Определение массы потенциально опасного астероида (ПОА) — это, пожалуй, самый важный параметр, который необходимо знать о таком объекте после его траектории. Однако тут не все просто: тела размером от десятков до сотен километров слишком малы, чтобы их массу можно было рассчитать традиционными методами радиочастотного отслеживания.
В новой работе Джастин Атчисон из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса и его соавторы предлагают метод, способный определить массу астероидов даже на нижней границе этого диапазона — правда, для этого потребуется безупречная координация действий. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.
Когда космический аппарат приближается к небесному телу, его скорость изменяется пропорционально массе этого объекта. Однако для тел с относительно небольшой массой это изменение скорости настолько ничтожно, что измерить его с помощью стандартных инструментов практически невозможно.
Чтобы решить эту проблему, авторы предлагают задействовать ещё один параметр в уравнении изменения скорости — расстояние между аппаратом и астероидом. Изменение скорости космического корабля обратно пропорционально дистанции его максимального сближения с объектом: чем ближе пролетает аппарат, тем заметнее — и, следовательно, измеримее — изменение его скорости.
Измерять такие крошечные изменения с большого расстояния — задача почти невыполнимая. Поэтому исследователи предлагают элегантное решение: во время сближения с целевым астероидом основной космический аппарат выпускает небольшой кубсат. Этот мини-спутник остаётся на расстоянии около 10 км от астероида, в то время как главный корабль совершает экстремально близкий пролёт.
Расчёты показывают: оптимальная высота пролёта должна составлять всего три диаметра самого астероида. Например, для объекта размером 50 метров это означает высоту пролёта всего 150 метров над поверхностью.
Ещё один фактор, влияющий на изменение скорости аппарата, — это скорость, с которой он пролетает мимо цели. Здесь также действует обратная зависимость: чем выше скорость, тем меньше изменение. В идеале космический корабль мог бы медленно «парить» на минимальной высоте над поверхностью астероида, но законы орбитальной механики делают такой сценарий, как правило, нереализуемым. Тем не менее, даже относительно невысокие скорости сближения способны существенно повысить точность оценки массы целевого объекта.
Каким бы близким и медленным ни был пролёт, авторы подчёркивают: для астероидов небольшого размера (менее 140 метров в диаметре) обычного радиочастотного отслеживания между кубсатом и материнским кораблём всё ещё недостаточно. Для более точных измерений требуется более совершенное оборудование. Космический аппарат должен быть оснащён либо лазерным дальномером, либо высокоточным доплеровским инструментом, чтобы повысить чувствительность измерений до уровня, позволяющего фиксировать даже объекты с малой массой.
Существует и ещё одно «узкое место» — оптическая навигация. При высоких скоростях пролёта камеры космического аппарата могут не успеть получить достаточно чёткое изображение астероида для точного расчёта его положения. А это критически важно для выполнения безопасного и высокоточного манёвра, необходимого для корректного определения массы объекта.
Хотя существующие системы оптической навигации справятся с наиболее простыми сценариями, для сверхбыстрых пролётов потребуются новые, более совершенные технологии.
Говоря о быстрых пролётах, авторы смоделировали несколько потенциальных миссий. Особый интерес представляет сценарий исследования астероида 2024 YR4 — объекта, который на момент написания статьи имел около 4% вероятности столкнуться с Луной в течение следующих шести лет, что могло бы нанести серьёзный ущерб орбитальной инфраструктуре Земли.
В этом сценарии основной космический аппарат совершал бы пролёт на ошеломляющей скорости 22 км/с, несмотря на то, что диаметр самого астероида составляет всего около 60 метров. Именно в таких условиях высокоточная система оптической навигации оказалась бы незаменимой — и вполне возможно, что подобная ситуация станет реальностью уже в ближайшие шесть лет.
Будет ли такая миссия востребована в ближайшее время — вопрос открытый. Но в будущем человечеству наверняка придётся столкнуться с необходимостью детального изучения потенциально опасных астероидов, прежде чем принимать решение об их отклонении или иных мерах защиты.
Использование передовых методик, описанных в этом исследовании, может стать тем самым инструментом в арсенале планетарной обороны, который позволит работать даже с самыми небольшими объектами. И если нам когда-нибудь действительно придётся применить эти технологии на практике, специалисты по защите Земли — да и всё человечество — будут благодарны за работу, вложенную в такие исследования.
Читайте также: Обнаруженные в астероиде Бенну строительные блоки жизни переписывают историю происхождения
Помочь донатом на Boosty.
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.
