'angsa hitam' yang dapat membahayakan kehidupan manusia dan infrastruktur global.

Ini seperti bermain roulette Rusia dengan set batu acak, peluru logam dan badai matahari

Suar matahari dihasilkan oleh penyambungan kembali magnetik di Matahari yang mengarah pada pelepasan radiasi dengan kekuatan seribu bom atom, mengirimkan sinar-x bertenaga tinggi dan sinar gamma yang mengalir ke luar angkasa dengan kecepatan cahaya. 'Ledakan radiasi' ini berbeda dari CME (yang melibatkan pelepasan massa dan ion daripada radiasi) tetapi tetap merupakan perhatian utama. Flare berpotensi menonaktifkan satelit, meningkatkan risiko kanker, dan mengakibatkan mutasi genetik. Di wilayah planet dekat lubang ozon, kanker kulit 40 persen lebih tinggi daripada bagian dunia lainnya. Juga, peningkatan mutasi genetik pada katak dan bentuk kehidupan lainnya telah diamati.

Karena populasi Bumi akan meningkat dari 7,5 miliar menjadi antara 10 dan 12 miliar pada akhir abad ini, dengan peningkatan infrastruktur vital yang rentan terhadap badai matahari dan kobaran matahari, maka kekritisan ancaman berbasis surya ini hanya akan meningkat. Masyarakat umum telah lama mengklasifikasikan bahaya kosmik di ranah asteroid dan komet jahat. Saat ini, badai matahari semakin memprihatinkan.

Mengubah geomagnetosfer

Bahaya dari badai matahari yang parah menjadi perhatian tidak hanya karena ada lebih banyak orang dan lebih banyak infrastruktur elektronik di tanah dan di luar angkasa tetapi juga karena efektivitas pelindung kita - sabuk Van Allen dan magnetosfer dan atmosfer Bumi - dapat meningkat atau berkurang.

Kita juga tahu kutub Utara dan Selatan yang magnetis bergeser. Satelit Swarm ESA dan misi Magnetospheric Multiscale (MMS) empat-satelit NASA yang baru diluncurkan memberi kami informasi lebih banyak tentang perubahan medan magnet Bumi. Geomagnetosfer sekitar 15 persen kurang efektif dalam menangkal ion supercharged di CME daripada sekitar 20 tahun yang lalu.

Teleskop inframerah Yayasan B612 Sentinel yang dapat menemukan asteroid yang berpotensi berbahaya

Menurut Yvon Menard, manajer Swarm ESA, satu kemungkinan alasannya adalah bahwa kutub magnet Bumi sedang bersiap untuk membalik. "Data dari satelit eksperimental kami di langit menunjukkan bahwa kutub utara magnetik telah pindah ke Siberia," katanya.

Asumsi sering dibuat bahwa tidak ada pertahanan terhadap badai yang benar-benar kejam. Tetapi telah disarankan bahwa semacam rekayasa pelindung kosmik mungkin dilakukan. Sistem magnetik yang dapat digunakan di L-1 Lagrangian point ditambah dengan sistem satelit tenaga surya mungkin dapat memberikan jenis perisai yang juga dapat mengirimkan energi matahari kembali ke Bumi 24 jam sehari, 365 hari setahun.

Jelas kita perlu lebih memahami fisika badai matahari dan sifat perubahan geomagnetosfer. Di atas ini, kita mungkin benar-benar mulai mempertimbangkan apakah kita dapat memberikan makna baru pada istilah 'mekanika langit' - dan mulai mempertimbangkan jika kita dapat merancang semacam 'blinder' magnetik yang dapat kita terapkan pada bentuk badai matahari yang paling ekstrem. .

Asteroid dan komet

Dalam beberapa dekade terakhir para ilmuwan telah menemukan semakin banyak bukti tentang berbagai jenis bahaya kosmik yang mengintai di luar angkasa. Baru-baru ini pada 2013, sebuah meteorit menabrak kota besar Rusia, melukai 1.100 orang dan merusak 4.000 bangunan. Pada 1980-an, sebuah kawah bundar besar dengan panjang 180 km dan kedalaman 900 m ditemukan. Kawah bundar berbentuk sempurna berkisar di sepanjang pantai dataran tinggi Yucatan Meksiko dan memanjang hingga ke Teluk.

Pada 1990-an pencitraan ruang angkasa dapat mengkonfirmasi bahwa ini memang sisa dari asteroid raksasa yang menabrak Bumi. Peristiwa ini, yang setara dengan ledakan puluhan ribu bom nuklir dan menghalangi Matahari dengan awan debu berikutnya, disebut 'musim dingin nuklir'. Peristiwa kepunahan massal ini (dikenal sebagai K-T) tidak hanya membunuh dinosaurus sekitar 66 juta tahun yang lalu, tetapi juga memadamkan lebih dari 70 persen dari semua spesies tanaman dan hewan yang hidup pada saat itu. Ini adalah yang terburuk dari lima kepunahan massal Bumi dan verifikasi pamungkas bahwa itu adalah akibat tabrakan meteor besar yang berasal dari pengamatan ruang angkasa.

Seruan bangun yang lebih baru tentang bahaya luar angkasa yang dapat menabrak planet-planet dengan kecepatan supersonik dengan kekuatan penghancur yang mengerikan terjadi pada 1994 setelah para astronom menyaksikan dampak pada Jupiter dari komet multi-bagian ketika menabrak planet terbesar Tata Surya. Ini semua terjadi sekitar 20 tahun lalu ketika Comet P / Shoemaker Levy 9 (D / 1993 F2) bertabrakan dengan Jupiter.

Komet ini pertama kali diamati pada 24 Maret 1993 oleh Carolyn dan Eugene Shoemaker dan David Levy di Palomar Observatory di California dan, tentu saja, telah diprediksi jauh sebelum peristiwa bencana ini benar-benar terjadi. Ada 21 bagian yang dapat dilihat dari 'kompleks' komet - dengan beberapa yang berdiameter 2 km dan selama periode enam hari antara 16 dan 22 Juli 1994, potongan-potongan komet itu membombardir Jupiter dengan kekuatan ledakan yang dapat dengan mudah dilihat melalui teleskop. . Ini adalah tabrakan pertama dari dua benda Tata Surya yang pernah diamati dan direkam - dan dampaknya terhadap Jupiter dan atmosfernya benar-benar menakutkan.

Setiap tahun kita belajar lebih banyak tentang bahaya serangan asteroid dan komet dan setiap tahun tingkat ancaman meningkat. Pemantauan melalui satelit GPS telah menunjukkan bahwa serangan seperti itu empat kali lebih umum daripada yang diperkirakan sebelumnya. Kita tahu bahwa asteroid sekecil 30 m (dengan kecepatan yang cukup tinggi) adalah 'pembunuh kota' dan terdapat sekitar 500.000 hingga satu juta objek dekat bumi (NEO) dengan ukuran ini dan sebagian besar belum dipetakan. NASA berencana meluncurkan sebuah proyek yang disebut NEOCAM dan Yayasan B612 (sebuah yayasan nirlaba swasta dengan kantor pusat di Amerika Serikat dan didedikasikan untuk pertahanan planet terhadap asteroid dan NEO lainnya) sedang membangun pesawat ruang angkasa Sentinel-nya. Kedua satelit teleskop infra merah ini dapat sangat meningkatkan kemampuan kita untuk mengenali ancaman batuan ruang angkasa berbahaya yang dapat merusak potensial.

Yang benar adalah bahwa manusia dan masyarakat modern kita lebih berisiko dan bahaya kosmik yang kita hadapi terlalu mengerikan untuk diabaikan atau pura-pura tidak ada. Risiko-risiko yang diuraikan di atas tidak spesifik untuk kelompok negara mana pun, tetapi untuk semua negara di Bumi dan dengan upaya-upaya yang diperlukan untuk mengurangi dan mengelola bahaya ini akan bersifat global, cakupan dan partisipasi.

Flare matahari menyebabkan pelepasan radiasi dengan kekuatan seribu bom atom, mengirimkan sinar-x bertenaga tinggi dan sinar gamma yang mengalir ke luar angkasa dengan kecepatan cahaya

Tindakan Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB) untuk membuat Jaringan Peringatan Asteroid Internasional (IAWN) dan Kelompok Penasihat Perencanaan Misi Luar Angkasa (SMPAG) untuk mengatasi asteroid yang berpotensi berbahaya adalah satu langkah spesifik yang telah diambil dan yang lainnya akan dengan jelas mengikuti.

Tutup kerjasama internasional, dalam bentuk penyelidikan ilmiah, pertukaran data yang relevan, pengembangan alat teknologi yang tepat, prosedur operasional dan pengambilan keputusan, sangat penting untuk perlindungan yang efektif terhadap risiko kosmik. Kita harus tetap sadar akan fakta bahwa tindakan sepihak oleh satu negara, bahkan oleh negara terkaya dan paling maju, dapat mengalami banyak hambatan hukum, peraturan, politik, ekonomi dan strategis.

Langkah-langkah pertama untuk memilah-milah proses regulasi yang berkaitan dengan asteroid pada awalnya dapat diatasi dalam hal perundang-undangan nasional. Undang-undang baru di AS - yang dikenal sebagai ‘Space Act of 2015’ - berfokus pada penambangan luar angkasa asteroid alih-alih mengalihkan batu ruang angkasa berbahaya dari menabrak Bumi. Dengan AS memberlakukan jenis undang-undang ini, undang-undang nasional lainnya mungkin akan mengikuti dan ini mungkin memiliki efek membuat kegiatan ruang lebih kompetitif daripada kooperatif.

Proses yang diatur oleh SMPAG saat ini memberikan petunjuk kepada negara-negara dengan program luar angkasa terkuat untuk mengusulkan tindakan defensif terhadap asteroid atau komet yang berpotensi berbahaya. Namun, ini mungkin diikuti oleh Dewan Keamanan Perserikatan Bangsa-Bangsa mempertimbangkan perjanjian internasional yang lebih spesifik (atau bentuk rezim hukum lainnya) yang akan dikembangkan oleh negara-negara penjelajah ruang angkasa yang paling tertarik tetapi dibuka untuk semua. Penting untuk dicatat bahwa ada jenis bahaya kosmik lain yang perlu dipertimbangkan dan Kelompok Kerja COPUOS PBB untuk Keberlanjutan Jangka Panjang dari Kegiatan Luar Angkasa adalah suatu entitas yang saat ini mempertimbangkan masalah-masalah seperti semburan matahari dan CME.

Selain itu, kami mengusulkan tujuh poin tindakan berikut yang muncul dari McGill Global Space Governance Study. Daftar tindakan singkat ini adalah indikasi yang baik tentang apa yang mungkin dilakukan untuk mengatasi bahaya kosmik. Jelas dibutuhkan lebih banyak ilmu dan investigasi - tetapi kita bukan burung unta yang menghadapi bahaya hanya dengan memilih dan menempatkan kepala kita di pasir untuk menghilangkan ancaman yang akan datang. Setidaknya kita berharap bahwa kita lebih pintar daripada dinosaurus dan lebih proaktif daripada burung unta rabun.

Pelajari lebih lanjut tentang Asgardia.Space dan ROOM. The Space Journal