|
Отклонение астероидов как стратегия планетарной защиты
|
|
|
|
Испытание NASA на двойное перенаправление астероида (DART) было первой попыткой Земли запустить космический корабль, чтобы преднамеренно столкнуться с астероидом и отклонить его в качестве метода планетарной защиты. 26 сентября 2022 года космический аппарат DART столкнулся с небольшим спутником-астероидом под названием Диморфос, который вращается вокруг более крупного астероида под названием Дидимос. Ни один из астероидов не представлял угрозы для Земли, но они представляли собой подобные небесные тела, которые однажды могут приблизиться и поставить планету под угрозу.
|
|
|
|
В четырех статьях, опубликованных в журнале Nature 1 марта 2023 года, команда DART, в которую входят астрономы Мэрилендского университета, подробно описала успешное столкновение DART, возможную физику столкновения, наблюдения за образовавшимися обломками, выброшенными из астероида, и расчеты Диморфоса. ' орбитальные изменения. Полученные данные подтверждают возможность перенаправления околоземных объектов, таких как астероиды, в качестве меры планетарной защиты.
|
|
|
«Мы пока не можем остановить ураганы или землетрясения, но в конечном итоге мы узнали, что можем предотвратить столкновение с астероидом при наличии достаточного времени, предупреждений и ресурсов», — сказал Дерек Ричардсон, профессор астрономии в UMD и руководитель исследовательской группы DART. «При наличии достаточного времени относительно небольшое изменение орбиты астероида может привести к тому, что он промахнется мимо Земли, что предотвратит крупномасштабные разрушения на нашей планете».
|
|
|
|
Ричардсон и его коллеги из Департамента астрономии UMD профессор Джессика Саншайн и главный научный сотрудник Тони Фарнхэм сыграли решающую роль в изучении эффективности миссии DART по отклонению астероида от траектории движения вокруг Земли. Фарнхем сыграл важную роль в вычислении геометрических условий и размеров, необходимых для точной интерпретации наблюдений за событием. Используя данные инженеров космических кораблей и камеры Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera для оптической навигации (DRACO), Фарнхэм помог определить, на что смотрел космический корабль DART, приближаясь к Диморфосу.
|
|
|
|
«Имея дело с наблюдениями с космического корабля, нам нужно понимать, где в космосе находится космический корабль по отношению к астероиду, Солнцу и Земле и куда он направлен в любой момент времени», — пояснил Фарнхэм. «Благодаря этой информации у нас есть контекст, чтобы делать наши предположения и оценивать нашу работу». Благодаря работе Фарнхэма команда DART получила важную информацию об общей временной шкале удара, местоположении и характере места удара, а также о размере и форме Диморфоса. К удивлению команды, они обнаружили, что небольшой астероид представляет собой сплюснутый сфероид или слегка сжатое сферическое тело, а не более вытянутую форму, ожидаемую теоретическими предсказаниями.
|
|
|
|
«И Didymos, и Dimorphos более мягкие по форме — больше похожи на M&Ms с арахисовым маслом и меньше на M&Ms с арахисовым маслом — чем мы ожидали», — сказал Саншайн. «Эта форма также бросает вызов некоторым из наших предубеждений о том, как формируются такие астероиды, и усложняет физику, лежащую в основе DART, поскольку побуждает нас переосмыслить наши текущие модели двойных астероидов». В дополнение к неправильной форме Диморфоса ученые также заметили, что поверхность астероида была заметно валунистой и каменистой. Это геоморфологическое качество, вероятно, повлияло на образование кратеров, количество и физические свойства выбросов (обломков, выброшенных в результате ударов) и импульс удара, подобного DART.
|
|
|
|
Саншайн, который ранее работал заместителем главного исследователя в миссии НАСА Deep Impact, возглавляемой UMD, заметил, что эти различные текстурные качества привели к разным последствиям удара, что имеет решающее значение для оценки того, насколько успешно космический корабль DART перенаправил Диморфос с его первоначальной орбиты. «Миссия Deep Impact столкнулась с кометой, поверхность которой состоит из мелких, в основном однородных зерен», — пояснил Саншайн. «Глубокий удар привел к более равномерному вееру обломков, чем нитевидные структуры, наблюдаемые после удара DART о валунную местность. Как оказалось, движение выброса, вызванного DART, действительно оказало глубокое влияние на успех миссии DART».
|
|
|
|
Космический корабль DART был не единственным источником импульса при столкновении с Диморфосом; дополнительный толчок был вызван сильным выбросом обломков, когда космический корабль врезался в миниатюрную луну-астероид. «В результате удара было выброшено так много обломков, что Диморфос был оттолкнут примерно в 3,5 раза эффективнее, чем удар одного космического корабля DART», — объяснил Ричардсон, который помог вычислить и проверить импульс, передаваемый между космическим кораблем DART и Диморфосом.
|
|
|
|
По словам Фарнхэма, который рассчитал направление выброса астероида, это открытие подтвердилось, когда команда измерила, что орбита астероида изменилась больше, чем более консервативные ожидания команды. Разница в периодах обращения или времени, которое требуется небесному объекту для совершения одного оборота вокруг другого объекта, указывает на то, что орбита Диморфоса вокруг Дидима изменилась. «До столкновения мы ожидали, что столкновение сократит орбиту Диморфоса всего примерно на 10 минут, — сказал Фарнхэм. чуть больше 30 минут. Другими словами, выброшенный материал действовал как струя, которая оттолкнула Луну еще дальше от ее первоначальной орбиты».
|
|
|
|
Миссия DART представляет собой важный первый шаг к разработке соответствующих стратегий планетарной защиты от околоземных объектов, таких как астероиды. Команда DART ожидает, что предстоящая миссия Hera Европейского космического агентства, которая стартует в октябре 2024 года, позволит получить больше информации о месте падения DART. К 2026–2027 годам космический корабль «Гера» повторно посетит бинарную систему астероидов, содержащую Диморфос и Дидимос, и впервые оценит внутренние свойства обоих астероидов, предоставив более подробный анализ воздействия удара DART на систему формирования и геофизику Солнечной системы. «Мы до сих пор мало знаем о Диморфосе и Дидимосе, потому что видели их только снаружи», — сказал Саншайн. «Какова их внутренняя структура? Есть ли между ними различия в пористости? Это те вопросы, на которые нам нужно ответить, чтобы действительно увидеть, насколько эффективны наши отклонения и как формируются и развиваются небесные тела, такие как эти астероиды».
|
|
|
|
Хотя миссия Hera все еще находится в стадии строительства, исследования как DART, так и ее предшественников, таких как Deep Impact, по-прежнему предлагают массу информации о том, как люди могут разработать дополнительные способы защиты Земли от приближающихся астероидов и комет. Благодаря наследию инициатив по тестированию кинетического удара и исследованиям планетарной защиты под руководством покойного заслуженного профессора астрономии университета Майка А'Хирна, астрономы UMD обладают уникальными возможностями для оценки и продвижения экспериментов по ударам планетарного масштаба. Ричардсон, Саншайн, Фарнхем и их коллеги надеются отдать должное работе, которая привела к созданию DART, продолжая помогать первопроходцам новых методов снижения астероидной угрозы. «Эти документы — просто самые первые результаты миссии DART, которые будут опубликованы», — сказал Фарнхэм. «Но в настоящее время проводятся десятки исследований, которые помогут нам лучше понять влияние и значение планетарной защиты, а также раскрыть более интересные явления».
|
|
|
|
Источник
|
