Прародитель всех метеорных потоков может угрожать Луне
Вскоре после того, как 27 декабря 2024 года астрономы обнаружили астероид 2024 YR4, они поняли, что он не представляет угрозы для Земли. Но он все еще может столкнуться с Луной в 2032 году. Упавшие обломки могут угрожать спутникам и вызвать необычайно потрясающий метеоритный дождь.
Диаметр астероида 2024 YR4 составляет от 53 до 67 метров (от 174 до 220 футов). Такого же размера астероид, ответственный за Тунгусское землетрясение в 1908 году. Вероятность столкновения с Луной в 2032 году составляет 4%, и если это произойдет, то в результате столкновения образуется кратер диаметром около 1 км, хотя оценки варьируются от 0,7 до 1,4 км в зависимости от материала лунной поверхности. Мощность взрыва была бы эквивалентна примерно 65 мегатоннам в тротиловом эквиваленте и, согласно новым исследованиям, выбросила бы в космос около ста тысяч тонн (108 кг) мусора. Это облако мусора может представлять опасность для спутников.
Исследование называется "Потенциальная опасность для спутников, связанная с выбросом астероида 2024 YR4 в результате столкновения с Луной в 2032 году". Ведущим автором является Пол Вигерт (Paul Wiegert) из департамента физики и астрономии и Института исследования Земли и космоса (IESX) Университета Западного Онтарио. Статья доступна на сервере препринтов arXiv.
Сто миллионов тонн - это много, но не все они попадут на Землю.
"В зависимости от фактического места падения на Луну, до 10% этого материала может попасть на Землю в течение нескольких дней", - пишут авторы.
Они определили, что в конце 2032 года, если 2024 YR4 столкнется с Луной, спутники, находящиеся вблизи Земли, в течение десятилетия будут подвергаться эквивалентному фоновому воздействию метеороида.
"Особую озабоченность вызывают выбросы частиц, превышающие порог опасности столкновения (0,1 мм) со спутниками, доставляемыми непосредственно на низкую околоземную орбиту (НОО) в относительно короткие сроки (от нескольких дней до нескольких месяцев), которые могут представлять опасность для космических аппаратов", - пишут они.
Цель исследователей состояла в том, чтобы определить, каким будет краткосрочный эффект от воздействия 2024 года на Луну.
"Мы подчеркиваем, что в следующем анализе существует неопределенность порядка величины", - объясняют они в качестве предостережения. Они оценили пять важных факторов::
- Размер кратера.
- Количество материала, выброшенного в космос.
- Распределение по частоте выбросов.
- Диапазон мест падения на Луну.
- Эффективность доставки вырвавшихся частиц в околоземное пространство.
Осколки, достигшие второй космической скорости, не будут рассеиваться изотропно. Количество частиц, которые достигнут Земли, в значительной степени зависит от места падения.
"Поскольку Луна вращается вокруг Земли со скоростью примерно 1 км/с, для того чтобы выброшенный материал быстро достиг Земли, сталкивающийся объект должен удариться о заднюю кромку Луны таким образом, чтобы скорость выброшенного материала после выхода из гравитационного поля Луны в значительной степени компенсировала скорость Луныэто орбитальная скорость", - пишут авторы.
Все начинается с лунного коридора воздействия, который основан на базе данных Центра изучения объектов, сближающихся с Землей (CNEOS), о малых телах. Используя переменные в расчетной траектории 2024 YR4, авторы смоделировали 10 000 клонов астероида и их траектории. В общей сложности 410 из них столкнулись с Луной. Столкновение, скорее всего, произойдет в южном полушарии передней стороны Луны.
Исследователи изучили четыре из 410 смоделированных столкновений, чтобы определить, какой объем выбросов может достичь Земли. Они обнаружили значительную вероятность того, что в 2024 году 4-й космический объект упадет на Луну в таком месте, которое быстро доставит 10% выбросов в околоземное пространство.
Земля и ее спутники подвергаются непрерывному потоку мусора, который является частью фоновой среды. Это хорошо известно и выражается в виде среднегодового потока: 1 метеороид D > 100 мкм, 10^-3 метеороида D > 1 мм и 10^-7 метеороидов D > 1 см. Авторы утверждают, что ударный выброс в 2024 году4 значительно превысит этот показатель всего за несколько дней.
"Мгновенный поток может в 10-1000 раз превышать фоновый спорадический метеорный поток, размеры которого представляют опасность для астронавтов и космических аппаратов", - пишут они.
Такое повышенное воздействие на окружающую среду обломков наших спутников ускорит их старение и сократит общий срок службы. Это особенно актуально для спутников на низкоэнергетической орбите, которые составляют большинство спутников. Почти 90% спутников находятся на низкоэнергетической орбите.
"Все это произойдет в течение нескольких дней после максимального выброса в результате столкновения 2024 YR4", - объясняют исследователи.
К 2032 году это число возрастет, как и поперечное сечение спутника LEO, что увеличит риск и потенциальный ущерб.
"Учитывая очень большую общую площадь облучения спутников к 2032 году, становится возможным, что сотни или тысячи осколков размером в миллиметр, выброшенных в результате столкновения с Луной в 2024 году4, будут ощущаться во всем парке спутников", - пишут авторы. Они также отмечают, что из-за размера частиц столкновения могут повредить спутники, но вряд ли приведут к завершению миссии.
Однако к 2032 году риск может распространиться не только на спутники. Наше присутствие на поверхности Луны может привести к более опасному воздействию.
"Выброс материала с Луны может представлять серьезную опасность для космических аппаратов, находящихся на лунной орбите (например, Lunar Gateway), но, вероятно, будет представлять еще большую опасность для любых операций на лунной поверхности, учитывая, что большая часть выброшенной массы будет накапливаться на широкой поверхности Луны", - объясняют Вигерт и его коллеги.исследователи.
На данный момент вероятность того, что астероид 2024 YR4 столкнется с Луной в 2032 году, невелика и составляет всего около 4%. В 2028 году астероид пройдет мимо Земли, не причинив ей вреда, что даст астрономам еще одну возможность понаблюдать за ним и определить его дальнейшую траекторию. Это позволит более точно определить потенциальное место падения, что позволит лучше понять опасность, которую представляют обломки.
