До запуска DART, космического корабля, который должен сместить со своей орбиты астероид Диморф, остался почти год. Сейчас корабль находится в Лаборатории физики колледжа Джона Хопкинса в американском штате Мэриленд. Табло, установленное рядом с DART (Double Asteroid Redirection Test, испытание перенаправления двойного астероида), отсчитывает дни до запуска корабля. Сейчас их осталось 350.
Цель проекта DART — столкновение с двойным астероидом Дидим-Диморф. Оно изменит скорость астероида примерно на один миллиметр в секунду или на 3 метра в час. Дидим-Диморф не представляет угрозы для Земли — орбита астероида не проходит через нашу орбиту, столкновение нужно для того, чтобы испытать технологию отклонения с орбиты потенциально опасного астероида.
К 1980 году астрономы определили орбиты около 10 000 астероидов, 51 из них периодически сближаются з Землей. К нашему времени число выявленных астероидов увеличилось до 800 000, из которых 24 000 пересекаются с земной орбитой. Подавляющее большинство из них было обнаружено после 1998 года, когда Конгресс США дал NASA 10 лет на поиск каждого объекта диаметром более одного километра и периодически сближающегося с Землей. Сейчас астрономы считают, что они обнаружили около 95% массивных околоземных астероидов, которые могут уничтожить человечество.
Земля проходит расстояние равное своему диаметру за семь минут. Если время пролета астероида изменить примерно на 10 минут, он может миновать Землю (дополнительные три минуты нужны для учета воздействия силы притяжения нашей планеты). Диаметр Дидима составляет 800 метров, диаметр Диморфа — всего 150 метров, это длина небольшого стадиона. Радиус орбиты Диморфа вокруг Дидима — чуть более километра.
В 2005 году Конгресс дал NASA новое указание каталогизировать все объекты, сближающиеся с Землей, диаметром более 140 метров. Их влияние может быть скорее катастрофическим, нежели апокалиптическим. Спустя 11 лет NASA создало Рабочую группу по координации планетарной защиты для организации деятельности бесчисленных американских и мировых компаний, которые будут мобилизованы в случае угрозы падения астероида. DART — первая миссия этой группы.
«Мы не должны становиться жертвами космоса», — говорит Линдли Джонсон, глава рабочей группы. Сейчас у DART две цели: продемонстрировать эффективную работу с астероидам и выяснить результаты смещения астероида.
Ранние проекты предусматривали использование двух кораблей: одного для столкновения и другого для наблюдения и измерения результатов. Это выглядело единственной возможностью для фиксации результатов, учитывая, что с Земли за такой операцией наблюдать сложно. К тому же, использование двух кораблей поднимало стоимость проекта до 1 миллиарда долларов.
План изменили в 2011 году благодаря главному научному сотруднику физической лаборатории колледжа Джона Хопкинса, Энди Ченгу. Облегченная миссия с одним кораблем будет стоить всего около 250 миллионов долларов, что и помогло NASA согласовать проект DART. В результате итальянская компания Area предоставила космический корабль размером с обувную коробку под названием LICIACube. Он позволит наблюдать за столкновением без повышения стоимости полета.
Для наблюдения за столкновением с Земли будет применяться способ, который используют для открытия экзопланет. Орбита Диморфа проходит перед Дидимом при взгляде с Земли, потому, с помощью наземных телескопов, «можно сделать предельно точное измерение орбиты», — говорит Ченг.
«Орбита Диморфа вокруг Дидима больше похожа на часы, — говорит Том Стэтлер, научный сотрудник миссии DART в штаб-квартире NASA. — Каждые 12 часов он ходит по кругу, все время одинаково. То, что мы делаем с DART — это как удар по часам». Все, что нужно сделать астрономам — это измерить, насколько быстро тикают часы, затем ударить, а потом измерить еще раз. Астрономы рассчитывают, что орбитальный интервал изменится примерно на 10 минут, или чуть более чем на 1%.
Этого достаточно, чтобы позволить оценить главный вопрос — эффективность передачи импульса, обычно обозначаемую греческой буквой β. Это мера того, насколько большая часть импульса космического корабля передается астероиду. Чем больше β, тем более эффективным будет DART в изменении курса Диморфа. Ученые смогут проанализировать этот показатель, совместив данные наблюдений LICIACube и DART, а также предположения о плотности астероида и его массе.
Затем рабочая группа планирует сопоставить информацию, которую собирет DART, с компьютерным моделированием аналогичной ситуации. Это позволит им более точно рассчитать мощность снаряда для отклонения с курса гипотетического астероида, направляющегося к Земле.
Путешествие с Земли на Дидим займет 14 месяцев. DART запустят с ракетой Falcon 9 с авиабазы Ванденберг на побережье Калифорнии, в 130 милях к северо-западу от Лос-Анджелеса. В тот момент астероиды будут в ближайшем своем положении к Земле — почти в 11 миллионах миль, что примерно в 30 раз дальше Луны. Траектория была разработана с учетом удобства наблюдения за полетом с Земли.
За тридцать дней до столкновения система SMART Nav начнет изучение астероидов, чтобы поразить Диморф. Корабль приблизится к астероидам со скоростью 24 000 км/час.
Кинетические ударные механизмы, такие как DART, — не единственный способ сместить опасный астероид. В NASA также задумывали взорвать ядерную бомбу рядом с астероидом, но этот способ создает опасность дробление астероида на множество осколков, некоторые из которых могут упасть на землю. Есть также вариант буксира или гравитационного тягача, который выведет небесное тело с орбиты под действие собственной гравитации. Каждый из этих альтернативных вариантов технически более сложен, чем кинетический ударный механизм, такой как DART.
DART также послужит испытательным полигоном для новых двигателей, конкретнее — ионного двигателя NEXT-C. Миссия могла бы спокойно положиться на стандартные химические ракеты, но ионные двигатели, использующие электрическую энергию, гораздо более безопасны для окружающей среды, чем их химические аналоги. Имея всего несколько сотен килограммов топлива, они дадут то, на что требуются десятки тысяч килограммов гидразина.
Если все пойдет гладко, DART стартует в конце июля 2021 года. 30 сентября 2022 года он скорее всего прекратит свое существование, упав на поверхность Диморфа.
По материалам MIT Technology Review
