Можем ли мы действительно отклонить астероид, врезавшись в него?

Космический корабль NASA Double Asteroid Redirection Test (Dart) спроектирован так, чтобы стать чудом с одним ударом. Он закончит свои дни, врезавшись в астероид на скорости 24 000 километров в час 26 сентября.

Запущенный с Земли в ноябре 2021 года, Дарт размером с автобус был создан для проверки и доказательства нашей способности защищать Землю от опасного астероида. Попасть прямо в цель с расстояния 11 миллионов километров непросто. Но хотя это звучит далеко, астероид был фактически выбран НАСА, потому что он находится относительно близко к Земле. Это даст инженерам возможность проверить способность космического корабля работать на последних этапах перед столкновением, когда он разбивается автономно.

Целевой астероид называется Диморфос, тело диаметром 163 метра вращается вокруг астероида Дидимос шириной 780 метров. Эта «двойная система астероидов» была выбрана потому, что Диморфос находится на орбите вокруг Дидимоса, что облегчает измерение результата столкновения из-за произошедшего изменения его орбиты. Однако в настоящее время система Диморфос не представляет опасности для Земли.

Несмотря на это, НАСА пытается провести полномасштабный эксперимент планетарной защиты, чтобы изменить траекторию астероида. Используемый метод называется «кинетическим ударом», который изменяет орбиту астероида, врезаясь в него. По сути, это то, что известно как безопасный удар в снукере, но играется на планетарном уровне между космическим кораблем (как биток) и астероидом.

Небольшого отклонения может быть достаточно, чтобы доказать, что этот метод действительно может изменить траекторию астероида на траектории столкновения с Землей. Но космический корабль Dart будет полностью разорван при столкновении, потому что его удар будет эквивалентен примерно трем тоннам тротила. Для сравнения, атомная бомба, сброшенная на Хиросиму, была эквивалентна 15 000 тонн тротила.

Итак, при таком разрушении уровня и таком расстоянии, как мы сможем увидеть крушение? К счастью, космический корабль Dart путешествует не один, он несет LICIACube, мини-космический корабль размером с обувную коробку, известный как кубсат, разработанный Итальянским космическим агентством и аэрокосмической инженерной компанией Argotec. Этот маленький компаньон недавно отделился от космического корабля Dart и теперь путешествует самостоятельно, чтобы стать свидетелем столкновения на безопасном расстоянии 55 км.

Никогда прежде кубсат не работал вокруг астероидов, так что это открывает новые потенциальные способы исследования космоса в будущем. Столкновение также будет наблюдаться с Земли с помощью телескопов. В совокупности эти методы позволят ученым подтвердить, была ли операция успешной. Однако LICIACube может потребоваться несколько недель, чтобы отправить все изображения обратно на Землю. Этот период будет крайне нервным — ожидание хороших новостей с космического корабля всегда волнительно для инженера.

Что дальше?

Последствия столкновения будет изучать следственная группа. Эти ученые будут стремиться измерить изменения в движении Диморфоса вокруг Дидимоса, наблюдая за периодом его обращения. Это время, в течение которого Диморфос проходит впереди и позади Дидимоса, что будет происходить каждые 12 часов.

Наземные телескопы будут стремиться делать снимки затмения Диморфоса, когда это произойдет. Чтобы вызвать достаточно значительное отклонение, Дарт должен создать как минимум 73-секундное изменение орбитального периода после удара, видимое как изменение частоты затмений. Эти измерения в конечном итоге определят, насколько эффективна технология «кинетического удара» при отклонении потенциально опасного астероида — мы просто пока этого не знаем.

Это потому, что мы на самом деле очень мало знаем о составе астероидов. Большая неопределенность в отношении того, насколько силен Dimorphosis, сделала разработку космического корабля-пули поистине огромной инженерной задачей. Основываясь на наземных наблюдениях, предполагается, что система Дидимос представляет собой груду щебня, состоящую из множества различных камней, но ее внутренняя структура неизвестна.

Существуют также большие неопределенности в отношении результатов воздействия. Материал, выброшенный впоследствии, усугубит последствия аварии, создав дополнительную силу. Мы не знаем, образуется ли кратер в результате удара или сам астероид сильно деформируется, а это означает, что мы не можем быть уверены, какую силу вызовет столкновение.

Будущие миссии

Наше исследование системы астероидов не заканчивается на Дарте. Европейское космическое агентство собирается запустить миссию «Гера» в 2024 году и прибыть на Дидимос в начале 2027 года, чтобы внимательно изучить оставшиеся последствия столкновения. Наблюдая за деформациями, вызванными ударом, космический корабль «Гера» получит лучшее представление о его составе и формировании. Знание внутренних свойств таких объектов, как Didymos и Dimorphos, также поможет нам лучше понять опасность, которую они могут представлять для Земли в случае столкновения.

В конечном счете, уроки этой миссии помогут проверить механику высокоскоростного удара. В то время как лабораторные эксперименты и компьютерные модели уже могут помочь подтвердить прогнозы ученых, полномасштабные космические эксперименты, такие как Dart, ближе всего к полной картине. Если мы узнаем как можно больше об астероидах, это поможет нам понять, с какой силой нам нужно ударить их, чтобы отклонить.

Столкновение космического корабля запланировано на 26 сентября в 19:14 по восточному летнему времени (00:14 по британскому летнему времени 27 сентября). Вы можете следить за влиянием на Nasa TV.