Чи можливо відхилити астероїд, врізавшись у нього? Ніхто не знає, але ми готові спробувати

Авторка: Стефанія Солдіні, викладачка космічної інженерії Ліверпульського університету.

Космічний апарат НАСА Double Asteroid Redirection Test (Dart; «Випробування з перенаправлення подвійного астероїда») спроєктований саме для того, щоб влучити в яблучко. Свою місію він завершить 26 вересня, врізавшись в астероїд зі швидкістю 24000 км/год. Запущений із Землі в листопаді 2021 року, розміром приблизно з автобус, Dart був створений для тестування і підтвердження нашої спроможности захистити Землю від небезпечного астероїда.

Завдати прямого удару по цілі з відстані 11 млн кілометрів - не найлегше завдання. Хоча це і звучить, як щось далеке, але астероїд був обраний НАСА саме через відносну близькість до Землі. Це дасть можливість інженерам перевірити здатність космічного зонду до самоуправління на заключних етапах перед зіткненням, оскільки він врізається автономно.

Діморф – саме так називається астероїд діаметром 163 м, який обертається навколо астероїда Дідим, шириною 780 м. Ця подвійна астероїдна система була обрана через те, що Діморф знаходиться на орбіті навколо Дідима, що полегшує вимірювання результату удару внаслідок результативних змін його орбіти. Однак наразі ця система не представляє жодної небезпеки для Землі.

Як би там не було, НАСА намагається провести не що інше, як повномасштабний експеримент із захисту планети, ціллю якого є зміна траєкторії руху астероїда. Технологія, що застосовується, називається «кінетичний удар», який змінює орбіту астероїда, врізаючись у нього. По суті, це відомий нам безпечний удар у снукері, але розігрується це на планетарному рівні між космічним апаратом (в ролі кулі) і астероїдом.

Крихітного відхилення може бути достатньо, щоб підтвердити здатність цього методу змінити траєкторію астероїда на шляху до зіткнення з Землею.

Але зонд Dart повністю розлетиться на шматки в результаті зіткнення через його потужність, яка буде еквівалентна приблизно трьом тонам тротилу. Для порівняння, атомна бомба, скинута на Хіросіму, дорівнювала 15000 тонам.

Тож як при такому рівні руйнації і такій відстані ми зможемо побачити зіткнення? На щастя, зонд Dart подорожує не наодинці – на його борту знаходиться мініапарат LICIACube, розміром зі взуттєву коробку. Більш відомий як Cubesat, він був розроблений італійським космічним агентством і аерокосмічною інженерною компанією Argotec. Цей маленький компаньйон нещодавно відокремився від зонда Dart і тепер подорожує самостійно, щоб стати свідком зіткнення на безпечній відстані у 55 кілометрів.

Ніколи раніше cubesat не працював навколо астероїдів, тож наразі відкриваються нові потенційні способи дослідження космосу у майбутньому. За його зіткненням можна буде спостерігати із Землі, використавши телескоп. У поєднанні ці методи дозволять вченим підтвердити, чи операція була успішною.

Однак LICIACube може знадобитися кілька тижнів, щоб надіслати всі зображення на Землю. Цей період буде дуже нервовим, адже очікування хороших новин з космічного корабля – завжди хвилююче для інженера.

Що буде далі?

Група дослідників розглядатиме наслідки зіткнення. Ці вчені намагатимуться визначити зміни в русі Діморфа навколо Дідима, спостерігаючи за його орбітальним періодом. Це час, протягом якого Діморф проходить попереду та позаду Дідима, що відбуватиметься кожні 12 годин.

Наземні телескопи намагатимуться зробити зображення затемнення Діморфа, коли це станеться. Щоб викликати досить значне відхилення, Dart має створити щонайменше 73-секундну зміну орбітального періоду після зіткнення – ми можемо це спостерігати як зміни в частоті затемнень.

У підсумку ці вимірювання визначать, наскільки ефективна технологія «кінетичного удару» у відхиленні потенційно небезпечного астероїда – ми просто ще цього не знаєм.

Це пов’язано з тим, що ми мало знаємо про будову астероїдів. Велика невизначеність щодо міцности Діморфа зробила проєктування космічного корабля-кулі справді складним інженерним завданням. Згідно з наземним спостереженям, система Дідима вважається купою уламків, що складається з безлічі різних порід, але її внутрішня структура невідома.

Існує також значна невизначеність щодо результатів удару. Викинутий згодом матеріал посилить наслідки зіткнення, створюючи додаткову силу. Ми не знаємо, чи утвориться кратер в результаті зіткнення, чи сам астероїд зазнає значної деформації, тож ми не можемо бути впевнені, наскільки потужним буде зіткнення.

Майбутні місії

Вивчення цієї системи астероїдів не закінчується на Dart. Европейське космічне агентство планує запустити місію Гера в 2024 році, яка прибуде до Дідима на початку 2027 року, щоб уважно вивчити наслідки зіткнення, що залишилися.

Спостерігаючи за деформаціями, спричиненими впливом Dart на Діморф, космічний апарат Гера отримає краще розуміння про його склад і формування. Знання внутрішніх властивостей таких об’єктів, як Дідим та Діморф, також допоможе нам краще збагнути небезпеку, яку вони можуть становити для Землі в разі зіткнення.

Зрештою, знання, отриманні від цієї місії, дозволять перевірити механіку високошвидкісного удару. Хоча лабораторні експерименти та комп’ютерні моделі вже можуть допомогти підтвердити прогнози вчених, великомасштабні експерименти в космосі, такі як Dart, дають більш повну картину. Дізнавшись якнайбільше про астероїди, ми зможемо зрозуміти, з якою силою потрібно вдарити по них, щоб відхилити їх від Землі.

Місія Dart привела до всесвітньої співпраці між вченими, які сподіваються вирішити глобальну проблему захисту планети, і разом із моїми колегами з дослідницької групи Dart ми прагнемо проаналізувати наслідки зіткнення. Я зосереджуся на вивченні руху частинок, викинутих під час удару.

Зіткнення космічного корабля було заплановано на 26 вересня о 19:14 за східним літнім часом (00:14 за британським літнім часом 27 вересня). Громадськість могла стежити за цією подією на телебаченні НАСА.

Стаття вперше була опублікована англійською мовою під назвою «Can we really deflect an asteroid by crashing into it? Nobody knows, but we are excited to try» в журналі The Conversation 21 вересня 2022 р.

Переклали Ліана Верещака, Яна Руча та Ірина Тесленко.