Проблема отклонения опасных астероидов очень сложна. Неудачный удар по небесному телу может толкнуть астероид через «гравитационную замочную скважину», и он вернется на угрожающую Земле орбиту.
Как ударить по опасному астероиду, чтобы он больше не угрожал Земле
Ученые из Университета Иллинойса разработали новые методы расчета безопасных точек для удара по астероидам, угрожающим Земле. Исследователи показали, что неточное отклонение может направить космический объект через так называемую «гравитационную замочную скважину» и гравитация Земли вернет астероид на орбиту, которая будет угрожать планете. Ученые показали на примере астероида Бенну в какие точки нужно наносить кинетический удар, чтобы астероид отклонился и не попал в «скважину».
Изображение миссии NASA DART, которая представляла собой кинетический ударный аппарат, предназначенный для проверки возможности отклонения астероида. NASA/Johns Hopkins APL
Термин «гравитационная замочная скважина» был введен астрономами при исследовании астероида Апофис, который в 2029 году пройдет близко к Земле. Гравитационная замочная скважина — это узкая область в космосе, где гравитация планеты может изменить траекторию пролетающего астероида так, что он вернется на курс столкновения с планетой через несколько лет или десятилетий. Если астероид проходит точно через эту «скважину» во время сближения, планетарная гравитация «поворачивает ключ» и направляет объект по опасной орбите и будущий удар становится высоко вероятным.
Миссия DART, успешно ударившая по астероиду Диморфос в сентябре 2022 года, доказала принципиальную возможность отклонения космических угроз. Но для системы Дидимос-Диморфос место удара не имело критического значения из-за слишком большой массы объектов. С другими астероидами ситуация иная.
Гравитационная замочная скважина представляет собой небольшую область пространства, где гравитация планеты может изменить орбиту пролетающего астероида таким образом, что он вернется на курс столкновения с этой планетой в будущем.
Пролетев около 11 миллионов километров, космический аппарат NASA DART приблизился к своей цели — астероиду Диморфос. Этот снимок космического камня был сделан DART за несколько секунд до того, как аппарат врезался в него. Диморфис не угрожал Земле и астрономы проверяли могут ли они в принципе отклонить астероид, поэтому было неважно в какую точку будет нанесен удар, при реальной опасности все гораздо сложнее.
«Даже если мы намеренно оттолкнем астероид от Земли с помощью космической миссии, мы должны убедиться, что он не попадет в одну из этих замочных скважин впоследствии. Иначе мы снова столкнемся с угрозой удара в будущем», — объясняет соавтор исследования Рахил Макадиа.
Как найти точку удара по астероиду
Команда исследователей разработала технику создания карт поверхности астероида. Каждая точка задает вероятность попадания астероида в гравитационную замочную скважину после отклонения кинетическим ударом. Методика использует результаты миссии DART в качестве основы, хотя каждый астероид имеет свои уникальные характеристики.
Одна из карт вероятностей астероида Бенну. Перекрестие соответствует точке на поверхности, удар в которую минимизирует опасность столкновения с астероидом после отклонения.
Для создания точных вероятностных карт необходимо определить форму астероида, топологию поверхности, направление и скорость вращения и массу. Идеально это делать с помощью космической миссии, которая позволит рассмотреть астероид вблизи, но астрономы рассматривают и такой вариант, когда времени на такую миссию уже нет. В этом случае можно обойтись наземными наблюдениями (Такую карту астероида Бенну с помощью наземных телескопов ученые составили).
Вычисляя последующую траекторию астероида после кинетического воздействия и определяя наиболее опасные траектории, ученые могут рассчитать самое безопасное место для удара. Такой подход позволит отталкивать астероиды, предотвращая их возвращение на траекторию столкновения и защищая Землю в долгосрочной перспективе.