Вы когда-нибудь хотели сыграть в космический бильярд? Именно так обычно описывалась миссия DART, когда в прошлом году она успешно изменила орбиту околоземного астероида. Если вы хотите получить представление о том, как это работает, просто погуглите, и пасхальное яйцо от поискового гиганта даст вам общее представление. Но DART больше походил на попытку грубой силы разбить бильярд — на галактической арене с набором астероидов и ударников можно сделать много других вещей. Одним из наиболее интересных является попытка сблизить два астероида, чтобы сформировать «контактный бинарный объект» – цель проекта миссии, выдвинутая группой ученых из Корнелла в недавней статье в Acta Astronautica.
Колби Мерилл и его коллеги из факультета машиностроения и аэрокосмической техники Корнеллского университета сначала объясняют, почему такая миссия была бы хорошей идеей. Контактные двойные системы определяются как система, в которой два объекта расположены настолько близко друг к другу, что их поверхности соприкасаются. Обычно астрономы представляют эти объекты как пару звезд, но астероиды также могут образовывать контактные двойные системы.
По последним оценкам, общее количество контактных двойных систем достигает 30% всех малых тел Солнечной системы, включая такие известные, как Аррокот и 67P/Чурюмов-Герсасименко. Это означает, что если существуют какие-либо потенциально опасные астероиды, о которых мы еще не знаем, есть большая вероятность, что это на самом деле контактная двойная система.
Такая конфигурация представляет собой проблему для операторов планетарной защиты. Понимание того, куда ударить двоичный файл, чтобы отклонить его, значительно усложняет математику. Более того, мы никогда не видели ни одной из этих систем, чтобы понять ее основные механизмы. Стандартная модель этого процесса известна как двойной эффект Ярковского-О’Кифа-Радзиевского-Пэддака (BYORP), в результате которого гравитация двух астероидов, которые обычно начинаются в стандартной, не соприкасающейся двойной системе, в конечном итоге стягивается. друг друга и соприкасаться без катастрофического удара, который был бы типичен для больших тел на более высоких скоростях.
Настройка бинарного контакта с помощью эффекта BYORP потребует отдельной разработки миссии. Согласно статье, хорошей первой попыткой было бы столкновение астероидов друг с другом с помощью ударного элемента. В этом есть несколько преимуществ. Важным из них является наследие полетов: миссия могла бы использовать слегка модифицированную версию DART и связанный спутник-наблюдатель, который мог бы наблюдать за замедленным ударом.
То, насколько медленным будет это воздействие, окажет существенное влияние на успех миссии. Ударьте по бильярдному шару слишком сильно, и он врежется в своего товарища, вызвав потенциально разрушительную цепную реакцию. Ударьте слишком мягко, и силы может не хватить, чтобы сдвинуть два объекта вместе. На этапе планирования любой такой миссии потребуется множество математических расчетов, включая моделирование силы фрагментов выброса.
Однако эти симуляции требуют от вас знания некоторых особенностей запланированных целей, и исследователи из Корнелла определили одну из них. Известная на поразительно формальном околоастероидном языке как (350751) 2002 AW, основная часть этой системы находится на высоте около 230 м, а размер вторичного партнера — около 50 м. Одним из потенциальных преимуществ миссии в этой системе является то, что размер ее меньшего объекта в 50 м является минимальным пределом размера для возможных будущих миссий по планетарной защите, что позволяет миссии имитировать потенциальный реальный сценарий планетарной защиты.
Однако потребуется много наблюдений, чтобы эффективно спланировать, где лучше всего ударить по паре и с какой силой это сделать. В документе запрашивается обширная наземная наблюдательная поддержка, включая измерения плотности и орбитальные измерения. Однако неясно, существует ли достаточный интерес к проекту, чтобы оправдать перенаправление этих ресурсов на новые усилия.
Предстоит также проделать дополнительную работу, в том числе разработать план того, как наблюдательный спутник сможет избежать облака обломков, которое образуется после удара. Другая потенциальная область исследований — инициирование контакта с использованием гравитационного буксира для ускорения эффекта BYORP.
Пока эти идеи остаются на чертежной доске. Но приятно видеть, как успешные миссии, подобные DART, могут вдохновить на еще более амбициозные проекты в будущем. Возможно, когда-нибудь наше мастерство в космическом бильярде вырастет и до способности выполнять трюковые удары.
Узнать больше:
Мерилл и др. – Создание контактной двойной системы посредством столкновения космического корабля с околоземным двойным астероидом (350751) 2002 AW.
UT – DART оказал неожиданное воздействие на свою цель
UT – После того, как DART врезался в Диморфос, что случилось с большим астероидом Дидимос?
UT – Помните эффект DART? Хаббл снял обломки на видео
Ведущее изображение:
Изображения трех контактных астероидов — Аррокот (справа), 67P/Чурюмов-Герасименко (в центре) и Итокава (слева)
Авторы и права – НАСА, ЕКА и JAXA.
