|
Как определить вес астероида-убийцы
|
|
|
|
Оценка массы потенциально опасного астероида (PHA) - это, пожалуй, самое важное, что нужно знать о нем после его траектории. Однако на самом деле сделать это непросто, поскольку масса объектов размером от десятков до сотен километров слишком мала, чтобы их массу можно было рассчитать с помощью традиционных методов радиочастотного слежения. В новой статье Джастина Атчисона (Justin Atchison) из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса и его соавторов предлагается метод, с помощью которого можно определить массу астероидов даже на меньшем расстоянии от этого диапазона, но для этого потребуется точная координация. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
По сути, метод основан на расстоянии. Космический аппарат будет изменять свою скорость пропорционально массе объекта, к которому он приближается. Однако для объектов с достаточно малой массой это воспринимаемое изменение скорости, которое можно измерить, слишком незначительно, чтобы его можно было правильно измерить.
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, авторы предлагают использовать еще один фактор в уравнении изменения скорости — расстояние космического аппарата до астероида. Изменение скорости космического аппарата обратно пропорционально расстоянию его наибольшего сближения с объектом, поэтому меньшее расстояние между космическим аппаратом и астероидом—мишенью означает большее и, следовательно, более поддающееся измерению изменение скорости.
|
|
|
|
|
|
|
Однако измерить такие изменения на большом расстоянии практически невозможно. Авторы предлагают решение, которое гораздо ближе к реальности: разведывательная миссия запускает небольшой спутник CubeSat во время его подлета к целевому астероиду. Спутник CubeSat будет находиться примерно в 10 км от астероида, в то время как сама основная миссия пройдет на очень близком расстоянии. Они рассчитали высоту, которая всего в три раза превышает диаметр самого тела, так что для астероида высотой 50 метров это будет всего лишь 150 метров.
|
|
|
|
Еще одним фактором, влияющим на изменение скорости космического аппарата, является скорость, с которой он пролетает мимо своей цели. Опять же, это обратная зависимость, поэтому чем выше скорость, тем меньше изменяется скорость. В идеале космический аппарат должен в течение длительного периода времени находиться на минимальной высоте над поверхностью астероида, но из-за особенностей орбитальной механики это обычно невозможно. Однако относительно низкие относительные скорости все же могут оказать существенное влияние на способность миссии правильно оценить массу своей цели.
|
|
|
|
Однако, по оценкам авторов, независимо от того, насколько близко или медленно проходит миссия, для астероидов меньшего размера (т.е. менее 140 м в диаметре) простого радиочастотного слежения между спутником CubeSat и его материнским кораблем по-прежнему недостаточно. Для более точных измерений требуются более точные приборы, и космический аппарат-носитель должен быть оснащен лазерным дальномером или высокоточным доплеровским прибором, чтобы повысить его чувствительность до такой степени, чтобы он мог точно измерять объекты даже небольшой массы.
|
|
|
|
Однако есть еще одно узкое место в работе — оптическая навигация. При высоких скоростях полета камеры космического аппарата могут не получить достаточно хорошего изображения астероида, чтобы рассчитать его точное местоположение. Это необходимо для выполнения безопасного и высокоточного маневра, необходимого для точного расчета массы объекта. В то время как существующих оптических навигационных систем было бы достаточно для некоторых более простых сценариев, для некоторых более быстрых полетов потребуются новые системы.
|
|
|
|
Говоря о более быстрых полетах, авторы смоделировали несколько потенциальных миссий в качестве примера. Особый интерес для нынешних усилий по планетарной обороне вызвала миссия к астероиду 2024 YR4, который на момент написания статьи все еще имеет 4%—ную вероятность столкновения с Луной через шесть лет, что потенциально может нанести значительный ущерб орбитальным объектам вокруг Земли.
|
|
|
|
В этом сценарии полет основного космического аппарата будет происходить со скоростью 22 км/сек, даже несмотря на то, что диаметр самого астероида составляет всего около 60 м. Эта точная оптическая навигационная система пригодилась бы для такого сценария, и он вполне может стать реалистичным в ближайшие шесть лет.
|
|
|
|
Вопрос о том, потребуется ли это, все еще остается предметом дискуссий. Но в какой-то момент в будущем человечеству потребуется такая миссия, чтобы получить представление о том, как отразить или иным образом справиться с потенциально опасным астероидом, прежде чем мы примем решение. Использование этих передовых методов могло бы обеспечить наш инструментарий необходимыми инструментами для работы даже с самыми маленькими объектами — и если нам даже придется их использовать, специалисты по планетарной обороне и, вероятно, широкая общественность будут рады работе, описанной в подобных статьях.
|
|
|
|
Источник
|
