I februari 2013, skywatchers runt om i världen riktade sin uppmärksamhet mot asteroiden 2012 DA14, en kosmisk sten med en diameter på cirka 50 meter som skulle flyga närmare jorden än rymdfarkosten som förde oss med satellit-TV.

Föga anade de när de förberedde sig för händelsen en gång i flera decennier att ytterligare en bit av himmelskt skräp störtade mot jorden, med en mer direkt rubrik. Den 15 februari 2013, Chelyabinsk-meteoren, en ungefär 62 fot (19 meter) diameter asteroid exploderade över staden Chelyabinsk, Ryssland, när den kom in i jordens atmosfär i en ytlig vinkel. Explosionen krossade fönster och skadade byggnader, och nästan två tusen människor skadades, men tack och lov dog ingen.

"Det visade sig att två helt oberoende asteroider kom den dagen, sa Philip Lubin, UC Santa Barbara professor i fysik, och en av många forskare som väntar på 2012 DA14:s nära-jorden-träff. "En av dem visste vi skulle sakna jorden. Den andra, vi visste inte ens att det skulle komma."

För Lubin och forskare som honom, incidenter som dessa understryker vikten av robust planetariskt försvar – upptäckt, spårning, karaktärisering och slutligen försvar mot potentiellt farliga asteroider och kometer. Stadshotande händelser som Tjeljabinsk är sällsynta, händer ungefär en gång vart 50:e till 100:e år, men de är potentiellt förödande. Den senaste av dessa händelser var Tunguska-händelsen, en luftburst över östra Sibirien 1908, som plattade till hundratals kvadratkilometer skog. Ännu sällsyntare, men ändå möjligt, är föremål som hotar massutrotning, som Chicxulub-impaktorn, som utplånade dinosaurierna för cirka 66 miljoner år sedan, eller den senaste (12, 800 år sedan) luftburst som orsakade utbredd förbränning och början på en "påverkansvinter" kallad Younger Dryas.

Dock, man kan inte utesluta möjligheten att större föremål kommer obehagligt nära jorden inom en snar framtid:Apophis, med sin 1, 214 fot (370 meter) diameter, kommer att göra ett nära pass fredagen den 13 april 2029, medan Bennu, vid 1, 608 fot (490 m) i diameter, förväntas utföra ett liknande pass 2036. Även om de inte förväntas träffa jorden, även relativt små förändringar i deras omloppsbana kan få dem att komma in i gravitationsfickor som kallas "nyckelhål" som kan placera dem på en mer direkt bana mot jorden.

"Om det går genom gravitationsnyckelhålet, det kommer vanligtvis att träffa jorden i nästa omgång, sa Lubin.

Strategier för planetförsvar har utvecklats från forskning till bättre metoder för att förstå hoten, till ansträngningar att avleda potentiella faror och ändra deras banor, inklusive en strategi utvecklad av Lubins grupp, som föreslog användning av lasrar för att skjuta hotande föremål ur jordens väg.

I två artiklar om ämnet terminal planetariskt försvar som lämnats in till tidskriften Framsteg inom rymdforskning , åtföljd av en åsiktsartikel publicerad i Scientific American , Lubin och medforskaren Alexander Cohen lägger fram en mer proaktiv metod för att hantera farligt utomjordiskt rymdskräp. Projektet heter PI, som kärleksfullt står för Pulverize It.

Förbereder sig för det oundvikliga:Göra eller inte?

"Medan vi ofta säger att ingenting i livet är säkert utom döden och skatter, vi kan verkligen också lägga till mänsklig utrotning till denna lista, " Sa Lubin. "Det finns en stor asteroid eller komet som lurar i vårt solsystem med 'Jorden' skrivet på den. Vi vet bara inte var det är eller när det kommer att träffas."

Under de senaste 113 åren, Jorden har träffats av två stora asteroider som kunde ha hotat livet för miljoner, hade de slagit över en större stad. Dock, mänskligheten hade tur. I ljuset av detta mycket verkliga hot, det är dags att på allvar planera för och genomföra ett planetariskt försvarsprogram, säger forskarna. PI möjliggör en logisk och kostnadseffektiv strategi för det ultimata miljöskyddsprogrammet.

Söndra och erövra

Nyckeln till PI-strategin är utplaceringen av en rad penetratorstavar, möjligen fylld med sprängämnen, läggas i asteroidens väg för att "skiva och tärna" det hotande föremålet. Penetratorstavarna - cirka 4-12 tum (10-30 cm) i diameter och sex till tio fot långa - fragmenterar asteroiden eller kometkärnan när den kraschar in i dem med extrem hastighet.

Avgörande, istället för att avleda föremålet, strategin är att låta jorden ta slaget, forskarna sa, men först att plocka isär asteroiden i mindre bitar – vanligtvis i storleken av ett hus – och låta fragmenten komma in i jordens atmosfär. Atmosfären kan sedan absorbera energin och ytterligare förånga de husstora bitarna till små skräp som inte träffar marken.

Eftersom den ursprungliga asteroiden nu går in i atmosfären som en stor, distribuerat moln av små fragment, de fördelar energin från stöten rumsligt och temporärt, som avkorrelerar sprängvågorna som skapas av varje fragment. Detta reducerar avsevärt hotet från katastrofalt till mer av ett "fyrverkeri, "komplett med ljus och ljud.

"Om du kan minska de stora händelserna, som är farliga, till ett gäng små händelser som är ofarliga, du har till slut mildrat hotet, " sa Cohen.

"Det som är unikt med den här metoden är att du kan ha otroligt korta svarstider, ", tillade Lubin. "Ett problem som andra tekniker som asteroidavböjande metoder har är att de är kraftigt begränsade i sina svarstider. Med andra ord, de förlitar sig på att få en tillgång för att avleda hotet hela vägen ut till asteroiden långt innan den kommer nära jorden."

Istället, PI "skiva och tärna"-metoden fångar upp asteroider eller kometer när de närmar sig jorden och kan användas av bärraketer som redan finns idag, som SpaceX:s Falcon 9 och NASA:s SLS för större mål. Enligt fysikernas beräkningar, mindre mål som Chelyabinsk-meteoren kunde fångas upp bara några minuter före nedslaget med mycket mindre bärraketer som liknar ICBM-interceptorer, medan mål som utgör ett allvarligare hot, som Apophis, kunde avlyssnas bara 10 dagar före påverkan. Begränsningstider som är så korta är helt oöverträffade, enligt forskarna.

Det bästa försvaret är ett bra anfall

En annan del av programmet är att överväga en proaktiv strategi för att skydda vår planet, sa forskarna.

"Mycket som vi blir vaccinerade för att förhindra framtida sjukdomar, som vi nu är så smärtsamt medvetna om, vi skulle kunna vaccinera planeten genom att använda penetratoruppsättningar som nålarna på ett vaccinskott för att förhindra en katastrofal förlust av liv i framtiden, sa Lubin.

I detta tillvägagångssätt, samma system kan användas för att proaktivt eliminera hotfulla föremål som Apophis och Bennu för att skydda framtida generationer.

"Det är inte väl insett att stora och hotfulla objekt som Apophis och Bennu asteroiderna är extremt allvarliga, " fortsatte han. "Skulle de slå, var och en av dem har en energi vid nedslag som är lika med alla kärnvapen på jorden tillsammans. Föreställ dig att hela jordens kärnvapenarsenal detoneras på några sekunder. Med PI kan vi förhindra detta scenario."

Detta nya tillvägagångssätt, enligt Lubin och Cohen, skulle kunna göra planetariskt försvar ganska genomförbart och "lätt som PI, "och skulle möjliggöra en logisk färdplan för ett robust planetariskt försvarssystem.

"Extraordinärt snabb respons är möjlig, " Sa Lubin. "Vi ser inga tekniska showstoppers. It's synergistic with the current generation of launch vehicles and others that are coming out." Additionally, Lubin added, the method "would be in great synergy with future lunar operations, " with the moon potentially acting as a "forward base of operations."

"Humanity could finally control its fate and prevent a future mass extinction like that of the previous tenants of the Earth who did not bother with planetary defense, the dinosaurs."