NASA готовится к запуску испытательного космического аппарата в рамках программы защиты Земли от столкновения с астероидами. Аппарат должен врезаться в небольшой околоземный астероид, не представляющий опасности для Земли, и тем самым изменить его траекторию.
Радарные снимки астероида Дидимос и его спутника с радиотелескопа Аресибо (23—26 ноября 2003 года). Arecibo Observatory/NASA. Эмблема DART.
Агентство NASA объявило о предстоящем запуске 23 ноября 2021 года космического аппарата в рамках проекта DART (Double Asteroid Redirection Test). Аппарат в автономном режиме должен врезаться в маленький астероид под названием Диморфос. Этот астероид размером около 160 метров сам является спутником более крупного астероида (65803) Дидим (Didymos) размером 780 метров. Пара относится к категории околоземных астероидов и находится на вытянутой орбите вокруг Солнца с большой полуосью 1,6 астрономических единицы (система совершает оборот вокруг Солнца за два года). Миниастероид-спутник вращается вокруг Дидимоса с периодом примерно 12 часов, а расстояние между двумя телами — чуть больше километра.
Встреча с астероидом состоится в конце сентября 2022 года. К этому времени пара астероидов будет находиться на расстоянии около 4,5 миллиона километров от Земли. Космический аппарат (импактор) массой на момент встречи 550 кг врежется в астероид на скорости 24 тысячи км/час. При этом не ставится задача разрушить астероид. Предполагается, что удар отклонит его и тем самым изменит его орбиту.
Соударение аппарата DART с астероидом и предполагаемое изменение его орбиты — инфографика NASA. Моделирование столкновения с астероидом с рыхлой каменной поверхностью. Johns Hopkins APL/A. Stickle.
Пара Дидим—Диморфос представляет собой удобный полигон для таких испытаний прежде всего из-за того, что это двойной объект, компоненты которого вращаются вокруг общего центра масс. Изменение яркости объекта при транзите (прохождении одного астероида на фоне другого) — основной эффект, позволяющий изучать кинетику этих космических тел при помощи земных телескопов. Таким же образом изучают экзопланеты, исследуя световые кривые их родительских звёзд, то есть периодические изменения их яркости из-за прохождения планеты на фоне звезды (на линии светового луча к нам). Предполагается, что в результате удара период обращения пары астероидов может измениться на несколько минут — такое изменение вполне можно зафиксировать телескопом на Земле. Кроме того, возможно, немного изменятся параметры орбиты составного тела вокруг Солнца. При расчёте манёвра «жёсткой посадки» удар старались сделать как можно более лобовым, чтобы добиться максимального отклонения.
Диморфос принадлежит к самой многочисленной группе известных астероидов — к классу хондритов, и, вероятно, имеет возраст 4,5 миллиарда лет. Точную величину отклонения его орбиты после столкновения заранее предсказать нельзя — она зависит прежде всего от массы астероида, а также — от его состава и пористости материала. Небольшие астероиды могут быть не монолитным куском камня, а конгломератом — состоять из отдельных слежавшихся камней. Такая поверхность реагирует на удар иначе, чем монолит; прежде всего различия заключаются в количестве обломков и их разлёте, что влияет на передачу импульса. В планетологии такой тип небесных тел называют Rubble pile («куча щебня»). Возможно, они образуются после разрушения более крупных тел, когда их обломки собираются вместе под действием силы тяжести. К такому типу принадлежат и астероиды Бенну и Рюгу, с которых станциям OSIRIS-REx и Hayabusa недавно удалось взять образцы грунта (см. статью об успешной доставке на Землю образцов с астероида Рюгу).
«Обломочный» астероид Бенну — снимок корабля OSIRIS-REx. Предполагается, что значительная часть мелких астероидов, включая Диморфос, имеет сходную текстуру. NASA/Goddard Space Flight Center/Univ. of Arizona.
На аппарате установлена навигационная камера DRACO — фактически единственный его научный инструмент, раздвижные солнечные батареи и итальянский миниспутник LICIACube. Спутник отделится от аппарата DART за десять дней до столкновения, выйдя на собственную траекторию облёта. Его задача — сфотографировать столкновение DART с астероидом и затем отследить первые минуты образования ударного кратера.
Проект DART станет первой демонстрацией технологии предотвращения метеоритной угрозы с использованием кинетического тарана — соударения массивного тела с астероидом. Европейское космическое агентство (ESA) разрабатывает родственный проект для помощи миссии NASA. Космический аппарат ESA под названием HERA предполагается запустить в 2024 году. В 2027 году он достигнет астероида Дидимос, но целью его будет изучение последствий столкновения с импактором DART — динамических характеристик орбиты астероида и кратера, который оставит после себя ударный аппарат.
Источник: