- ΗΡΘΕ Η ΩΡΑ ΤΟΥ ΒΙΟΝΙΚΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ?

Η λέξη «βιονικός» χρησιμοποιείται αρκετά συχνά στην εποχή μας, εννοώντας τον άνθρωπο που με τεχνητό τρόπο αποκτά ικανότητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές του συνηθισμένου ατόμου.

Θεωρητικά βέβαια, οποιαδήποτε συσκευή αυξάνει τη φυσική ικανότητα ενός ανθρώπου ή διορθώνει ένα ελάττωμά του και γίνεται (έστω προσωρινά) μέρος του σώματός του, μπορεί να χαρακτηριστεί «βιονική», όπως πχ οι φακοί επαφής!

Φυσικά οι σούπερ βιονικές ικανότητες είναι σε άλλο επίπεδο, και ήταν το κρυφό όνειρο πολλών γενεών, όπως δείχνουν τα σχετικά κόμικ κυρίως μετά τον Β’ παγκόσμιο πόλεμο.

Τα γνωστότερα απ’ αυτά, Σούπερμαν, Μπάτμαν, Σπάιντερμαν, Κάπτεν Αμέρικα κλπ,  δημιουργήθηκαν κυρίως για να προβάλλουν ένα ηρωϊκό και πατριωτικό προφίλ, αλλά στηρίχθηκαν και στην διαφαινόμενη κυριαρχία της τεχνολογίας πάνω από τις φυσικές ανθρώπινες δυνάμεις.

Θα μπορούσε να είναι σκηνή από την ταινία «η βιονική Σταχτοπούτα», αλλά είναι απλά ο Hugh Herr και η Aimee Mullins, και οι δύο με προσθετικά κάτω άκρα κατασκευασμένα από το τμήμα του ΜΙΤ, Center for Extreme Bionics, που συνδιευθύνει ο Herr. O πρώτος έχασε τα πόδια του σε ηλικία 17 ετών από κρυοπαγήματα ενώ έκανε ορειβασία, ενώ η Aimee σε ηλικία ενός μόλις έτους από κάποια φυσική ανεπάρκεια. Και οι δύο μπόρεσαν να συνεχίσουν τις δραστηριότητές τους (η Aimee είναι αθλήτρια, ηθοποιός και μοντέλο), χάρη στη θέλησή τους και την τεχνολογία.

Η βιονική, χρησιμοποιεί πολλές από τις αρχές λειτουργίας των ρομπότ, απλά τα ρομπότ είναι απόλυτα προσαρμοσμένα για συγκεκριμένη εργασία και δεν χρειάζεται να έχουν (ούτε περιορίζονται από) ανθρωπομορφικά στοιχεία. Στη φωτογραφία, ο γιγάντιος ρομποτικός βραχίονας του Διαστημικού Λεωφορείου, με έναν αστροναύτη στην άκρη του.

Σήμερα βέβαια οι σούπερ ήρωες έχουν γίνει πολύ συνηθισμένοι και οικείοι στα παιδιά, προβάλλοντας μάλιστα πολύ πιο έντονα τον άνθρωπο - μηχανή, ή τη μηχανή - άνθρωπο απ’ ότι παλιότερα, καθώς αξιοποιούν (και φυσικά τραβούν στα άκρα) τα σύγχρονα επιτεύγματα και προοπτικές της Βιονικής.

Άλλες επιστήμες που ασχολούνται με τη βελτίωση των φυσικών ικανοτήτων του ανθρώπου είναι η Γενετική, που επεμβαίνει επάνω στον άνθρωπο πριν ακόμα γεννηθεί με σκοπό να τον προφυλάξει από ασθένειες ή ατέλειες και μελλοντικά ίσως να τον βελτιώσει και σαν οργανισμό, και η Βιοτεχνολογία που βελτιώνει το περιβάλλον του ανθρώπου σε σχέση με τη διατροφή του και την προφύλαξή του από ασθένειες.

Η εξέλιξη της σημερινής Βιονικής οφείλεται κυρίως στη σμίκρυνση των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, την ανάπτυξη βασικής τεχνητής νοημοσύνης, την αύξηση της ειδικής ισχύος των μπαταριών και την εξέλιξη ελαφριών αλλά πολύ ισχυρών υλικών.

Ίσως, μια από τις παλαιότερες εφαρμογές στοιχειώδους προσθετικής (πολύ πριν γίνει «βιονική»), είναι η αντικατάσταση του ακρωτηριασμένου χεριού ενός πειρατή με τον γνωστό «γάντζο».

Πώς δουλεύει σε γενικές γραμμές ένα σύγχρονο προσθετικό χέρι. Αισθητήρες στα δάκτυλα υποκαθιστούν την αίσθηση της αφής, και στέλνουν στον επεξεργαστή ένα σήμα που «μεταφράζεται» ώστε να γίνει κατάλληλο για την ενεργοποίηση των αντίστοιχων μυών και να επιτευχθεί η κίνηση των δακτύλων και του χεριού.

Βοήθησε επίσης και η αλλαγή νοοτροπίας της κοινωνίας και ειδικότερα των θυμάτων ατυχημάτων ή πολεμικής δράσης (ιδιαίτερα μετά τους πρόσφατους πολέμους στον Κόλπο και στο Αφγανιστάν), ώστε να μην παραμένουν καθηλωμένοι στο σπίτι ή στο αναπηρικό καροτσάκι, αλλά να θέλουν να συμμετέχουν ισότιμα στην κοινωνική ζωή.

 Κάμερα στα γυαλιά παίζει τον ρόλο του ματιού και στέλνει ασύρματα ηλεκτρονικά σήματα στον αμφιβληστροειδή, που στη συνέχεα στέλνονται μέσω των οπτικών νεύρων στα οπτικά κέντρα του εγκέφαλου, για να δημιουργηθεί η αντίληψη της εικόνας.

Απεικόνιση εμφυτεύματος στον εγκέφαλο για της ενίσχυση της μνήμης. Αν και όχι ακόμα έτοιμο για τον άνθρωπο, δοκιμές σε ποντίκια ήταν επιτυχείς. 

 Γενικότερα, η Βιονική σήμερα αναπτύσεται προς δύο βασικές κατευθύνσεις:

-Την αποκατάσταση της κινητικής, οπτικής, ακουστικής κλπ ικανότητας εξαιτίας ασθένειας, τραυματισμού ή ακρωτηριασμού, και

-Την ενίσχυση της ικανότητας των μυών ή των αισθήσεων υγιών ανθρώπων, ώστε να ανταπεξέρχονται αποτελεσματικότερα στις απαιτήσεις των σωματικά βαριών επαγγελμάτων.

Φυσικά τα παραπάνω μπορεί να συνδυαστούν, και στο μέλλον δεν θα είναι περίεργο οι «ανάπηροι» να είναι σωματικά πιο ικανοί ακόμα και από αρτιμελείς αθλητές!

«Ο μεγαλύτερος εχθρός της γνώσης δεν είναι η άγνοια, είναι η ψευδαίσθηση της γνώσης».
Ο παγκοσμίου φήμης Φυσικός Στήβεν Χώκινγκ που βρίσκεται καθηλωμένος σε αναπηρική καρέκλα εξαιτίας μιας σπάνιας ασθένειας, «μιλάει» μέσω φορητού υπολογιστή και ειδικού προγράμματος «καλύτερα από πριν χάσω τελείως τη φωνή μου», όπως λέει ο ίδιος. Από το 2005 που έχασε την κινητικότητα του χεριού του, χρησιμοποιεί μια συσκευή προσαρμοσμένη στο μάγουλό του για να επικοινωνεί με τον υπολογιστή του, αλλά τα τελευταία χρόνια συνεργάζεται με επιστήμονες για να το καταφέρει κατ’ ευθείαν με εγκεφαλικά κύματα, ή εκφράσεις του προσώπου του. Η δυνατότητα να μετατρέπουμε τις σκέψεις μας σε καταγραφή ή ομιλία μέσω υπολογιστή, ήδη έχει κάνει τα πρώτα της βήματα, και η τελειοποίησή της δεν πρέπει να απέχει πολλά χρόνια από σήμερα.

 Εγκεφαλικό τσιπ της DΑRPA (σε επίπεδο νανοτεχνολογίας) που βρίσκεται σε ανάπτυξη σήμερα (αρχές του 2016), και θα πολλαπλασιάσει επί 10.000 τη διακριτική ικανότητα των σημερινών εμφυτευμάτων, επιτρέποντας πολύ λεπτομερέστερη επικοινωνία των προσθετικών άκρων με τον εγκέφαλο.

Ο εξωσκελετός κάτω άκρων μπορεί να βοηθήσει στη μεταφορά μεγάλων φορτίων από ένα άτομο, ιδιαίτερα τους στρατιώτες και τους διασώστες. Κάτω, πλήρης εξωσκελετός.

Ο γνωστός Robocop χαρακτηρίζεται σαν Cyborg από το CYBernetic ORGanism, όρος που χρησιμοποιείται ήδη από τη δεκαετία του ’60, για ένα υβρίδιο μεταξύ μηχανής και ανθρώπου. Αν και ήδη δίνονται δοκιμές με τεχνητά μέλη που ενεργοποιούνται κατ' ευθείαν με τη σκέψη και προορίζονται για ανθρώπους με ακρωτηριασμό ή παράλυση, δεν γνωρίζουμε αν θα φτάσουμε ποτέ (ή αν θα πρέπει να φτάσουμε) στο επίπεδο του Robocop, δηλαδή ένα ανθρώπινο μυαλό να ελέγχει ένα πλήρως τεχνητό σώμα. Θα είναι πάντως μεγάλη επιτυχία της Βιονικής όταν το άτομο με προσθετικά μέλη φθάσει επίσης να τα νιώθει σαν πραγματικά, κάτι που δεν απέχει πολύ στο μέλλον. Για την ιστορία πάντως, η ταινία Robocop καταλήγει ότι ένα ανθρώπινο μυαλό θα είναι πάντα καλύτερο από την τεχνητή νοημοσύνη.

Γ. Μεταξάς

- TΟ ΓΙΓΑΝΤΙΟ ΒΗΜΑ ΤΗΣ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Η Νανοτεχνολογία (ΝΤ) είναι είναι σχετικά νέος κλάδος της επιστήμης των υλικών, που έχει σαν στόχο, παρεμβαίνοντας στη δομή της ύλης σε ατομικό επίπεδο, να δημιουργήσει υλικά με πρωτόγνωρες, «μαγικές» θα λέγαμε ιδιότητες.

Η ονομασία ΝΤ προέρχεται από τη διάσταση του νανόμετρου (δισεκατομμυριοστό του μέτρου), στην περιοχή του οποίου (ουσιαστικά από1 έως 100 nm) μετρώνται οι μοριακές δομές στις οποίες επεμβαίνει η ΝΤ, στην ίδια περιοχή που τα περίεργα κβαντικά φαινόμενα της ύλης γίνονται ήδη αισθητά.

Δεν είναι βέβαια σύμπτωση, ότι η δυνατότητα να δούμε τις διατάξεις των ατόμων στη νανοκλίμακα έχει επιτευχθεί πρίν από λίγες δεκαετίες, με την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων.

Αντίθετα, με τα οπτικά μικροσκόπια είναι αδύνατον να δούμε δομές με διαστάσεις κάτω από το μήκος κύματος του φωτός, δηλαδή περίπου 500 nm.

Συγκριση μεγεθών από το άτομο, μέχρι τον κόκκο της άμμου.

Ένας άλλος στόχος της ΝΤ είναι η κατασκευή μηχανισμών σε μικροσκοπικό επίπεδο, έτσι ώστε ρομποτικοί μηχανισμοί συγκρίσιμοι σε μέγεθος με τα ανθρώπινα κύτταρα, να μπορούν να εισχωρήσουν σε όλα τα σημεία του ανθρώπινου σώματος, για επιλεκτικές «επισκευές».

Τελικά, η ΝΤ μοιάζει να έχει εφαρμογές σε όλα τα πεδία της επιστήμης, αλλά από την άλλη πλευρά δημιουργεί, όπως και κάθε νέα τεχνολογία, την υποχρέωση για τον αυτοπεριορισμό και τον έλεγχό της, ώστε να μην εξελιχθεί σε κίνδυνο για τους ανθρώπους και το περιβάλλον.

Ήδη έχουν κυκλοφορήσει κινηματογραφικές ταινίες με απαισιόδοξα σενάρια για τη χρήση της ΝΤ, αλλά βέβαια το ίδιο έχει γίνει για βιολογικά υλικά, εισβολείς από το διάστημα και ζόμπι!

Στη νανοκλίμακα, όπως προαναφέρθηκε ισχύουν τα κβαντικά φαινόμενα, που πολλές φορές αντιβαίνουν στις αισθήσεις, την εμπειρία και την κοινή λογική μας, όπως το να βαδίσεις μέσα από έναν τοίχο και να βρεθείς στην άλλη πλευρά, κάτι όμως που τηρουμένων των αναλογιών πράγματι συμβαίνει στη νανοκλίμακα.

Πάντως, η ΝΤ έχει χρησιμοποιηθεί για τη σμίκρυνση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων μέσα από τη δημιουργία των ημιαγωγών (διόδων, τρανζίστορ κλπ) ήδη από τη δεκαετία του ’50, αν και τότε η ΝΤ σαν όρος, δεν υπήρχε ακόμα.

Από τον Μεσαίωνα οι τεχνίτες του γυαλιού χρησιμοποιούσαν τη νανοτεχνολογία, χωρίς φυσικά να το γνωρίζουν. Οι προσμίξεις που δίνουν τις διαφορετικές αποχρώσεις στο γυαλί των βιτρώ, δρούν στη νανοκλίμακα.

            Ένα παράδειγμα "βιομιμητικής τεχνολογίας" από τη φύση είναι τα πόδια της σαύρας geko. Η σαύρα αυτή, μπορεί να σκαρφαλώνει με άνεση σε κατακόρυφες τελείως λείες επιφάνειες χωρίς τη χρήση κάποιας κολλώδους ουσίας, χρησιμοποιώντας τα  εκατομμύρια λεπτότατα τριχίδια στα πέλματά της. Εξαιτίας της μικρότατης διαμέτρου τους (1000 φορές λεπτότερα από την ανθρώπινη τρίχα), κατορθώνουν να πλησιάζουν σε ατομικό επίπεδο τα μόρια της επιφάνειας πάνω στην οποία κινείται το geko, ώστε να αξιοποιήσουν τις ελκτικές δυνάμεις van der Waals που αναπτύσσονται σε μοριακό επίπεδο. Σήμερα η νανοτεχνολογία έχει αντιγράψει το σύστημα αυτό, κατορθώνοντας να κατασκευάσει ταινία (geckskin) με τριχίδια διαμέτρου μερικών ατόμων, ώστε να πετύχει πολλαπλάσια πρόσφυση από το ίδιο το geko, χωρίς να αφήνει κανένα ίχνος στην επιφάνεια που προσκολλήθηκε, μετά την απομάκρυνσή του.

Ένα παράδειγμα από τη φύση για το πώς η διάταξη των ατόμων επηρεάζει τις ιδιότητες των υλικών, είναι ο γραφίτης και το διαμάντι. Και τα δύο αποτελούνται από άνθρακα.

Αλλά ενώ ο γραφίτης είναι μαλακός, καλός αγωγός του ηλεκτρισμού και αδιαφανής, το διαμάντι είναι εξαιρετικά σκληρό, κακός αγωγός του ηλεκτρισμού και συνήθως διαφανές.

Και όμως αυτές οι τόσο μεγάλες διαφορές, οφείλονται στη διαφορετική διάταξη των ατόμων και μόνο, στα υλικά αυτά.

Μία κατηγορία νανοϋλικών που προκαλεί έκπληξη με τις ιδιότητές της, παρότι ακόμα βρίσκεται σε ανάπτυξη, είναι οι νανοσωλήνες (nanotubes). 

Πώς δημιουργούνται οι νανοσωλήνες. Ανάλογα με τη φορά που διπλώνεται ένα μονοατομικό «φύλλο» από άτομα άνθρακα σε εξαγωνική σύνδεση, παίρνουμε σωληνίσκους με πολύ διαφορετικές φυσικές ιδιότητες. Με νανοσωλήνες μπορούμε να κατασκευάσουμε σύρμα που είναι εκατοντάδες φορές ανθεκτικότερο από ατσάλι και παράλληλα πολλές φορές ελαφρύτερο απ’ αυτό.

H αρχή λειτουργίας του «διαστημικού ανελκυστήρα». Ένα αντίβαρο (ή δορυφόρος) τοποθετείται λίγο ψηλότερα από τη γεωσύγχρονη τροχιά, δηλαδή αυτή των δορυφόρων τηλεπικοινωνιών που μένουν ακίνητοι ως προς τη Γη, και συνδέεται με τη Γη με ένα πολύ ανθεκτικό «σύρμα», έτσι ώστε ένας θαλαμίσκος να μπορεί να το χρησιμοποιήσει για να ανεβάζει υλικά στο διάστημα, πολύ πιο οικονομικά από μία εκτόξευση πυραύλου. Δεδομένου ότι η γεωσύγχρονη τροχιά βρίσκεται 35.000 km πάνω από την επιφάνεια της Γης, μόνο με ένα «σύρμα» κατασκευασμένο από νανοσωλήνες θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί το τεράστιο βάρος που συνεπάγεται το μήκος αυτό.

Μικρογραφία (μάλλον νανογραφία!) ενός μειωτήρα κατασκευασμένου από 15.000 συνολικά άτομα. Τέτοιες κατασκευές είναι σήμερα εφικτές, ώστε να χρησιμοποιηθούν (μελλοντικά) σε νανομηχανισμούς όπως ο παρακάτω, για την κατασκευή νανορομπότ για απόλυτα στοχευμένες επεμβάσεις σε κυτταρικό επίπεδο, στο ανθρώπινο σώμα.

Νανορομπότ χειρίζεται λευκό αιμοσφαίριο (καλλιτεχνική απεικόνιση, δεν έχει κατασκευαστεί ακόμα). Ίσως όμως κάποτε τα καρκινικά κύτταρα θα μπορούν να εντοπίζονται και να καταστρέφονται ένα- ένα, με αυτόν τον τρόπο.

Νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης σε ηλεκτρονικές εφαρμογές, συρρικνώνοντας ακόμα περισσότερο το μέγεθός τους, και δίνοντάς ευκαμψία σε οθόνες, φωτοβολταϊκά στοιχεία κλπ.

Παρακάτω και ενδεικτικά, μερικές σημερινές χρήσεις της ΝΤ:

-Αντιηλιακά. Τα αντιηλιακά περιέχουν σωματίδια οξειδίων του τιτανίου ή ψευδαργύρου. Στα παλαιότερα αντιηλικά τα σωματίδια αυτά ήταν αρκετά μεγάλα και έδιναν μια γαλακτερη απόχρωση στο υγρό. Σήμερα τα σωματίδια αυτά είναι τόσο μικρά, που δεν χρωματίζουν το αντιηλιακό.

-Αυτοκαθαριζόμενο γυαλί. Το γυαλί επικαλύπεται με νανοσωματίδια, που με τη βοήθεια της υπεριώδους ακτινοβολίας χαλαρώνουν τη βρωμιά, ενώ άλλα σωματίδια το κάνουν υδρόφιλο, ιδιότητα που βοηθάει στη απομάκρυνση της βρωμιάς όταν ξεπλυθεί με  νερό (κάτω εικόνα). 

-Ρουχισμός που δεν λεκιάζει. Νανοσωματίδια στα ρούχα απωθούν τα υγρά, ώστε τα ρούχα ή άλλα υφάσματα να μη λεκιάζουν (εικόνες κάτω).

-Βαφές που δεν χαράζονται εύκολα και αυτοεπικευάζουν τις γρατζουνιές τους, είναι επίσης εφικτές χάρη στη ΝΤ (εικόνα κάτω).

Πώς λειτουργεί η αυτοεπισκευαζόμενη βαφή. Σε περίπτωση ρωγμής στην βαφή, ενεργοποιούνται μικροκάψουλες που διαχέουν το περιεχόμενό τους καλύπτοντας το κενό και επαναφέροντας το χρώμα.

-Αντιμικροβιακοί επίδεσμοι, εμπορτισμένοι με νανοσωματίδια από άργυρο, που σταματούν τη διαπνοή της κυτταρικής μεμβράνης των μικροβίων, σκοτώνοντά τα. 

-Στρατιωτικές εφαρμογές, που είναι πάρα πολλές για να αναφερθούν εδώ, αλλά ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ρούχα που προσαρμόζονται στο περιβάλλον και κάνουν τον στρατιώτη πρακτικά αόρατο. 

-Περιβαλλοντικές εφαρμογές. Η κατασκευή μεμβρανών με ΝΤ για την αφαλάτωση με τη μέθοδο της αντίστροφης όσμωσης, μπορεί να διπλασιάσει την παροχή των συσκευών και ταυτόχρονα να μειώσει σημαντικά την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια.

Το καμουφλάζ «αορατότητας» είναι στα πρώτα του βήματα, αλλά ήδη τα αποτελέσματα είναι εντυπωσιακά.

Ένα «μειονέκτημα» της ΝΤ, είναι ότι θα μας στερήσει στο μέλλον από κάποιες ενδιαφέρουσες καλλιτεχνικές δημιουργίες σε γκράφιτι, καθώς υπάρχουν επικαλύψεις (δεξιά στο δείγμα) που δεν επιτρέπουν πρακτικά σε οτιδήποτε να προσκολληθεί επάνω τους .

Τελευταία νέα (Από το in.gr, 18/12/2015) 
Η οικογένεια των δισδιάστατων νανοϋλικών - με πιο γνωστό το γραφένιο που ανακαλύφθηκε το 2004 - διευρύνεται συνεχώς.

Η νέα προσθήκη είναι το βοροφένιο, ένα πολύ λεπτό στρώμα με πάχος μόλις ενός ατόμου του χημικού στοιχείου βορίου, που δημιούργησαν ερευνητές στις ΗΠΑ.
Οι επιστήμονες που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science, δήλωσαν ότι το βοροφένιο είναι ένα ασυνήθιστο υλικό, που έχει πολλές μεταλλικές ιδιότητες στη νανοκλίμακα, παρόλο που το τρισδιάστατο στοιχείο βόριο είναι μη μεταλλικό.
Γενικότερα, τα δισδιάστατα υλικά θεωρούνται ενδιαφέροντα κυρίως για τις ηλεκτρονικές ιδιότητές τους, ενώ στην περίπτωση του βοροφένιου, υπάρχουν και μεταλλικές ιδιότητες. 
 

Γ. Μεταξάς
 

- ΠΟΣΟ ΚΙΝΔΥΝΕΥΟΥΜΕ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΑΣΤΕΡΟΕΙΔΕΙΣ?

Είναι λίγο πολύ γνωστό ότι η εξαφάνιση των δεινοσαύρων πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια αποδίδεται με μεγάλη πιθανότητα σε πτώση αστεροειδούς στη Γη και συγκεκριμένα στο Γιουκατάν, στο νότιο μέρος του σημερινού κόλπου του Μεξικού.

Σαν άμεσο αποτέλεσμα της πτώσης του αστεροειδούς (διαμέτρου περίπου 10 km), αλλά και της ψυχρής περιόδου που ακολούθησε καθώς ο ήλιος καλύφθηκε σε όλο τον πλανήτη από παχιά σύννεφα σκόνης, οι δεινόσαυροι δεν μπόρεσαν να επιβιώσουν, πράγμα όμως που κατάφεραν τα πολύ μικρότερα σε μέγεθος θηλαστικά της εποχής, και μάλιστα τα είδη που ζούσαν υπόγεια ή σε σπηλιές. 
Επίσης, σχετικά πρόσφατα έχει εντοπιστεί κάτω από τους πάγους της Ανταρκτικής κρατήρας  διαμέτρου σχεδόν 500 km, ο οποίος υπολογίζεται ότι προκλήθηκε από πρόσκρουση αστεροειδούς διαμέτρου 50-60 km, 250 εκατομμύρια χρόνια πριν (κατά σύμπτωση? στην αρχή της περιόδου που έζησαν οι δεινόσαυροι).

«Λοιπόν, να κάτι που δεν το βλέπεις κάθε μέρα».

Ο πιο διάσημος και εντυπωσιακός κρατήρας, στην Αριζόνα των ΗΠΑ.  Έχει διάμετρο 1200m και δημιουργήθηκε πριν από 50.000 χρόνια, από μετεωρίτη διαμέτρου περίπου 50m.

 Η χαρακτηριστική αναδίπλωση του εδάφους που παρατηρείται κοντά στο χείλος του κρατήρα, και δημιουργεί η πτώση ενός μεγάλου μετεωρίτη.

Η επόμενη σημαντική πτώση (μάλλον τμήματος κομήτη) έγινε πολύ αργότερα, το 1908 κοντά στον ποταμό Τουνγκούσκα της Σιβηρίας. Αν και υπάρχουν κάποιες αντιρρήσεις για το αν πράγματι ήταν μετέωρο και μάλιστα διαμέτρου μερικών δεκάδων μέτρων, όλα τα στοιχεία δείχνουν προς αυτή την κατεύθυνση.

Η ακτινική φορά πτώσης των δέντρων στην Τουνγκούσκα, υποδηλώνει εναέρια έκρηξη πάνω από το επίκεντρο.

Πολύ πιο πρόσφατα, είχαμε τη θεαματική διάλυση μετεωρίτη πάνω από τη ρωσική πόλη Τσελιάμπινσκ, το 2013. Αυτή τη φορά δεν υπήρξε αμφισβήτηση για τη φύση του φαινομένου, καθώς βιντεοσκοπήθηκε και βρέθηκαν και υπολείμματα του μετεωρίτη.

Η πτώση του μετεώρου κοντά στο Τσελιάμπινσκ, το 2013.

Φυσικά η Γη θα ήταν γεμάτη κρατήρες από προσκρούσεις όπως η Σελήνη, αν δεν ήταν τόσο «ζωντανή», ώστε η διάβρωση από το νερό και τον αέρα, οι κινήσεις των τεκτονικών πλακών και η βλάστηση, να τους έχουν εξαφανίσει εκτός από λίγες εξαιρέσεις (συνολικά διακρίνονται περίπου 180 κρατήρες στη Γη).

Συχνά, όταν υπάρχει υποψία σε μια περιοχή για πρόσκρουση μεγάλου αστεροειδούς, η επιβεβαίωση γίνεται με την ανίχνευση μεγαλύτερης συγκέντρωσης του στοιχείου Ιριδίου, το οποίο υπάρχει σε υψηλότερο ποσοστό στους αστεροειδείς, απ’ ότι στη Γη.

‘Ετσι επιβεβαιώθηκε ότι και ο εν μέρει υποθαλάσσιος κρατήρας στο Γιουκατάν  έγινε από αστεροειδή.

Κατ’ αρχάς ας κάνουμε ένα ξεκαθάρισμα με τα ονόματα.

- Οι κομήτες, είναι μεγάλα ουράνια σώματα που πέρα από ένα σταθερό πυρήνα αποτελούνται από πάγο, βράχια και υγροποιημένα αέρια, τα οποία εξατμίζονται καθώς οι κομήτες πλησιάζουν τον Ήλιο.

Έτσι δημιουργείται η εντυπωσιακή ουρά (κόμη για τους αρχαίους, εξ ου και το όνομα), η οποία πάντοτε στρέφεται μακριά από τον Ήλιο, εξαιτίας της πίεσης του ηλιακού ανέμου.

Καθώς οι κομήτες έρχονται πολύ έξω από το Ηλιακό Σύστημα, είναι λίγοι και σε σταθερές τροχιές γύρω από τον Ήλιο, δεν αντιπροσωπεύουν σημαντικό κίνδυνο για τη Γη (κατά μία άλλη άποψη όμως, ο Δίας ανακόπτει την πορεία πολλών κομητών που θα μπορούσαν να έχουν καταλήξει στη Γη).  

Ο πολύ θεαματικός κομήτης Hale-Bopp με τη διπλή ουρά, κατά το πέρασμά του κοντά στον Ήλιο το 1997.

 

Ο Δίας φωτογραφημένος στο υπεριώδες. Οι σκούρες κηλίδες κάτω προέρχονται από την πρόσκρουση των θραυσμάτων του κομήτη SL9, το 1994. Υπόψη ότι η μεγαλύτερη που έχει τη διάμετρο της Γης,  προήλθε από θραύσμα διαμέτρου μόλις 2 km! Η μικρή κηλίδα στο επάνω μέρος, είναι ο δορυφόρος του Δία Ιώ.

- Οι αστεροειδείς είναι βραχώδη υπολείμματα της δημιουργίας του Σύμπαντος και βρίσκονται σε χαλαρές τροχιές γύρω από τον Ήλιο στην περιοχή μεταξύ Άρη και Δία, καθώς και στη ζώνη Kάιπερ, πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα.

Καθώς είναι πολυάριθμοι και το μέγεθος τους μπορεί να φθάσει αυτό ενός μεγάλου βουνού, αποτελούν και τον μεγαλύτερο κίνδυνο για τη Γη.

Μάλιστα όσο πιο μικροί είναι, τόσο πιο ακανόνιστο είναι το σχήμα τους, καθώς η βαρύτητά τους δεν είναι αρκετή για να τους «σφαιροποιήσει».

Η ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Άρη και Δία. Στην πραγματικότητα οι αστεροειδείς απέχουν αρκετά μεταξύ τους, ώστε αν βρισκόμαστε πάνω σε έναν, σπάνια θα βλέπαμε και δεύτερο με γυμνό μάτι (σε αντίθεση με τον "συνωστισμό" που δείχνουν οι σχετικές ταινίες).

- Τα μετέωρα είναι μικρότερα κομμάτια που συνήθως έχουν προέλθει από συγκρούσεις αστεροειδών, και περιφέρονται στο Διάστημα χωρίς να έχουν ιδιαίτερα σταθερές τροχιές.

- Αν η τροχιά των μετεώρων διασταυρωθεί με τη Γη, τότε αν το μέγεθός τους είναι αρκετά μικρό, καίγονται στην ατμόσφαιρα, αφήνοντας τη χαρακτηριστική φωτεινή γραμμή και τα ονομάζουμε διάττοντες.

Διάττοντες, φωτογραφημένοι με διαφορά χρόνου για να δώσουν αυτή την εντυπωσιακή σύνθεση. Στην πραγματικότητα, ακόμα και η πυκνότερη «βροχή διαττόντων» δεν ξεπερνά κατά μέσο όρο τον έναν ανά 30 δευτερόλεπτα. Η γνωστή πρόληψη ότι οι ευχές που γίνονται όταν «πέφτει ένα αστέρι» πραγματοποιούνται, πιθανότατα οφείλεται στο γεγονός ότι μια ευχή που εκφράζεται στη διάρκεια της αναλαμπής ενός διάττοντα είναι ένας διακαής πόθος, που ο ευχόμενος θα έκανε ούτως ή άλλως ότι περνά από το χέρι του για να πραγματοποιηθεί.

- Αν αντίθετα, το μετέωρο είναι αρκετά μεγάλο ώστε κάτι να περισσέψει και να φθάσει στη επιφάνεια της Γης, τότε το κομμάτι αυτό ονομάζεται μετεωρίτης.

Τυπικός μετεωρίτης. Η λείανση και διαμόρφωση της επιφάνειάς του έγινε κατά την πυράκτωσή του μέσα στην ατμόσφαιρα. Εικάζεται ότι οι μετεωρίτες ήταν η πρώτη πηγή καλής ποιότητας σιδήρου για όπλα κατά την αρχαιότητα.

Όπως προανεφέρθηκε, τον μεγαλύτερο κίνδυνο για τη Γη αντιπροσωπεύουν οι αστεροειδείς εξαιτίας του μεγέθους και του πλήθους τους.

Από την άλλη μεριά, αν και είναι αρκετά μεγάλοι για να γίνουν καταστρεπτικοί για τη Γη, δεν είναι πάντα τόσο μεγάλοι ώστε να εντοπιστούν πολύ νωρίς.

Βέβαια θα αναρωτηθεί κανείς, αν στην περίπτωση που θα υπήρχε έγκαιρη προειδοποίηση θα μπορούσαμε να κάνουμε κάτι.

Και όμως τώρα, για πρώτη φορά στην ιστορία τής 4.5 δισεκατομμυρίων ετών Γης, η τελευταία δεν είναι τελείως ανυπεράσπιστη*.

Η εξέλιξη στην τεχνολογία και ειδικά στη διαστημική επιστήμη μας δίνει κάποιους τρόπους αντίδρασης, ενώ ακόμα και η τεχνολογία των πυρηνικών όπλων ίσως να έχει την ευκαιρία να χρησιμοποιηθεί με θετικό για την ανθρωπότητα τρόπο.

* Ισως όχι για πρώτη φορά. Η θέση του Δία με το ισχυρό βαρυτικό του πεδίου, εκτρέπει μεγάλο αριθμό αστεροειδών από την περιοχή των τεσσάρων βραχωδών πλανητών.

Συνεπώς, ο τρόπος αντιμετώπισης της απειλής από έναν αστεροειδή, έχει τις παρακάτω φάσεις:

- Τον όσο πιο έγκαιρο εντοπισμό του αστεροειδούς και την επιβεβαίωση της επικίνδυνης τροχιάς του.

- Την επιλογή του καλύτερου τρόπου αντιμετώπισης της απειλής.

- Την κατασκευή (ή συναρμολόγηση) του συστήματος που θα απαιτηθεί, και την αποστολή του προς το ραντεβού του με τον αστεροειδή.

Οι μέθοδοι που σήμερα εξετάζονται στην περίπτωση απειλής από αστεροειδή, είναι σε γενικές γραμμές οι παρακάτω:

- Να διαλυθεί από μια πυρηνική βόμβα που θα του «φυτευτεί» με ένα ρομποτικό διαστημόπλοιο (όχι από ανθρώπους, όπως δείχνει η ταινία «Αρμαγεδών).

Πλεονέκτημα, ότι ουσιαστικά είναι η μόνη μέθοδος για την οποία υπάρχει σήμερα διαθέσιμη τεχνολογία, και δεν απαιτείται μεγάλο διάστημα προειδοποίησης.

Μειονέκτημα, ότι αντί για ένα μεγάλο πρόβλημα θα δημιουργηθούν πολλά μικρότερα, καθώς κανείς δεν εγγυάται ότι ο αστεροειδής θα γίνει σκόνη, αντί για μεγάλα κομμάτια.
Μια πιο «ήπια» μέθοδος είναι η έκρηξη να συμβεί σε κάποια απόσταση, ώστε να τον «σπρώξει», χωρίς να τον διασπάσει.

Πάντως πρόκειται περισσότερο για λύση απελπισίας.

Μια ιδέα για την ανατίναξη ενός αστεροειδούς με πυρηνικά. Μια συσκευή (ενδεχομένως εφοδιασμένη και με συμβατικά εκρηκτικά) προηγείται λίγο και ανοίγει έναν κρατήρα στον αστεροειδή, ώστε η έκρηξη της κυρίως πυρηνικής συσκευής που ακολουθεί να συμβεί μέσα του, για να είναι πιο αποτελεσματική.

- Να σταλεί ρομποτικό διαστημόπλοιο που θα αγκιστρωθεί επάνω του, και θα τον «ρυμουλκήσει» ή θα τον σπρώξει με τους πυραυλοκινητήρες του εκτός της αρχικής τροχιάς του.

Πλεονέκτημα, ότι εξουδετερώνεται τελείως ο κίνδυνος, αλλά η τεχνολογία δεν είναι έτοιμη και χρειάζεται μεγαλύτερος χρόνος προειδοποίησης.

Επίσης δεν είναι πρακτική λύση για αστεροειδείς που περιστρέφονται γρήγορα, ή που αποτελούνται από χαλαρά υλικά που τα συγκρατεί η ίδια η βαρύτητά τους.

Η ιδέα της εκτροπής με ώση.

- Να ρυμουκηθεί από ένα «βαρυτικό ρυμουλκό», που θα πλησιάσει αρκετά τον αστεροειδή ώστε τα δύο σώματα να «συνδεθούν βαρυτικά» αλλά χωρίς να έχουν φυσική επαφή, και έτσι να ρυμουλκηθεί σε άλλη τροχιά.

Πλεονέκτημα, ότι δουλεύει σε κάθε περίπτωση, εκτός από τους πολύ μεγάλους αστεροειδείς.

Η αρχή λειτουργίας του βαρυτικού ρυμουλκού.

Μειονέκτημα, ότι η έλξη προφανώς δεν μπορεί να ξεπεράσει τις βαρυτικές δυνάμεις, οπότε αναγκαστικά θα μικρή, που σημαίνει ότι ο εντοπισμός θα πρέπει να γίνει πάρα πολύ νωρίς.

- Να στοχευθεί ο αστεροειδής με ακτίνες laser από ένα ή περισσότερα διαστημόπλοια που θα τον ακολουθούν σταθερά, ώστε η εξάχνωση μιας περιοχής του να λειτουργήσει σαν κινητήρας αντίδρασης, για την αλλαγή της τροχιάς του.

Είναι πιο γρήγορη μέθοδος από τις προηγούμενες, αλλά δεν δουλεύει με όλους τους αστεροειδείς (πχ με αυτούς που περιστρέφονται, ή τους χαλαρούς).

Laser ή άλλη θερμική ακτινοβολία, εναντίον αστεροειδούς.

Από τα παραπάνω, είναι φανερό ότι δεν υπάρχει μια μέθοδος που είναι η καλύτερη για όλες τις περιπτώσεις, και μάλλον θα πρέπει να υπάρχουν δύο - τρία συστήματα έτοιμα, για να χρησιμοποιηθούν ανάλογα με την περίπτωση.

Οι πέντε περιοχές Lagrange, είναι σημεία που η βαρύτητα εκμηδενίζεται από την παρουσία αντίθετων βαρυτικών πεδίων και κεντρομόλων δυνάμεων, και αποτελούν συχνά «σκουπιδότοπους» συγκέντρωσης μετεώρων .

 

Μια απεικόνιση κοντινών περασμάτων αστεροειδών μεταξύ Γης - Σελήνης.

Το 2029, ο αστεροειδής «Άποφις» με διάμετρο λίγο πάνω από 300 m, αναμένεται να περάσει αρκετά κοντά στη Γη, ώστε να βρεθεί «κάτω» από την τροχιά των τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων, που βρίσκονται σε ύψος περίπου 35.000 km πάνω από την επιφάνεια της.

 

Κατηγοριοποίηση της καταστροφικότητας μιας πτώσης αστεροειδούς, ανάλογα με το μέγεθός του. Η δεύτερη στήλη αφορά το μέγεθος, η τρίτη την ενέργεια της έκρηξης σε τόνους TNT και η τέταρτη την καταστροφικότητα, που δίνει παραστατικά η τελευταία, έγχρωμη στήλη. Η καταστρεπτικότητα της πρόσκρουσης οφείλεται κυρίως στην ταχύτητα πρόσκρουσης, που μπορεί να είναι γύρω στις 30 φορές μεγαλύτερη από αυτή μιας σφαίρας τουφεκιού!

Η κλίμακα Τορίνο, είναι μία διαφορετική παρουσίαση καταστροφικότητας σε σχέση με τον προηγούμενο πίνακα, που λαμβάνει υπόψη το μέγεθός του μετεώρου (κάθετος άξονας) αλλά και την πιθανότητα να συμβεί σύγκρουση (οριζόντιος άξονας).

Στον πίνακα Τορίνο (που παρουσιάστηκε σε διεθνές συνέδριο στο Τορίνο το 1999), έχουν ληφθεί υπόψη ιστορικά στοιχεία, αλλά και προβλέψεις που καλύπτουν τα 100 επόμενα χρόνια.

Ο συνδυασμός μεγέθους μετεώρου με την πιθανότητα πτώσης στη Γη, δίνει πέντε χρωματικές ζώνες, με προφανή σημασία.

Φυσικά, όσο μεγαλύτερο το μέγεθος και όσο μεγαλύτερη η πιθανότητα (φθάνοντας μέχρι το 1, δηλαδή βεβαιότητα), τόσο μεγαλύτερος είναι ο κίνδυνος.

Στις τελευταίες βαθμίδες της κλίμακας Τορίνο (8, 9 και 10 της κόκκινης ζώνης), η σύγκρουση θεωρείται βέβαιη και καταστρεπτική, σε επίπεδο χώρας, ηπείρου ή όλου του πλανήτη αντίστοιχα.

Ο σκοπός της κλίμακας δεν είναι να προκαλέσει μοιρολατρία, αλλά μάλλον να δώσει ένα μέτρο για την απαιτούμενη παγκόσμια κινητοποίηση, και για την εφαρμογή των μέτρων αποτροπής που θα μας έχει δώσει η επιστήμη και η τεχνολογία (και σχολιάστηκαν παραπάνω), με την προϋπόθεση βέβαια ότι θα έχει γίνει και κάποια βασική προετοιμασία.

Εκτός από την κλίμακα Τορίνο υπάρχει και η κλίμακα Παλέρμο (που βασίζεται σε λογαριθμικό μαθηματικό τύπο), καθώς και άλλοι πίνακες πανεπιστημίων, που όλοι αποσκοπούν στο ίδιο πράγμα, δηλαδή στην εκτίμηση του κινδύνου για τη Γη από έναν αστεροειδή.

Καθημερινά, το Near Earth Object (NEO) πρόγραμμα της NASA, δημοσιεύει στο ίντερνετ τα στοιχεία των αστεροειδών που έχουν εντοπιστεί πρόσφατα, κάνοντας και αξιολόγηση κατά Παλέρμο και Τορίνο.

Νομίζεις ότι (η επικινδυνότητα 3+ στην οθόνη), είναι στην κλίμακα Παλέρμο, ή Τορίνο?

Tον Νοέμβριο του 2014, η συσκευή Philae που ήταν προσαρμοσμένη στο ρομποτικό διαστημόπλοιο Rosetta, προσγειώθηκε στον κομήτη 67Ρ, όχι όμως χωρίς κάποια προβλήματα. Η εκτόξευση του Rosetta είχε γίνει το 2004, και μετά από 10 χρόνια τον Αύγουστο του 2014, συνάντησε επιτέλους τον κομήτη - στόχο και μπήκε σε τροχιά γύρω του. Τον Νοέμβριο του ίδιου έτους η Philae αποσπάσθηκε από το Rosetta (που παρέμεινε σε τροχιά) και προσεδαφίστηκε στον κομήτη, αλλά η μικρή βαρύτητα τού μήκους 4 km κομήτη τής επέτρεψε να αναπηδήσει και να καταλήξει σε μια δυσμενενή θέση, ενώ δύο από τα τρία άγκιστρά της δεν αναπτύχθηκαν. Πάντως αν και με καθυστερήσεις και ενδιάμεσες διακοπές, έστειλε πολλά στοιχεία πίσω στη Γη, αλλά κυρίως απέδειξε ότι ένα τέτοιο εγχείρημα, που υλοποιήθηκε για πρώτη φορά, είναι εφικτό.

Ο Άρθουρ Κλαρκ (Βρετανός συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας, από τους κορυφαίους του είδους), είχε σχολιάσει σχετικά: "Ο κίνδυνος σύγκρουσης κομήτη ή αστεροειδούς είναι η καλύτερη δικαιολογία γιατί πήγαμε στο Διάστημα... Μου αρέσει αυτό που είπε ο φίλος μου Larry Niven (Αμερικανός συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας): Οι δεινόσαυροι εξαφανίστηκαν επειδή δεν είχαν διαστημικό πρόγραμμα. Αν και εμείς εξαφανιστούμε επειδή δεν θα έχουμε διαστημικό πρόγραμμα, θα έχουμε πάθει αυτό που μας αξίζει."

To 2014 με πρωτοβουλία διαφόρων αστροναυτών, επιστημόνων (μεταξύ των οποίων οι εικονιζόμενοι Dr Brian May  γνωστός επίσης σαν κιθαρίστας των Queen και ο βασιλικός αστρονόμος Sir Martin Rees), καθώς και του σκηνοθέτη της ταινίας “51 Degrees North” G. Richters, καθιερώθηκε η ημερίδα “Asteroid Day”, με σκοπό την ευαισθητοποίηση του κοινού στον κίνδυνο πρόσκρουσης αστεροειδούς στη Γη. Η ημερίδα θα γίνεται κάθε χρόνο στις 30 Ιουνίου, επέτειο της πτώσης του αστεροειδούς στην Τουνγκούσκα της Σιβηρίας το 1908.

Γ. Μεταξάς