В девять раз быстрее пули: как NASA планирует сбивать опасные астероиды — Naked Science
19 минут
Редакция

В девять раз быстрее пули: как NASA планирует сбивать опасные астероиды

3.7

Опасность из космоса — одна из главных угроз для человечества: столкновение с астероидом диаметром в 300 метров соизмеримо с взрывом атомной бомбы. В связи с этим NASA объявило о разработке новой системы планетарной защиты: ученые предлагают «сбить» астероид тараном, изменив его траекторию.

Уничтожение астероида
©Wikipedia

Предупрежден, значит вооружен

Разговоры о том, что Земля фактически беззащитна перед возможной астероидной угрозой, поднимаются уже давно. Кто-то говорит о том, что опасность сильно преувеличена, ведь только в 2016 году была зарегистрирована первая за 200 лет смерть человека от падения метеорита, которую, впрочем, опровергли в NASA, а кто-то — что мы до сих пор не можем точно предсказывать падение небесных тел на поверхность Земли. Подтверждение — знаменитый Челябинский метеорит, наделавший много шуму и принесший огромные убытки. И мы не можем не только предсказывать, но и тем более предотвращать.

В рамках решения первой проблемы ученые считают необходимым вводить в эксплуатацию новые обсерватории — как космические, так и наземные. Одним из примеров может служить Мобильная астрономическая система телескопов-роботов (МАСТЕР), созданная на базе Московского государственного университета. Главная цель проекта — получение актуальной информации всего видимого неба в течение одной ночи. Помимо поиска темной материи, новых экзопланет и открытия малых тел Солнечной системы, данные помогут отслеживать и потенциально опасные астероиды, движущиеся к планете. У NASA также есть свои обсерватории, цель которых — обнаружение потенциально опасных объектов для Земли. Одним из главных таких центров считается обсерватория Аресибо (Arecibo), расположенная в Пуэрто-Рико, на высоте 497 метров над уровнем моря, и имеющая один из крупнейших в мире радиотелескопов, использующих лишь одну апертуру. 

Вместе с тем ни один из современных радаров не имеет достаточной мощности, чтобы охватить столь обширное пространство даже относительно близко к Земле и обеспечить возвращение сигнала для обнаружения неизвестных околоземных объектов. С помощью оптических телескопов легче обнаружить свет от Солнца, который отражается объектом, а наземный радар может применяться для более точного отслеживания и определения орбит объектов, обнаруженных этими телескопами, их физических характеристик и динамики тела при приближении к Земле.

Радиотелескоп Аресибо / © NAIC Угроза Апофиса

Радарные наблюдения могут скорректировать наши данные о положении астероида с нескольких тысяч километров, обеспечиваемых оптическими наблюдениями, до нескольких метров. Риск воздействия, создаваемый потенциально опасным астероидом, можно относительно быстро разрешить с помощью радиолокационных наблюдений, в то время как, пользуясь лишь оптическими наблюдениями, мы можем не подозревать о его положении многие годы.

Именно так было в случае с астероидом (99942) Апофис, который обнаружили в 2004 году. Первоначально предполагалось, что в апреле 2029-го он может столкнуться с Землей, однако радиолокационные наблюдения, проведенные обсерваторией Аресибо в 2005 году, практически исключили такую ​​возможность. После того как астероид 9 января 2013 года сблизился с Землей на расстояние почти в 14,5 миллиона километров, что меньше десятой части расстояния до Солнца, ученые выяснили, что объем и масса этого астероида на 75 процентов больше, чем предполагалось.

Астероид Апофис почти не заметен на радарных снимках / © NASA

Исследования показывают, что лучший способ защититься от астероида, изменяя его траекторию, зависит от каждого конкретного сценария. Выбор метода смягчения воздействия зависит от орбиты объекта, его состава, относительной скорости, а также от вероятности воздействия и предполагаемого места удара. Некоторые околоземные объекты могут иметь такую орбиту, с которой весьма непросто работать, если не обнаружить их за несколько десятилетий. Другие астероиды — по сути, скопление мелких обломков, из-за чего трудно скорректировать их траекторию, не уничтожив их. Некоторые объекты слишком малы или хрупки, чтобы достичь поверхности Земли: как, например, метеорит, разрушившийся над Челябинском в 2013 году. Они требуют скорее оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации. Поэтому каждый конкретный случай предполагает особые меры планетарной защиты.  

Робот-телескоп МАСТЕР на Канарских островах / © Владимир Липунов

Планетарная защита — термин, используемый астрономами для описания всех возможностей, необходимых для обнаружения и предупреждения о вероятных столкновениях астероидов или комет с Землей, а затем либо для их предотвращения, либо смягчения последствий. Необходимо точно охарактеризовать эти объекты, определив траектории их орбиты, размер, форму, массу, состав, динамику вращения и другие параметры. Эти данные помогут специалистам определить степень опасности потенциального воздействия.

Игра в дартс

С проектами активного воздействия на потенциально опасные астероиды, которые могли бы заранее минимизировать ущерб от их удара, все чуть сложнее. Предлагались разные идеи: от отправки к астероиду компактного ядерного или традиционного химического заряда с целью его разрушения до использования гравитационного буксира и ракетных двигателей, способных отклонить курс астероида от Земли. Однако большинство этих задумок пока не ушли дальше теоретических разработок: эти проекты слишком дорогостоящие и имеют довольно много спорных моментов — вплоть до неурегулированности вопроса использования ядерных зарядов в космическом пространстве. Однако в NASA придумали еще один способ активного воздействия на угрожающий Земле объект.

Схема космического аппарата DART. Камера DRACO (Didymos Reconnaissance & Asteroid Camera for OpNav) основана на инструменте визуализации высокого разрешения LORRI, которую использует аппарат New Horizons. На левом изображении также показана антенна радиальной линейной матрицы со свернутыми солнечными батареями, а на правом –более четкое изображение ионного двигателя NEXT-C / © NASA

Речь идет о космической миссии Double Asteroid Redirection Test (DART) — это первая реальная попытка активного воздействия на астероид. Цель — разработать способы защиты планеты от ударов объектов из космоса. Проект создается совместно с Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса при поддержке центров NASA: Лаборатории реактивного движения (JPL), Центра космических полетов Годдарда (GSFC) и Космического центра Джонсона (JSC).  

«У нас есть множество научных миссий, нацеленных на понимание прошлого Солнечной системы и ее формирования. Проект по планетарной защите же относится к настоящему Солнечной системы и нашим ближайшим непосредственным планам и действиям. Чтобы осуществить задуманное и физически подкорректировать траекторию объекта, потребуется много времени в запасе. Идея кинетического тарана — конечно, совсем не то, что показано в фильме «Армагеддон», где люди всполошились в последний момент и спасли Землю. Нам нужно будет позаботиться об этом за 10 и даже 20 лет до удара: слегка толкнуть астероид, чтобы он спокойно пролетел мимо и не задел планету», — объясняет планетолог Нэнси Чабот (Nancy Chabot) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.

Четырнадцать радиолокационных изображений Аресибо околоземного астероида (65803) Didymos и его спутника, сделанные 23, 24 и 26 ноября 2003 года. Данные фотометрической кривой света показывают, что Didymos является бинарной системой, и на радиолокационных изображениях отчетливо видно вторичное тело / © NASA

Целью миссии DART выбрана двойная система астероидов, которая получила имя (65803) Didymos, что с греческого переводится как «близнец». Didymos A размером в 780 метров, а его «младший брат» Didymos B — всего 160 метров. Он и станет главной целью миссии. Систему Didymos тщательно изучали с 2003 года: первичное тело представляет собой скалистый объект S-типа, состав которого аналогичен составу многих астероидов, а состав Didymos B пока не известен. Сам двойной астероид не представляет опасности для Земли: в 2003-м он пролетел на расстоянии более семи миллионов километров, а в следующий раз приблизится к нашей планете в 2123 году. Однако эта миссия поможет ученым получить важную информацию, которая в будущем будет бесценна для защиты от опасных объектов.

Сбить и проследить

Подготовка к запуску космического корабля DART начнется в конце декабря 2020 года и продлится до мая 2021-го. Запуск планируют провести в июне 2022 года, а в начале октября космический таран столкнется с объектом на расстоянии 11 миллионов километров от Земли.   Околоземный астероид (185851) 2000 DP107 во многом считается аналогом Didymos.

Предполагается, что DART использует бортовую автономную систему прицеливания, чтобы нацелиться на Didymos B, а затем вонзится в астероид на скорости шесть километров в секунду — это примерно в девять раз быстрее пули. Наземные обсерватории смогут зафиксировать это воздействие и изменение орбиты Didymos B, что позволит ученым лучше определить возможности кинетического воздействия в качестве стратегии смягчения астероидов. Техника кинетического удара работает, изменяя скорость угрожающего астероида на небольшую долю от его общей скорости, но делая это задолго до предсказанного удара, чтобы этот небольшой толчок со временем суммировался с большим смещением траектории астероида.

Схема миссии DART.
Большой и малый астероид имеет диаметр около 850 метров и 300 метров соответственно, а расстояние между ними – примерно 2,7 км / © NASA

При этом важной частью миссии будет наблюдение за астероидом как до, так и после удара. Следить за ним будет небольшой искусственный спутник Light Italian Cubesat, который Итальянское космическое агентство запустит одновременно с DART. Европейская миссия Hera, в свою очередь, достигнет двойного астероида к 2026-му и зафиксирует размеры и особенности разрушения, которые сделал DART.

Несмотря на то что Didymos не угрожает нашей планете, человечеству важно научиться предотвращать столкновения с потенциально опасными космическими телами, ведь если мы планируем и дальше жить на Земле, заботясь о климате и сохранности ее ресурсов, то должны подумать и о внешних угрозах, которые способны в одночасье поставить крест на всем живом.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 18:50
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

10 часов назад
31 минута
Василий Парфенов

Минувшая неделя озарилась одним из самых впечатляющих достижений человечества — успешной посадкой сложнейшего робота весом более тонны на поверхность другой планеты. Более того, этот процесс впервые снимали на видео сразу несколько камер в высоком разрешении. Опубликованный NASA ролик оказался не только занимательным зрелищем, но и самой настоящей научно-детективной короткометражкой.

Вчера, 19:26
10 минут
Мария Азарова

Исследование предоставило доказательства более плохого состояния костей тех, кто придерживается веганской диеты. Также исследователи обнаружили комбинацию биомаркеров, связанных с питанием, которые могут способствовать здоровью костной ткани.

2 марта
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

2 марта
5 минут
Сергей Васильев

Моделирование показало, что через миллиард лет атмосфера нашей планеты переживет резкие изменения и потеряет весь свой кислород, отбросив жизнь к древнейшим анаэробным формам.

Вчера, 07:05
10 минут
Василий Парфенов

Американские исследователи проанализировали данные опросов молодежи в возрасте от 18 до 23 лет с 2007 по 2017 год и обнаружили несколько факторов, коррелирующих с общей тенденцией к снижению популярности случайного секса, то есть нерегулярных половых связей вне постоянных романтических отношений. Среди наиболее заметных — возросшая вовлеченность в компьютерные игры, жизнь под одной крышей с родителями и меньшее употребление алкоголя.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: