Наприкінці вересня NASA вперше порушили траєкторію астероїда в межах місії DART (Double Asteroid Redirection Test), яка є частиною програми з розвитку планетарного захисту: зонд-ударник успішно зіткнувся з астероїдом Дідим. Значення цієї місії для науки та захисту Землі від космічних загроз пояснює Олександра Іванова – докторка фізико-математичних наук, старша наукова співробітниця лабораторії фізики малих тіл Сонячної системи Головної астрономічної обсерваторії НАН України.
Для чого ця місія потрібна? У чому її значення для науки?
Ця місія стала першим у своєму роді проєктом випробування захисту Землі від кометно-астероїдної небезпеки.
Більшість людей вважає, що за умови виникнення реальної загрози зіткнення Землі з великим небесним тілом людство обов’язково що-небудь придумає і врятується. Однак насправді поки що ми вміємо лише стежити за потенційно небезпечними тілами в оптичному та радіодіапазонах. Спостереження постійно вдосконалюється: збільшується кількість телескопів, а ті, що вже існують, модернізуються. Сам процес спостереження та обробки даних автоматизується, тому ми зможемо передбачити час і місце падіння такого тіла на Землю за кілька днів до цього.
Методик планетарного захисту придумали кілька, проте поки що жодна з них на практиці не перевірялася. Тому ця місія – перша спроба випробувати метод, в основі якого лежить ідея зміни траєкторії руху потенційно небезпечного астероїда за рахунок удару.
Крім наукових завдань, є мета випробування в польоті низки технологічних новинок: нової системи автономної оптичної навігації в реальному часі SMART Nav, сонячних батарей ROSA, антен з високим коефіцієнтом посилення RLSA та двигуна NEXT-C, який надалі планують встановлювати на міжпланетні апарати. Система автономної оптичної навігації в реальному часі SMART Nav (Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation) керує космічним апаратом останні чотири години перед зіткненням. Електроенергію апарат отримує за допомогою гнучких 8.5-метрових сонячних батарей ROSA. Крім ксенонового іонного двигуна NEXT, на апараті в тестовому режимі попрацює і двигун NEXT-C (NASA’s Evolutionary Xenon Thruster-Commercial). Крім того, для зв’язку із Землею DART отримав новий тип антени з високим коефіцієнтом посилення RLSA (Spiral Radial Line Shot Array). Стартова вага апарата – 610 кілограмів, а корисне навантаження DART містить сонячні та зіркові датчики, а також камеру DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation), яка отримала чіткі зображення астероїдів до зіткнення. Крім того, разом з DART до Дідима вирушив LICIACube з двома оптичними камерами – він відокремився від основного апарату за 10 днів до зіткнення з астероїдом і стежив за перебігом всього процесу, передаючи знімки на Землю.
Ще одним науковим завданням було дослідження підсилення кінетичного ефекту від зіткнення ударника з астероїдом за рахунок викиду через удар великої кількості речовини з поверхні. Це посилення описується коефіцієнтом β, який дорівнює відношенню імпульсу цілі після зіткнення до імпульсу тіла, яке в нього вдаряється. Отже, є можливість перевірити моделі зміни β-коефіцієнта залежно від швидкості ударника, кута зіткнення, внутрішньої структури самого тіла та властивостей його речовини, як-от міцність або ударна в’язкість.
Наскільки складною була місія в реалізації?
Сама місія була схвалена NASA в 2018 році, а запуск відбувся 24 листопада 2021 року. У розробці та запуску місій завжди бере участь багато наукових установ і не тільки. Всі місії дуже дорогі, тому все ретельно розробляється. Беруть участь в основному команди, які вже мали досвід у таких самих або схожих місіях. Кожна космічна місія – це як життя, проживається командою він народження ідеї до отримання результату, до її завершення. Дуже багато факторів впливає на реалізацію місії – від технічних до зовнішніх, тому до кінця все продумати дуже складно. Завжди є частка імовірності, що проєкт не відбудеться так, як планували. Але, як зараз ми бачимо, місія відбулася на всі 100%.
За якими параметрами обирали астероїд, траєкторія якого буде змінена в межах місії? Як він допоможе підготуватися до відхилення траєкторії астероїда Апофіс у 2029 році?
За ціль місії вчені обрали подвійний астероїд (65803) Дідим розміром 780-м (тобто діаметром 780 метрів) із сімейства Аполлонів, відкритий у 1996 році. Навколо нього обертається супутник Діморф розміром 160-м з періодом обертання близько 12 годин. Орбіта астероїда перетинає Земну, тому він належить до потенційно небезпечних астероїдів. У листопаді 2123 року він підлетить до Землі на відстань 5,9 мільйона кілометрів. Як ціль для бомбардування Діморф зручний за двома критеріями: він відносно малий, якщо порівнювати з іншими астероїдами, і досить близький до Землі, що дозволяє досить точно оцінити результати зіткнення – коли 550-кілограмовий апарат, розвиваючи швидкість 6,6 км/с, врізався в астероїд, маса якого становить близько 4,8 мільйона тонн.
За розрахунками, період обертання Діморфа навколо Дідима зміниться після удару на 4–7 хвилин.
Що стосується астероїда Апофіс, то, наскільки мені відомо, нові розрахунки його орбіти вказують, що ані у 2029 році, ані в 2036 році Землі нічого не загрожує від нього. Але, звичайно, ця місія допоможе нам краще зрозуміти, як і що робити, коли виникне реальна загроза Землі.
Якими були найбільші ризики, яби щось пішло не так під час зіткнення?
Основні ризики пов’язані як з технічною стороною (наприклад, проблеми в роботі інструментів, двигунів чи пошкодження систем навігації), так і зовнішніми причинами (наприклад, космічне сміття, яке скоро стане великою проблемою для майбутніх місій, адже воно накопичується на орбіті Землі).
Як місія вплине на майбутнє? Які дослідження у цьому напрямку планують робити далі?
Оскільки ця місія була вдалою, думаю, продовжаться дослідження в цьому напрямку і будуть перевірятися інші методи, запропоновані для захисту нашої планети (наприклад, вибух, гравітаційний вплив тощо) від потенційної загрози від об’єктів, що зближуються з нею.
Крім того, через два роки – у жовтні 2024 року – до Дідима вирушить європейська міжпланетна станція Hera. Вона прибуде до астероїдів у 2027 році і доставить до системи кубсати APEX та Juventas, останній наприкінці своєї місії сяде на Діморф. Апарати підтвердять факт зміни орбіти Діморфа, а потім займуться дослідженнями фізичних властивостей астероїдів: їхніх складу, внутрішньої структури, а також ландшафту, зокрема ударного кратера від зіткнення з DART.
Наскільки реальною наразі видається небезпека удару астероїда для Землі у найближчі десятиріччя? Як зараз за цим стежать спеціалісти?
Ця загроза існує завжди, оскільки потенційно небезпечні астероїди можуть бути достатньо малими в діаметрі, і не завжди можна зареєструвати їх на великих відстанях від Землі, щоб щось змінити. Однак програма моніторингу небезпечних об’єктів з кожним роком вдосконалюється, модернізуються старі телескопи, створюються нові (як наземні, так і космічні), що дозволяє зменшити ризики пізнього виявлення цих об’єктів. По всьому світу вчені працюють активно над вивченням цих об’єктів, їх каталогізацією, вивченням їхніх фізичних властивостей. І, звичайно, відбувається робота зі створення та розробки нових методів попередження зіткнення з астероїдами.
