В 2022 году NASA осуществила прорыв в области космической обороны Земли, успешно проведя миссию DART. Её целью было изменение траектории астероида Диморф (Dimorphos). Эксперимент продемонстрировал возможность защиты Земли от потенциальных космических угроз, но неожиданным результатом стало то, что образовавшиеся обломки теперь могут столкнуться с Марсом.

Источник изображений: NASA, ESA

Миссия DART (Double Asteroid Redirection Test), реализованная NASA в 2022 году, стала знаковым событием в исследовании космоса. Это было первое умышленное столкновение космического аппарата с астероидом, целью которого было проверить возможность изменения траектории космического объекта для предотвращения угрозы для нашей планеты в будущем. По итогам столкновения было подтверждено, что астероид Диморф, размерами сопоставимый с Великой пирамидой в Гизе, изменил свою форму и траекторию. Как оказалось, для этого потребовалось не так много энергии, как считалось ранее.

Однако в результате удара DART от астероида отлетели минимум 37 валунов, некоторые из которых достигают в диаметре 7 метров — именно такие видны на изображении выше. На текущий момент эти фрагменты находятся в непосредственной близости от Диморфа и его орбитального спутника Дидима (Didymos), но их орбиты со временем изменятся. Исследование предсказывает, что в течение следующих 20 тысяч лет эти обломки могут покинуть своё текущее местоположение и пересечь орбиту Марса, а затем упасть на его поверхность.

Их падение на красную планету с разреженной атмосферой может оставить после себя кратеры диаметром до 300 метров. В случае, если прочность метеоритов составляет менее 1 мегапаскаля (МПа), они всё равно могут разлететься на части и создать множество мелких кратеров на большой площади. Прогнозируется, что пути Марса и осколков пересекутся примерно через 6 и 13 тысяч лет. Хотя никому на Земле не стоит об этом беспокоиться, возможно, кто-то окажется на Марсе к тому времени, когда туда прилетят обломки Диморфа.

Попытка NASA изменить орбиту астероида возымела некоторые непредвиденные последствия. В прошлом году американское космическое агентство ударило зондом DART по астероиду Диморф, который вращается вокруг более крупного Дидима на расстоянии около 11 млн км от земной орбиты. Операция прошла успешно, но орбита Диморфа потеряла стабильность — она стала сокращаться.

Источник изображения: nasa.gov

Проблема не в том, что астероид отреагировал на удар — на это в NASA, собственно, и рассчитывали. Американские специалисты хотели изменить скорость и траекторию движения Диморфа: период его обращения вокруг Дидима составлял 11 часов 55 минут, но после того как в него на скорости 22,5 тыс. км/ч врезался DART, период обращения сократился на 32 минуты. И этим дело не кончилось, выяснил калифорнийский школьный учитель.

Джонатан Свифт (Jonathan Swift), преподающий в школе Тэтчер (Thatcher School), предложил своим ученикам воспользоваться расположенной в кампусе обсерваторией, чтобы отследить эффект миссии DART. И вместе со своими подопечными он обнаружил, что орбита Диморфа продолжила сокращаться — период обращения сократился на две минуты по сравнению с тем, каким он стал сразу после столкновения с зондом NASA.

Учитель направил результаты наблюдений своих учеников в Американское астрономическое общество. Он предположил, что в наблюдении или расчётах была допущена ошибка, но данные подтвердились, и теперь учёные пытаются выяснить, почему Диморф повёл себя столь неожиданно. По одной из версий, он теперь «хаотично» кувыркается, тогда как ранее орбита оставалась стабильной в состоянии приливного захвата.

Новую информацию о паре астероидов уже в октябре обещает предоставить европейская миссия «Гера» (Hera) — аппарат проведёт детальное обследование кратера, который образовался на Диморфе в результате удара DART, а также более точно определит массу и состав обоих астероидов. Эти данные помогут понять, как и почему оба тела так себя ведут.

Астрономы при помощи космического телескопа «Хаббл» (Hubble) обнаружили огромный рой камней, которые, вероятно, были выброшены с поверхности астероида Диморф, когда американский полутонный зонд DART врезался в него на скорости около 22 530 км/ч.

Источник изображений: nasa.gov

Размеры разлетающихся от Диморфа 37 камней варьируются от 90 см до 6,7 м, показала фотометрия «Хаббла». Они удаляются от астероида со скоростью немногим более 800 м/ч — с такой скоростью ползает гигантская черепаха. Общая масса этих камней составляет около 0,1 % от массы Диморфа. Эти объекты, скорее всего, не являются осколками самого астероида, образовавшимися при ударе зонда — они лежали на его поверхности, что видно на снимке крупным планом, сделанном за две секунды до столкновения, когда DART находился в 11 км от астероида.

По оценкам астрономов, в результате удара с поверхности Диморфа разлетелись 2 % его камней — наблюдения за ними позволяют предварительно оценить размеры образованного DART ударного кратера. Исследователи предполагают, что камни оторвались от участка диаметром около 50 м — при том, что диаметр самого астероида составляет 160 м. Более точные сведения поможет получить европейская миссия «Гера» (Hera) — очередной аппарат стартует к астероиду в 2024 году.

Считается, что Диморф образовался из камней, выброшенных более крупным астероидом Дидим — при его резком развороте или скользящем столкновении с другим объектом они образовали кольцо, которое под действием гравитационных сил слилось в единое, но не монолитное тело, структура которого больше напоминает гроздь винограда. Механизмы, вызвавшие отрыв этих камней от поверхности Диморфа, ясны не до конца: они могли быть частью шлейфа, снимки которого делал «Хаббл» и другие обсерватории; или по астероиду могла пройти сейсмическая волна.

Знаменитый телескоп «Хаббл» очень помог учёным после реализации миссии зонда DART, организованной NASA. Аппарат, врезавшийся в Диморф, выбил из последнего огромное количество обломков и пыли, а телескоп помог отследить странную эволюцию пылевого хвоста.

Источник изображения: NASA

Миссия Double Asteroid Redirection Test (DART), предусматривавшая таран астероида, была успешно реализована осенью 2022 года, позволив протестировать возможности земной техники по изменению орбиты небесных тел в случае реальной угрозы Земле. Результаты эксперимента превзошли ожидания, а съёмки телескопом «Хаббл» помогают вести дальнейшие исследования.

Судя по опубликованным материалам, после тарана земным зондом обломки и пыль на большой скорости покидают систему из Диморфа и его более крупного спутника — Дидима. Считается, что удар выбил в космос порядка 1000 тонн древней материи небесного тела.

Снимки и результаты предварительных исследований опубликованы в журнале Nature — описывается как сам таран, так и то, что произошло с астероидом после него. Судя по информации, основанной на материалах «Хаббла», обломки Диморфа миновали три «ступени эволюции». После удара сформировался конус выброса, после он превратился в спиралеобразный след по ходу движения Диморфа вокруг Дидима. Наконец, под давлением т.н. солнечного ветра — потока заряженных частиц от нашего светила, появился длинный кометообразный хвост.

Через пару недель после того, как космический зонд NASA DART протаранил астероид Диморф, учёные обнаружили неожиданные последствия теста планетарной защиты — у астероида появилось два «хвоста» пыли и осколков вместо одного ожидавшегося.

Источник изображения: NASA/ESA

В ходе миссии Double Asteroid Redirection Test (DART) космический зонд DART массой 570 кг и размером с небольшую машину поразил астероид Диморф в 02:14 по московскому времени 27 сентября. На момент столкновения с астероидом скорость зонда составляла более 22 тыс. км/ч. Размеры самого астероида составляют порядка 160 м в поперечнике. Предполагалось, что в результате эксперимента будет опробована система планетарной защиты Земли от небесных тел.

В течение пары дней осколки и пыль, образовавшиеся в результате удара, превратились шлейф протяжённостью около 10 тыс. км, похожий на хвост кометы. Тем не менее на новом снимке, сделанном космическим телескопом «Хаббл», за Диморфом тянется не один, а уже два следа, что признано в NASA «неожиданным».

Если взглянуть на снимок и представить астероид центром циферблата, яркие линии на 1, 7 и 10 часов являются дифракционными лучами, вызванными оптикой «Хаббла», а сами хвосты расположены на 2 и 3 часа. Об этом сообщил партнёр космической миссии «Хаббла» — Европейское космическое агентство. Как сообщает NASA, второй хвост появился между 2 и 8 октября, всего «Хаббл» имел возможность наблюдать за Диморфом 18 раз с момента столкновения. Наличие двух хвостов у небесных тел нельзя назвать чем-то уникальным — такое иногда наблюдается у комет. Тем не менее учёные пока точно не знают, как сформировался второй след.

Тот факт, что Диморф потерял достаточно материала для формирования подобных хвостов, свидетельствует о большой силе удара DART. Ранее NASA подтвердило, что эксперимент увенчался успехом. Миссия предполагала изменение орбиты, точнее — времени вращения Диморфа по орбите вокруг спутника Дидима как минимум на 73 секунды, но результат превзошёл все ожидания — время сократилось сразу на 32 минуты.

Анализ данных, полученных командой миссии Double Asteroid Redirection Test (DART), организовавшей удар космическим зондом по астероиду Диморф, показал — землянам удалось изменить орбиту небесного тела. Это поворотный момент в истории планетарной защиты, эксперимент успешно провели в реальных условиях на довольно крупном небесном теле.

Источник изображения: NASA

До удара по астероиду зондом DART, период обращения Диморфа по орбите вокруг более крупного тела — Дидима, составлял 11 часов 55 минут. С момента удара 27 сентября учёные всего мира отслеживают, как изменилась скорость. Если изначально планировалось изменить время обращения как минимум на 73 секунды, то теперь выяснилось, что период изменился на целых 32 минуты — с 11 часов 55 минут до 11 часов 23 минут (с погрешностью в 2 минуты). Другими словами, поставленную задачу удалось перевыполнить более чем в 25 раз.

Новые данные поступают ежедневно, и со временем астрономы смогут лучше оценить, как именно можно защитить Землю от столкновения с астероидами, если опасные объекты будут заблаговременно обнаружены. Команда исследователей всё ещё запрашивает и получает данные с наземных обсерваторий со всего мира, повышая точность замеров.

Теперь предстоит выяснить, насколько помог миссии DART выброс осколков и пыли после удара. Считается, что он значительно усилил эффект воздействия — примерно так вырывающийся из воздушного шарика воздух толкает его вперёд.

Для анализа учёные продолжат изучать снимки момента столкновения, сделанные наблюдательными инструментами из разных стран, а приблизительно через четыре года в рамках проекта «Гера» (Hera) Европейского космического агентства планируется провести детальную «инспекцию» Диморфа и его более крупного спутника Дидима. Особое внимание будет уделяться кратеру, оставшемуся после столкновения с DART и точному измерению массы Диморфа.

Напомним, зонд DART массой 570 кг и размером с машину для гольфа врезался в астероид Диморф в 02:14 по московскому времени 27 сентября. На момент столкновения с астероидом скорость зонда составляла 22 530 км/ч. Размеры самого астероида составляют порядка 160 м в поперечнике, состав пород уточняется. Стоит отметить, что ни Диморф, ни Дидим по оценкам учёных не представляют угрозы для Земли сейчас, и не представляли её ранее — эксперимент проводился с научными целями.

Расположенный в Чили телескоп SOAR, оператором которого является американская NOIRLab, запечатлел длинный шлейф осколков и пыли, образовавшегося в результате столкновения зонда NASA DART с астероидом Диморф в рамках эксперимента по смещению орбиты последнего.

Источник изображения: NORILab

Через два дня после удара DART американские астрономы использовали 4,1-метровый телескоп Southern Astrophysical Research (SOAR) Telescope для съёмки большого шлейфа пыли и осколков, покинувших поверхность астероида после столкновения. На новом изображении, снятом после столкновения с использованием спектрографа Goodman High Throughput Spectrograph, запечатлён шлейф протяжённостью около 10 тыс. километров, формируемый под воздействием солнечного ветра.

Следующая фаза работы команды DART связана с анализом данных и дальнейшими наблюдениями исследователями со всего мира. Телескоп SOAR планируется использовать для мониторинга выброса в ближайшие недели и месяцы, а комбинация SOAR и мощностей сети наблюдений Astronomical Event Observatory Network (AEON) позволяет эффективно отслеживать находящиеся в динамике события вроде подобного столкновения.

Наблюдения позволят учёным получить информацию о природе поверхности Диморфа, о том, сколько материи было выброшено в результате столкновения, как быстро происходил выброс, а также о его качественной структуре — например, вызвал ли удар выброс преимущественно крупных осколков или в основном пыли. Анализ информации потенциально поможет учёным защитить Землю и её жителей благодаря лучшему пониманию происходящих процессов.

Наблюдения с помощью SOAR демонстрируют возможности мощностей ассоциации Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), финансируемой американской National Science Foundation (NSF) в планировании планетарной защиты, а обсерватория Vera C. Rubin, строящаяся в Чили, позволит проинспектировать Солнечную систему на предмет обнаружения представляющих потенциальную угрозу объектов.