Догнать, чтобы обезвредить: предложен новый способ узнать массу астероида-убийцы

Астрономы называют потенциально опасными астероидами космические объекты, которые подлетают к орбите Земли ближе чем на 7,5 млн км. Обычно учитывают и размер такого визитера: тревогу у ученых вызывают камни размером 100–140 м. Однако случай Челябинского метеорита доказал, что опасность для землян могут представлять и более скромные объекты. Важны также состав объекта и угол входа в атмосферу.

Астроном Леонид Еленин об астероидной опасности и методах борьбы с ней

Специалистам нужно знать скорость и маршрут потенциально опасного астероида, чтобы заранее предсказать, врежется ли он в нашу планету или Луну. Когда астрономы знают траекторию, они вычисляют массу объекта. Масса помогает понять, как сильно нужно толкнуть астероид, чтобы увести его от Земли.

Узнать массу камней размером от десятков до сотен километров трудно. Обычно астрономы следят за радиосигналами, но для малых тел этот метод не подходит. Джастин Атчисон из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса вместе с коллегами разработал новый подход. Они предлагают отправлять к опасным гостям зонды-разведчики.

Гравитация астероида влияет на то, с какой скоростью летит мимо него космический аппарат. Чем меньше весит камень, тем слабее он притягивает зонд, и датчики не улавливают эту разницу. Чтобы обойти эту проблему, авторы советуют прокладывать маршрут очень близко к цели. Чем меньше дистанция, тем сильнее гравитация действует на аппарат. Ученые подсчитали, что зонд должен лететь над поверхностью на высоте, которая равна трем диаметрам самого объекта. Если ширина камня составляет 50 м, аппарат пройдет на высоте 150 м.

Зафиксировать то, как меняется скорость зонда, издалека не получается. Поэтому инженеры предлагают запускать два аппарата. Когда основной зонд подлетает к цели, он выпускает малый спутник формата CubeSat. Этот модуль зависает в 10 км от астероида, пока главный аппарат подходит вплотную к камню. На скорость также влияет то, как быстро зонд летит мимо цели. Если он движется быстро, гравитация не успевает подействовать на него. Законы орбитальной физики редко позволяют аппарату долго висеть над поверхностью. Но если инженеры заставят зонд лететь медленнее, они соберут более точные данные.

Когда диаметр астероида не превышает 140 м, обычных радиосигналов между малым спутником и основным зондом не хватает. Чтобы датчики сработали точно, инженерам придется установить на главный аппарат лазерный дальномер или высокоточный доплеровский прибор.

Еще одна трудность возникает, когда зонд ориентируется в пространстве по камерам. Если аппарат летит очень быстро, его объективы не успевают сфотографировать цель. Зонду нужно точно знать свои координаты, чтобы безопасно маневрировать. Нынешние камеры хорошо работают на простых маршрутах, но когда аппарат летит быстро, инженерам понадобятся новые приборы.

Ученые проверили новый метод на компьютерной модели. Они смоделировали полет к последнему открытому астероиду-убийце 2024 YR4. Диаметр этого камня составляет около 60 метров. Авторы отмечают, что через шесть лет этот объект с вероятностью 4% врежется в Луну. Если это произойдет, осколки повредят технику на орбите Земли.

В этой модели основной зонд пролетает мимо цели на скорости 22 км/с. Именно в таких условиях понадобятся новые точные камеры. В будущем этот метод поможет астрономам подробно изучить космический объект до того, как они решат увести его от Земли и ее спутника.

Ранее ученые рассказали, как предотвратить столкновение астероида 2024 YR4 с Луной.

На обложке концепт миссии DART. Источник: NASA/Johns Hopkins APL/Joshua Diaz