Зонд, столкнувшийся с астероидом, изменил его форму
Частой идеей в научно-фантастических и апокалиптических фильмах является то, что астероид ударяется о Землю и вызывает глобальные разрушения. Хотя вероятность такого массового вымирания на нашей планете невероятно мала, она не равна нулю. Результаты миссии НАСА Dart к астероиду Диморфос были опубликованы в журнале Nature Astronomy. Они содержат захватывающие подробности о составе этого астероида и о том, сможем ли мы защитить Землю от приближающихся космических камней. Испытание двойного перенаправления астероидов (Dart) было миссией космического аппарата, которая стартовала в ноябре 2021 года. Он был отправлен к астероиду под названием Диморфос и получил команду столкнуться с ним лоб в лоб в сентябре 2022 года. Диморфос не представлял и не представляет угрозы для Земли в ближайшем будущем. Но миссия была разработана для того, чтобы выяснить, возможно ли отклонить астероид от курса столкновения с Землей с помощью "кинетических" средств — другими словами, прямого удара объекта, созданного человеком, о его поверхность.
Полеты к астероидам никогда не бывают легкими. Относительно небольшой размер этих объектов (по сравнению с планетами и лунами) означает отсутствие заметной силы тяжести, позволяющей космическим аппаратам приземляться и собирать образцы. В последнее время космические агентства запустили ряд космических аппаратов к астероидам. Например, миссия Японского космического агентства (Jaxa) "Хаябуса-2" достигла астероида Рюгу в 2018 году, в том же году миссия НАСА "Осирис-Рекс" встретилась с астероидом Бенну. Японские миссии "Хаябуса" (1 и 2) выпустили небольшой снаряд по поверхности, когда они приблизились к ней. Затем они собирали обломки, когда они пролетали мимо. Столкновение на высокой скорости Однако миссия Dart была особенной в том смысле, что ее отправили не для доставки образцов материала астероида в лаборатории на Земле. Вместо этого она должна была на высокой скорости врезаться в космический камень и быть уничтоженной в процессе.
Столкновение с астероидом на высокой скорости требует невероятной точности. Цель Dart - Диморфос - на самом деле была частью двойной астероидной системы, известной как двойная система, потому что меньший объект вращается вокруг большего. Этот двоичный объект содержал как Дидимус — более крупный из двух объектов — так и Диморфос, который эффективно ведет себя как луна. Моделирование того, что произошло с Диморфосом, показывает, что, хотя мы могли бы ожидать увидеть очень большой кратер на астероиде от удара Дарта, более вероятно, что вместо этого он фактически изменил форму астероида. Столкновение имело массу 580 кг и привело к столкновению с астероидом массой примерно 5 миллиардов кг. Для сравнения, это эквивалентно столкновению муравья с двумя автобусами. Но космический корабль также движется со скоростью около 6 километров в секунду. Результаты моделирования, основанные на наблюдениях за астероидом Диморфос, показали, что астероид теперь обращается вокруг своего более крупного спутника Дидима на 33 минуты медленнее, чем раньше. Его орбита изменилась с 11 часов 55 минут до 11 часов 22 минут.
Изменение импульса в ядре Диморфоса также выше, чем можно было бы предсказать по прямому столкновению, что на первый взгляд может показаться невозможным. Однако астероид довольно слабо сконструирован, состоит из рыхлых обломков, удерживаемых вместе силой тяжести. Столкновение привело к тому, что с Диморфоса сдуло много материала. Этот материал теперь движется в направлении, противоположном удару. Это действует как отдача, замедляя астероид. Наблюдения за всем материалом с высокой отражающей способностью, который был сброшен с Диморфоса, позволяют ученым оценить, сколько его было потеряно при падении астероида. Их результат составляет примерно 20 миллионов килограммов, что эквивалентно примерно шести ракетам "Сатурн V" эпохи Аполлона, полностью загруженным топливом. Объединение всех параметров вместе (масса, скорость, угол и количество потерянного материала) и моделирование удара позволили исследователям быть достаточно уверенными в ответе. Уверены не только в размере зерен материала, поступающего с Диморфоса, но и в том, что сцепление астероида ограничено и поверхность должна постоянно изменяться в результате незначительных ударов.
Но что это говорит нам о защите от столкновения с астероидом? Недавние значительные воздействия на Землю включали падение метеорита, который разбился в небе над городом Челябинском, Россия, в 2013 году, и печально известное Тунгусское столкновение над отдаленной частью Сибири в 1908 году. Хотя это были не те события, которые способны вызвать массовое вымирание — как, например, 10—километровый объект, уничтоживший динозавров при столкновении с нашей планетой 66 миллионов лет назад, - потенциал ущерба и гибели людей при столкновении с объектами меньшего размера, такими как Челябинские и Тунгусские, очень высок. Миссия Dart обошлась нам в 324 миллиона долларов (255 миллионов фунтов стерлингов), что является низким показателем для космической миссии, и после завершения этапа ее разработки аналогичная миссия по отклонению астероида, направляющегося в нашу сторону, могла бы быть запущена дешевле.
Большая переменная здесь заключается в том, сколько предупреждений мы получим, потому что изменение орбиты на 30 минут — как это наблюдалось, когда Dart врезался в Диморфос — мало что изменит, если астероид уже находится очень близко к Земле. Однако, если мы сможем предсказать траекторию объекта издалека — предпочтительно за пределами Солнечной системы — и внести небольшие изменения, этого может быть достаточно, чтобы отклонить траекторию астероида от нашей планеты. Мы можем ожидать, что в будущем таких миссий будет больше, не только из-за интереса к науке, связанной с астероидами, но и потому, что простота извлечения материала из них означает, что частные компании, возможно, захотят расширить свои идеи по добыче драгоценных металлов из этих космических пород.
