Лаура Худ, The Conversation, 01.03.2023

Что бы мы сделали, если бы заметили опасный астероид, движущийся по курсу столкновения с Землей? Можем ли мы безопасно отклонить его, чтобы предотвратить удар?

В прошлом году миссия NASA Double Asteroid Redirection Test  (DART) пыталась выяснить, сможет ли «кинетический ударный элемент» справиться с задачей: разбить 600-килограммовый космический корабль размером с холодильник об астероид размером с футбольное поле по правилам австралийского футбола.

Первые результаты этого первого испытания наших потенциальных систем планетарной защиты в реальных условиях выглядели многообещающе. Однако только сейчас опубликованы первые научные результаты: пять статей в журнале Nature воссоздали столкновение и проанализировали, как оно изменило импульс и орбиту астероида, а два  исследования посвящены изучению обломков, возникших в результате столкновения. Вывод: «Технология кинетического удара является жизнеспособной техникой для потенциальной защиты Земли в случае необходимости».

Маленькие астероиды могут быть опасны, но их трудно обнаружить

Наша Солнечная система полна мусора, оставшегося с первых дней формирования планет. Сегодня известно около 31 360 астероидов в окрестностях Земли.

Хотя у нас есть данные о большинстве крупных, размером с километр, астероидов, которые могут уничтожить человечество, если они столкнутся с Землей, большинство более мелких остаются незамеченными.

Чуть более десяти лет назад в атмосфере над Челябинском в России взорвался 18-метровый астероид . Ударная волна выбила тысячи окон, причинив ущерб и ранив около 1500 человек. 150-метровый астероид, подобный Диморфосу, не уничтожит цивилизацию, но может привести к массовым жертвам и региональным разрушениям. Однако эти более мелкие космические камни труднее найти: мы думаем, что пока заметили только около 40 % из них.

Миссия DART

Предположим, мы заметили астероид такого масштаба, движущийся по курсу столкновения с Землей. Можем ли мы подтолкнуть его в другом направлении, уведя от катастрофы?

Столкновение с астероидом с силой достаточной, чтобы изменить его орбиту, теоретически возможно, но возможно ли это на самом деле? Именно это и должна была выяснить миссия DART.

В частности, она протестировал метод «кинетического ударного элемента». Если говорить не так причудливо, то – «поражение астероида быстро движущимся объектом»

Астероид Диморфос был идеальной целью. Он находился на орбите у более крупного астероида Дидимоса с периодом обращения чуть менее 12 часов.

Удар космического корабля DART был разработан, чтобы немного изменить эту орбиту, немного замедлив астероид, чтобы петля сократилась, сократив примерно на семь минут круговую орбиту.

Самоуправляемый космический корабль

Для того, чтобы DART показал, что техника кинетического удара является возможным инструментом планетарной защиты, нужно было продемонстрировать две вещи:
– что его навигационная система может автономно маневрировать и нацеливаться на астероид на высокой скорости до столкновения;
– что такое воздействие может изменить орбиту астероида.

По словам Кристины Томас из Университета Северной Аризоны и ее коллег, которые проанализировали изменения орбиты Диморфоса в результате столкновения, «DART успешно выполнил и то, и другое».

Космический корабль DART направился к Диморфосу с помощью новой системы под названием «Автономная навигация в режиме реального времени для маневрирования малого тела» ( Small-body Manoeuvring Autonomous Real Time Navigation – SMART Nav), которая использовала бортовую камеру, чтобы занять положение для максимального воздействия.

Более продвинутые версии этой системы cмогут позволить будущим миссиям выбирать свои собственные места столкновения с далекими астероидами, где с Земли мы не можем хорошо отобразить местность с обломками. Это, в первую очередь, избавит нас от необходимости разведывательной миссии! Сам Диморфос был одним из таких астероидов до DART. Команда под руководством Терика Дейли из Университета Джонса Хопкинса использовала изображения с высоким разрешением, сделанные во время миссии, для создания подробной модели . Это дает более точную оценку массы, улучшая наше понимание того, как эти типы астероидов будут реагировать на удары.

Опасный мусор

Само столкновение произвело невероятный шлейф материала. Цзянь-Ян Ли из Института планетарных наук и его коллеги подробно описали , как выброшенный материал был поднят ударом и вытек в виде 1500-километрового хвоста обломков, который можно было наблюдать почти месяц.

Потоки материала от комет хорошо известны и задокументированы. В основном это пыль и лед, и они рассматриваются как безобидные метеоритные дожди, если они пересекаются с Землей.

Астероиды состоят из более каменистых и прочных материалов, поэтому их потоки могут представлять большую опасность, если мы столкнемся с ними. Запись реального примера создания и эволюции следов обломков после падения астероида очень увлекательна. Идентификация и мониторинг таких потоков является ключевой задачей усилий по планетарной защите, таких как сеть «Огненный шар пустыни» (Desert Fireball Network), проекту, управляемому из Университета Кертина.

Результат лучше, чем ожидалось

Итак, насколько столкновение изменило орбиту Диморфоса? Рораздо больше, чем ожидалось. Вместо того, чтобы измениться на семь минут, он стал на 33 минуты короче!

Этот больший, чем ожидалось, результат показывает, что изменение орбиты Диморфоса произошло не только из-за столкновения с космическим кораблем DART. Большая часть изменений была вызвана эффектом отдачи от всего выброшенного материала, улетающего в космос, который Ариэль Грайковски из Института SETI и его коллеги оценили как от 0,3% до 0,5% от общей массы астероида.

Первый успех

Успех миссии NASA DART — это первая демонстрация нашей способности защитить Землю от угрозы опасных астероидов.

На данном этапе нам все еще нужно довольно много предупреждений, чтобы использовать эту технику кинетического удара. Чем раньше мы вмешаемся в орбиту астероида, тем меньшее изменение нам потребуется, чтобы сдвинуть его с траектории столкновения с Землей. Чтобы увидеть, как все это работает, вы можете поиграть с приложением NASA NEO Deflection.

Но должны ли мы это делать? Это вопрос, на который нужно будет ответить, если нам когда-нибудь придется перенаправлять опасный астероид. Изменяя орбиту, мы должны быть уверены, что не собираемся толкать его в направлении Земли.

Нам все лучше удается обнаруживать астероиды до того, как они достигнут нас. Только за последние несколько месяцев мы видели два: 2022WJ1, упавший на Канаду в ноябре, и Sar2667, обрушившийся на Францию ​​в феврале.

Мы можем ожидать гораздо больше их обнаружений в будущем, после открытия обсерватории Веры Рубин в Чили в конце этого года.

Научные статьи:

Р. Терик Дейли и др. Успешное кинетическое столкновение с астероидом для планетарной защиты, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05810-5

Эндрю Ф. Ченг и др., Передача импульса от кинетического удара миссии DART об астероид Диморфос, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05878-z

Кристина А. Томас и др., Изменение орбитального периода Диморфоса из-за кинетического удара DART, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05805-2

Цзянь-Ян Ли и др., Выброс из активного астероида Диморфос, созданного DART, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05811-4 

Ариэль Грайковски и др., Кривые блеска и цвета выброса Диморфоса после удара DART, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05852-9

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti.space)
Оригинал: New results from NASA’s DART planetary defence mission confirm we could deflect deadly asteroids