Полетел не туда.
Чем закончилась попытка американцев сбить астероид
Ученые подвели итоги миссии DART — первого в истории эксперимента по ударному воздействию на небесное тело. Зонд врезался в астероид Диморф и изменил его орбиту. По мнению специалистов, этот метод может послужить основой полномасштабной системы защиты Земли от космических угроз.
Дротик для астероида
По данным НАСА, сейчас в околоземном пространстве находится более 900 крупных астероидов километрового размера. Все они известны, за ними ведут регулярные наблюдения. Среди них нет ни одного, который представлял бы опасность для нашей планеты.
Не так хорошо изучены малые астероиды размером от 140 до тысячи метров. А их, по самым скромным оценкам, в нашем ближайшем окружении не менее 25 тысяч. Столкновения подобных тел с Землей происходят примерно раз в 20 тысяч лет. После них остаются кратеры в один-два километра, и ударная энергия при таком событии способна стереть с лица Земли многомиллионный город.
Астрономы зафиксировали более десяти тысяч потенциально опасных малых астероидов. Проблема в том, что нередко их обнаруживают уже в непосредственной близости от Земли, когда времени остается не так много. Для оперативного предотвращения угрозы ученые предложили технологию кинетического удара, которую впервые испытали в прошлом году.
Космический аппарат DART (Double Asteroid Redirection Test) стартовал с Земли в ночь на 24 ноября 2021 года, а 27 сентября 2022-го в два часа 14 минут по Москве совершил успешное столкновение с Диморфом — небольшим астероидом диаметром около 160 метров, вращающимся вокруг более крупного — Дидима размером 780 метров.
Двойная астероидная система: Диморф — слева, Дидим — справа
© NASA/Johns Hopkins APL
Систему Дидим — Диморф выбрали для эксперимента в том числе потому, что она похожа на двойной астероид 1999 KW4, который 25 мая 2019-го пролетел на опасном расстоянии в 5,2 миллиона километров от Земли.
Ударный шлейф
Источниками первичной информации о самом ударе и его влиянии на астероид стали наблюдения космических телескопов "Хаббл" и "Джеймс Уэбб", нескольких наземных обсерваторий, а также — спутника LICIACube, отделившегося от космического корабля DART перед столкновением.
Наземные телескопы, участвующие в проекте DART
© NASA/Johns Hopkins APL/Nancy Chabot/Mike Halstad
Ученые установили, что скорость аппарата на подлете к Диморфу составляла 6,14 километра в секунду. Сперва каменистой поверхности астероида коснулась одна из солнечных панелей. А через несколько микросекунд врезался и разлетелся на куски сам корпус.
По оценкам исследователей, в результате удара из астероида общей массой 4,3 миллиона тонн было выбито не менее одной тысячи тонн грунта. Обломки образовали хвост, растянувшийся на десятки тысяч километров.
Момент столкновения аппарата DART с астероидом Диморф, зафиксированный камерой спутника LICIACube
© ASI/NASA
Из изображений, полученных космическим телескопом "Хаббл", ученые собрали таймлапс: первый его снимок сделан за 1,3 часа до удара, а последний — через месяц после. Хронометраж показывает, что обломки грунта разлетались по прямым линиям, двигаясь достаточно быстро, чтобы избежать обратного гравитационного притяжения.
На первой стадии выбросы образовали полый конус с длинным шлейфом. Примерно через 17 часов после удара картина поменялась — прямые линии разлета начали скручиваться. Исследователи связывают это с гравитационным воздействием астероида-компаньона Дидима. На третьей стадии из-за давления солнечного света пылевидные обломки собрались в кометоподобный хвост, в котором самые легкие частицы находились дальше всего от астероида.
Три стадии эволюции шлейфа выбросов: 1) формирование конуса
© NASA, ESA, STScI, and Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
Три стадии эволюции шлейфа выбросов: 2) спиральный вихрь обломков, вытянутый вдоль орбиты астероида-компаньона Дидима
© NASA, ESA, STScI, and Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
Три стадии эволюции шлейфа выбросов: 3) кометообразный хвост пыли, формируемый давлением солнечного света
© NASA, ESA, STScI, and Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
1. 2. 3.
Три стадии эволюции шлейфа выбросов: 1) формирование конуса
© NASA, ESA, STScI, and Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
Три стадии эволюции шлейфа выбросов: 2) спиральный вихрь обломков, вытянутый вдоль орбиты астероида-компаньона Дидима
© NASA, ESA, STScI, and Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
Три стадии эволюции шлейфа выбросов: 3) кометообразный хвост пыли, формируемый давлением солнечного света
© NASA, ESA, STScI, and Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
Самое интересное, что выброс материала не был единовременным. Почти две недели от Диморфа отделялась пыль. Ученые отмечают, что такая особенность характерна для безводных комет, состоящих из сухого спрессованного материала.
Из красного стал синим
Проанализировав свет, отражающийся от Диморфа, исследователи обнаружили: сразу после удара астероид стал значительно краснее, а затем, через несколько часов, цвет изменился на синий. Колебания спектра зафиксировал инфракрасный телескоп НАСА на Гавайях.
Изменение спектральных характеристик отражения астероидной системы Дидим — Диморф после столкновения с зондом DART
© NASA Infrared Telescope Facility/Weizmann Institute of Science/Massachusetts Institute of Technology
Временное смещение в красную зону ученые связывают с разогревом выброшенного облака пыли, а смещение в синий — с тем, что в кратере, образовавшемся при ударе, обнажились внутренние слои астероида.
Большинство наземных телескопов отметили, что после удара яркость двойной системы внезапно увеличилась примерно в десять раз. А через три с лишним недели вернулась к стабильному значению. Его изменение по сравнению с первоначальным позволило ученым определить, что астероид потерял от 0,3 до 0,5 процента массы.
Эффект отдачи
В целом специалисты оценивают результат миссии DART как успешный.
"Мы пока не можем остановить ураганы или землетрясения, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследовательской группы DART, профессора астрономии Мэрилендского университета в США Дерека Ричардсона. — Но мы узнали, что способны предотвратить столкновение с астероидом при наличии достаточного времени и ресурсов".
Орбитальные параметры астероида Диморф изменились значительно больше, чем ожидалось. Прогнозировали, что столкновение сдвинет его ближе к Дидиму и за счет этого период обращения сократится примерно на десять минут. Но, по последним подсчетам, он изменился на 33 минуты — с 11 часов 55 минут до 11 часов 22 минут.
Изменение орбиты Диморфа после удара
© NASA/Johns Hopkins APL
По мнению ученых, это связано с тем, что эффект отдачи от выброса пород оказался в три с половиной раза сильнее, чем от самого удара. Неожиданно большой объем шлейфа исследователи объясняют рыхлой структурой Диморфа. На изображениях, сделанных камерой DART во время сближения, видно, что он весь покрыт крупными валунами и выглядит как слабо сцементированная груда щебня, едва удерживаемая гравитацией.
Еще одна причина неожиданно сильного импульса, полученного астероидом, связана с тем, что зонд упал всего в 25 метрах от центра небесного тела. Это практически лобовой удар.
Диморф — нагромождение каменистых обломков (слева).
Изображение поверхности астероида, сделанное камерой зонда DART за 1,8 секунды до удара (справа)
© NASA/Johns Hopkins APL
"Гера" — продолжение миссии
Астрономы продолжат наблюдать за двойной астероидной системой, пока она не выйдет за пределы видимости наземных телескопов. Затем к ней отправят космический аппарат "Гера", разрабатываемый Европейским космическим агентством.
Ориентировочно корабль запустят в октябре 2024 года, а астероидов он должен достигнуть в конце 2026-го. Задача миссии — оценить размер и морфологию кратера, оставленного зондом DART, а также получить больше информации о массе, внутреннем строении и физических свойствах обоих небесных тел.
Космический аппарат "Гера" и два его наноспустника на орбите астероида Дидим (представление художника)
© ESA–ScienceOffice.org
С помощью приборов, установленных на борту "Геры" и двух ее наноспутников, которые отделятся от основного корабля при подлете к астероидам, всю поверхность Диморфа нанесут на карту с пространственным разрешением в несколько метров, а район удара — с разрешением в десять сантиметров.
На основе этих данных ученые смогут, во-первых, точно рассчитать импульс, переданный небесному телу зондом, а во-вторых, оценить эффективность воздействия с учетом плотности, пористости, характеристик поверхности и внутренней структуры астероида. Все это необходимо для планирования будущих экспедиций и подтверждения возможности перенаправления околоземных объектов как меры планетарной защиты.
08:00 07.03.2023
(обновлено: 08:16 07.03.2023)
