Neutronenbomben und Sonnenspiegel zum Schutz unseres Planeten. Erdbahnkreuzer sind die Feinde aller Menschen. Aber wir können uns wehren. Wissenschaftler haben den Ernstfall schon berechnet.
Was können wir tun, wenn eines Tages ein Planetoid oder Komet auf Kollisionskurs mit der Erde ist? Präzise Bahnbestimmungen und somit Voraussagen würden einem Kleinkörper schon einen Großteil seines Schreckens nehmen. Denn wie bei Hurrikan- und Flutwellen-Warnungen wäre eine rechtzeitige Evakuierung möglich.
Vor einem größeren Erdbahnkreuzer jedoch könnte niemand davonlaufen. Allenfalls könnten einige Menschen mit einer Rakete ins All fliehen, wie es der Science-fiction-Film “When Worlds Collide” 1951 vorgeführt hat. Ein besserer Weg wäre, der Katastrophe mit einem Präventivschlag zuvorzukommen – falls man die Gefahr frühzeitig genug erkennt. Star Wars, ein “Krieg gegen die Sterne”, könnte uns retten.
“Es gibt vier Möglichkeiten”, sagt Derrick Pitts vom Franklin-Institut in Philadelphia. “Wir könnten den Himmelskörper verlangsamen, ihn beschleunigen, aus dem Kurs bringen oder ihn sprengen.”
Thomas J. Ahrens und Alan W. Harris vom California Institute of Technology in Pasadena haben solche Abwehrstrategien untersucht. Ihr Ergebnis: Eine gezielte Bahnänderung verspricht den größten Erfolg. Sie muß allerdings einige Jahre – bei größeren Körpern sogar mindestens ein Jahrzehnt – vor dem vorausberechneten Einschlag erfolgen.
Besonders effizient wäre es, die Geschwindigkeit des Near Earth Objects (NEO) zu erhöhen oder zu verringern, am besten in der Nähe seines sonnenfernsten Punktes. Eine seitliche Ablenkung aus seiner Umlaufbahn würde mehr Energie erfordern. Bei jahrelangen Vorwarnzeiten genügt eine Geschwindigkeitsänderung des NEO um einen Zentimeter pro Sekunde, damit er die Erde verfehlt. Wenige Wochen vor dem Einschlag wäre eine Änderung um 10 bis 100 Meter pro Sekunde nötig. Für die meisten Brocken würde das so viel Energie erfordern, daß sie dabei zerplatzen müßten.
Für etwa 100 Meter große Körper – die bei einer mittleren Dichte von zwei Gramm pro Kubikzentimeter eine Masse von rund 100 000 Tonnen haben – wäre ein direkter Beschuß auch für eine langfristige Bahnänderung am sinnvollsten: Feuert man ein 100 bis 1000 Kilogramm schweres Projektil auf den NEO ab, ändert sich seine Geschwindigkeit um 0,6 Meter pro Sekunde – eine Folge des Rückstoßeffekts von rund 10000 Tonnen Auswurfmasse, die durch die Explosion davongefegt wird. Für eine solche Maßnahme wären Raketen notwendig, wie sie in den achtziger Jahren im Rahmen des amerikanischen SDI-Projekts (Strategic Defense Initiative) geplant wurden. Die Technik, NEOs gezielt anzusteuern, ist ausgereift – das haben Raumsonden, vor allem der Flug von Giotto zu den Kometen Halley und Grigg-Skjellerup, bewiesen.
Ein NEO von einem Kilometer Durchmesser ist tausendmal schwerer als ein 100-Meter-Brocken. Die Raketenabwehr wäre deshalb auch tausendmal schwächer – und daher keine praktikable Lösung mehr.
Besser wäre es, einen “Massentreiber” auf dem kosmischen Geschoß abzusetzen. Dieses Gerät würde automatisch Eis und Gestein aus dem NEO herausgraben und ins All schleudern. Um die Geschwindigkeit des NEO mit Hilfe des Rückstoßeffekts ausreichend zu ändern, müßten allerdings mehrere tausend Tonnen mit 300 Meter pro Sekunde ausgeworfen werden. Das ist schwer zu verwirklichen.
Reine Utopie sind zur Zeit andere Abwehrmittel – etwa Antimaterie-Bomben, patroullierende Raketengeschwader im Orbit, das Anbringen von Sonnensegeln an den Erdbahnkreuzern oder die Installation ganzer Geschützbatterien von Hochenergie-Lasern auf Erde und Mond.
Als realistisch, relativ einfach und effektiv kommen zunächst nur Nuklearexplosionen in Betracht, insbesondere die von Neutronenbomben. In der Zeit des kalten Krieges kamen sie ins Gerede, weil sie aufgrund der hohen Dosis an freigesetzter harter Gamma- und Neutronenstrahlung Lebewesen in einem weitem Umkreis töten, viele Gebäude aber unversehrt lassen. Nur in unmittelbarer Nähe der Explosion wird alles zertrümmert. Die Druckwelle der Explosion ist vernachlässigbar, aber die freiwerdende thermische Energie ist gewaltig. Zündet man eine Neutronenbombe in der Nähe eines gefährlichen NEO, würde dessen Oberfläche auf der Explosionsseite je nach Sprengkraft und Entfernung um einige Millimeter oder Zentimeter förmlich abrasiert. Damit wäre die erforderliche Geschwindigkeitsänderung erreicht. Benötigt werden hierfür Energien von 10 Tonnen bis 10 Megatonnen bei einem NEO-Durchmesser von 100 Metern bis 10 Kilometern.
Der Dampf verläßt den Himmelskörper mit einer Geschwindigkeit von etwa vier Kilometern pro Sekunde. Der Rückstoß reicht aus, um die Geschwindigkeit des NEO um zehn Zentimeter pro Sekunde zu verändern. Bei einem 20 Millionen Tonnen schweren Körper genügen 50 Tonnen abgedampften Oberflächenmaterials, um ihn über einen Zeitraum von 100 Jahren aus seinem Kollisionskurs zu bringen.
Eine Vorwarnzeit von 200 Jahren, die für ein effizientes Beobachtungsprogramm realistisch ist, würde rund 98 Prozent aller potentiell gefährlichen NEOs erfassen. Sie würde genügen, um den Zeitpunkt, an dem der NEO die Erdbahn kreuzt, um wenige Minuten zu verändern, damit er unseren Planeten verfehlt. Bei 200 Jahren entspricht das einer Geschwindigkeitsänderung um lediglich einen Millimeter pro Sekunde.
Die Kosten einer solchen Aktion mit Nuklearköpfen wären erschwinglich: einige hundert Millionen Dollar – weniger als ein Prozent des jährlichen Rüstungsetats der USA. Der radioaktive Bombendampf wäre keine Gefahr für die Erde, da er sofort vom Sonnenwind mit 600 Kilometern pro Sekunde aus dem Sonnensystem hinausgefegt würde.
Ahrens und Harris haben ausgerechnet, daß der optimale Abstand der Bombenzündung von dem NEO einige hundert Meter beträgt. Explosionen direkt an der Oberfläche wären nicht wirkungsvoller. Außerdem bergen sie die Gefahr, daß der NEO auseinanderbricht und seine Trümmer die Erde treffen. Dies wäre aufgrund der größeren Querschnittsfläche ihrer Bahnen sogar sehr wahrscheinlich. Eine Salve kleinerer Geschosse könnte je nach Zielort sogar schwerere Schäden anrichten als ein größerer Brocken und ein noch größeres Gebiet verwüsten. Eine Sprengung im letzten Augenblick hätte bestimmt nicht nur ein schönes Feuerwerk durch verglühende Sternschnuppen zur Folge, wie der Film “Deep Impact” suggeriert. Einen Erdbahnkreuzer zu sprengen, wäre nur lange vor dem vorausberechneten Zeitpunkt des Einschlags ratsam, so daß die Bruchstücke weit genug aus der Bahn treiben. Eine Sprengung erfordert im übrigen mindestens genausoviel Energie wie eine Bahnänderung.
Die Experten sind sich einig: Eine Bahnänderung bedrohlicher NEOs ist die effektivste Abwehr und auch technisch relativ leicht zu realisieren. Dies erfordert aber für über einen Kilometer große Objekte nukleare Waffen – eine zweischneidige Sache: “Wir könnten mehr Gefahren ins All bringen, als dort schon lauern”, befürchtet Tom Gehrels von der University of Arizona. Auch sein Kollege Jay Melosh warnt: “Mir erscheint die Bedrohung durch Gigatonnenbomben im Orbit oder auf der Erde wesentlich größer als die Gefahr von Planetoiden.”
Es ist aber auch nicht nötig, schon jetzt konzertierte Abwehrbatterien zu entwickeln. Denn die Wahrscheinlichkeit, einen Erdbahnkreuzer unmittelbar auf Kollisionskurs zu entdecken, ist viel geringer als die, daß es in naher Zukunft überhaupt einen gibt. Außerdem existieren Abwehrstrategien, die nicht auf nuklearen Sprengköpfen basieren und weitaus ungefährlicher sind, sich zur Zeit allerdings auch schwieriger umsetzen lassen.
Eine Strategie könnte darin bestehen, Schubdüsen an dem NEO anzubringen und ihn mit einem solchen Außenbordmotor aus der Bahn zu lenken. Als Energiequelle kommen chemische, elektrische, nukleare oder solare Antriebe in Frage. Die Hauptschwierigkeit ist, die Düsen fest genug an dem NEO zu verankern.
Eine andere Idee stammt von Jay Melosh und Iwan Nemtschinow vom Institut für Geosphärendynamik in Moskau. Ein großer, leichtgewichtiger Spiegel, der mit einem Space Shuttle oder einer Rakete ins All gebracht und dort aufgeklappt wird, soll den NEO ablenken. Dieser Spiegel müßte einige Jahre vor dem drohenden Aufschlag zu dem Kometen oder Planetoiden fliegen. Dazu könnte er mit kleinen Schubdüsen ausgerüstet werden. Noch effizienter wäre es, ihn als Sonnensegel zu benutzen und durch den Strahlungsdruck der Sonne wie ein Segelschiff zu seinem Ziel treiben zu lassen. Eine solche Segelfahrt ist ohne weiteres realisierbar.
In der Nähe des NEO müßte sich der etwa 500 Meter große Spiegel so ausrichten, daß er das Sonnenlicht bündelt und auf die “Bombe” lenkt. Dabei sollte deren Oberfläche auf rund 2000 Grad erhitzt werden. Dieses selektive Verdampfen hätte dieselbe Wirkung wie ein Raketenantrieb: Die abströmenden Staub- und Gasmassen würden das gefährliche Objekt nach und nach aus dem Kollisionskurs bringen. Melosh und Nemtschinow berechneten, daß eine Bestrahlungsdauer von einem Jahr genügt, um einen zwei Kilometer großen Körper auf ungefährlichere Bahnen zu lenken. Hätte er einen Durchmesser von zehn Kilometer, würde ein 500-Meter-Spiegel ein Jahrzehnt für die Kurskorrektur benötigen.
Der Spiegel müßte mit kleinen Schubdüsen ausgestattet werden, um sich jeweils in den günstigsten Strahlungswinkel manövrieren zu können. Ein oder zwei zusätzliche Hilfsspiegel im Strahlengang könnten überdies verhindern, daß der Hauptspiegel von den abströmenden Gas- und Staubmassen beschädigt wird. Zunächst muß man allerdings herausfinden, wie groß die Gefahr überhaupt ist, die im All lauert. Dabei ist es wichtig, alle gefährlichen Objekte möglichst lückenlos zu erfassen sowie ihre Bahnen zu sichern und zu verfolgen. Gegen langperiodische Kometen, die nur alle paar Jahrhunderte oder sogar zum ersten Mal ins innere Sonnensystem vordringen, gibt es allerdings keine Lebensversicherung. Zwar gehören zu ihnen nur etwa zehn Prozent der Bomben aus dem All. Doch langfristig bergen sie das größte Risiko.
“Taucht ein neuer Erdbahnkreuzer auf, müssen wir davon ausgehen, daß wir höchstens ein paar Monate Zeit haben”, sagt Richard West vom Hauptquartier der Europäischen Südsternwarte in Garching bei München, der selbst Kometen entdeckt hat. Bei einer so kurzen Vorwarnzeit wäre ein Präventivschlag nicht mehr möglich. Allenfalls ein planetarer Schutzschild könnte helfen, bestehend aus Raum- und Bodenstationen mit Atomraketen, die kurzfristig einsatzbereit sind.
Doch auch erdnahen Planetoiden und kurzperiodischen Komenten sind wir bislang noch hilflos ausgesetzt. Kaum einer der nahen Vorbeiflüge in den letzten Jahren ließ sich voraussehen. Fast alle kamen vollkommen unerwartet. Eine rasche Identifikation und Katalogisierung der Erdbahnkreuzer, gegebenenfalls verbunden mit einer rechtzeitigen Warnung, könnte das Risiko beträchtlich vermindern. Dies ist der wichtigste Beitrag, den die Astronomie für die Zukunft der Menschheit zu leisten vermag.
Weltraumschätze
Planetoiden und Kometen sind nicht nur kosmische Gefahrenherde. Sie haben auch maßgeblich zur Entstehung und Weiterentwicklung des Lebens auf der Erde beigetragen: Als Evolutionsbeschleuniger, indem sie immer wieder die Bühne des Lebens zur Bildung neuer Arten frei machten, und wahrscheinlich als Lieferanten biochemischer Bausteine, die die “Ursuppe des Leben” mit komplexen Molekülen aus dem All anreicherten. In naher Zukunft könnten die Erdbahnkreuzer für die Menschheit sogar von wirtschaftlichem Nutzen sein, denn Planetoiden sind wichtige Rohstoffquellen.
Einerseits enthalten sie Wasser, Sauerstoff und verschiedene Kohlenwasserstoffe, die künftige Weltraumkolonien dringend benötigen. Aber auch Raumstationen ließen sich damit versorgen und so die immensen finanziellen Aufwendungen für einen Transport von der Erde einsparen. Sogar Treibstoff aus flüssigem Kohlenmonoxid und Sauerstoff könnte man aus ihnen gewinnen.
Andererseits sind Planetoiden selbst Schätze, die auszubeuten sich lohnt. “Der kleinste bekannte metallische Planetoid ist 3554 Amun, ein NEO von einem Kilometer Durchmesser”, sagt John S. Lewis von der University of Arizona und rechnet vor: “Er enthält Kobalt und Nickel im Wert von je einer Billion Dollar, Eisen im Wert von 800 Milliarden Dollar und Platin im Wert von 700 Milliarden Dollar. Der Gesamtwert dieses einen kleinen Planetoiden entspricht ungefähr den Staatsschulden der USA.”
Außerdem eignen sich die NEOs ausgezeichnet als Übungsziele für die schon lange geplante, aber hauptsächlich aus finanziellen Gründen immer wieder verschobene bemannte Expedition zum Mars. Ein Flug zu einem erdnahen Planetoiden würde weniger Energie benötigen als eine Reise zum Mond. Trotzdem wäre man 500 bis 1000 Tage unterwegs, so lang wie zum Roten Planeten, und könnte daher Langzeitflüge optimal vorbereiten.
Und nicht zuletzt: Planetoiden lassen sich – ausgehöhlt – zu Raumschiffen umbauen. Mit neuartigen Triebwerken versehen, ließen sie sich zu gewaltigen Transportvehikeln für mehrere Raumfahrer-Generationen umfunktionieren, die damit zu anderen Sternen fliegen könnten.
Was heute die Menschheit bedroht, könnte in Zukunft vielleicht einmal ihr Überleben sichern. Denn spätestens wenn die Sonne sich aufbläht, bevor ihr Brennstoff zur Neige geht und die Erde in eine höllische Glutwelt verwandelt, auf der es kein Leben mehr gibt, müssen unsere Nachfahren ein kosmisches Asyl suchen. Mit Planetoiden, die zu interstellaren Archen umgebaut sind, wäre dies vielleicht möglich – allerdings haben wir bis dahin noch einige Milliarden Jahre Zeit.
“Die Bedrohung der Erde ist zugleich ein Segen für sie”, sagt John S. Lewis. “Die finanziellen Ausgaben für die Abwehr eines NEOs sind eine enorm profitable Investition in die Zukunft: eine Befreiung vom Mangel an Bodenschätzen und ein Sprengen der Wachstumsgrenzen, eine offene Tür zum Sonnensystem und weiter in die Tiefen des Alls.”
Rüdiger Vaas
