Космический корабль DART врезался в безобидный космический камень, чтобы изменить свою орбиту - тактика, которую однажды можно было бы использовать, чтобы предотвратить столкновение астероида-убийцы с Землей.
Вид с космического корабля DART во время последнего сближения с целевым астероидом Диморфос.
Почти в семи миллионах миль от Земли космический корабль, двигающийся со скоростью более 14 000 миль в час, врезался в маленький, ничего не подозревающий астероид, который беспрепятственно плыл по космосу в течение тысячелетий.
Столкновение между космическим кораблем НАСА для испытания двойного астероидного перенаправления (DART) и камнем шириной 500 футов под названием Диморфос, которое произошло в 00:14 по московскому времени 27 сентября, знаменует собой первый случай, когда люди преднамеренно изменили курс. небесного объекта. Это также первый тест смелой стратегии, которая может быть использована для отклонения любых будущих астероидов, которые находятся на пути столкновения с Землей.
Хотя ученые уверены, что астероид, достаточно большой, чтобы вызвать вымирание всей планеты, не будет угрожать Земле по крайней мере в течение ста лет, после чего трудно предсказать их орбиты, все еще возможно, что мы могли бы быть удивлен меньшим, потенциально разрушающим город камнем из космоса. И в конце концов, будь то через сотни, тысячи или миллионы лет, почти наверняка жизнь на Земле столкнется с экзистенциальной угрозой со стороны астероида.
«На самом деле я не теряю сон из-за того, что Землю уничтожают астероиды, но я рада, что живу в мире, где мы потенциально сможем предотвратить это в будущем», - говорит Нэнси Шабо из Университета Джона Хопкинса. Лаборатория прикладной физики университета (APL) в Лореле, штат Мэриленд, которая управляет миссией DART.«Это только первый шаг, но разве не здорово, что мы переходим от научной фантастики к научной реальности?»
Чтобы попрактиковаться в формировании этой реальности, НАСА отправило DART навстречу своей гибели. Приближаясь, космический корабль яростно щелкал изображения Диморфоса, который быстро вырос из точки света и заполнил его поле зрения - до момента столкновения, когда все погрузилось во тьму.
Диморфос вращается вокруг более крупного астероида под названием Дидимос, и эти два астероида не считаются угрозой для Земли, что является одной из причин, по которой НАСА поставило их под прицел космического корабля DART во время этого первого испытания планетарной защиты.
Обнаруженный в 1996 году, Дидимос, что в переводе с греческого означает «близнец», имеет ширину примерно полмили и относительно хорошо изучен. Но никто никогда не видел хорошенько его крошечный спутник до тех пор, пока в него не врезался ДАРТ. Команды недавно назвали космический камень Диморфос, что в переводе с греческого означает «иметь две формы» - одну до удара и одну после.
Столкновение напоминает отчаянные попытки спасти Землю от космического уничтожения в последнюю минуту в голливудских блокбастерах. Но в отличие от сюжетов фильмов о взрывах астероидов до того, как они упадут на планету, столкновение с DART не было попыткой уничтожить Диморфос. Это был скорее щелчок - толчок, достаточно мощный, чтобы изменить орбиту спутника, не разбивая его на куски.
Чтобы убедиться, что эта стратегия работает, потребуются тщательные последующие наблюдения, и для наблюдения за системой Didymos было развернуто впечатляющее множество инструментов.
Через три минуты после столкновения кубсат под названием LICIACube прибыл для наблюдения за обломками. В течение следующих нескольких дней маленький космический корабль передаст изображения места крушения на Землю, где ученые изучат их, чтобы узнать больше о структуре и составе Диморфоса. Космические телескопы NASA Джеймса Уэбба и Космический телескоп Хаббла также были направлены на систему Didymos в момент удара, а Люси, космический корабль, направлявшийся к странной популяции астероидов, вращающихся вокруг Юпитера, был достаточно близко, чтобы наблюдать за ударом..
В центре обработки полезной нагрузки SpaceX на базе космических сил Ванденберг в Калифорнии обе половины защитного обтекателя полезной нагрузки ракеты Falcon 9 перемещаются, чтобы закрыть космический корабль НАСА для испытания двойного астероидного перенаправления (DART) 16 ноября 2021 года.
DART, первая в мире миссия по тестированию технологий защиты Земли от потенциальных опасностей астероидов или комет, стартует 23 ноября 2021 года в 22:21. Тихоокеанское время на ракете SpaceX Falcon 9 с базы космических сил Ванденберг в Калифорнии.
Цель этих наблюдений - найти какие-либо намеки на просветление в системе Дидимос, что даст важную информацию о том, сколько пыли и измельченной породы поднялось в результате удара. Теперь более трех десятков наземных телескопов приступят к выполнению точных измерений новой орбиты спутника. А в 2026 году космический корабль под названием «Гера», построенный Европейским космическим агентством (ЕКА), прибудет для наблюдения за последствиями столкновения.
«Эта первая испытательная миссия планетарной защиты знаменует собой важный момент в истории человечества, - сказал Бобби Браун, глава сектора космических исследований APL, во время брифинга перед столкновением 12 сентября. - Впервые в истории мы заметно изменит орбиту небесного тела во Вселенной».
Наш первый взгляд на Диморфос
DART запустили на ракете SpaceX Falcon 9 23 ноября 2021 года и направились к скалистому пункту назначения.
Дидим - это так называемый астероид S-типа, один из наиболее распространенных типов околоземных астероидов. Как и многие астероиды, Дидимос - реликвия молодой Солнечной системы, содержащая сохранившиеся записи о том, каким был наш район 4,5 миллиарда лет назад.
Однако Диморфос до сегодняшнего вечера оставался загадкой. Ученые подозревали, что он был сделан из тех же материалов, что и Дидимос, и предположили, что это могла быть свободно собранная куча щебня, а не один осколок, но его масса, форма и состав были неизвестны. В течение нескольких недель, предшествовавших удару, члены команды начали размышлять о том, как он будет выглядеть - например, в собачью кость или пончик будет труднее попасть. Но круглая капля будет легкой мишенью.
Когда DART устремился к месту встречи с судьбой, бортовая камера космического корабля DRACO впервые хорошо разглядела луну: комковатый яйцевидный спутник с различимыми валунами на поверхности. Примерно за две минуты до столкновения Диморфос заполнил поле зрения космического корабля. DRACO делал снимки один раз в секунду, создавая последовательность близких столкновений, содержащую кладезь научных данных, а также показывало, что миссия удалась. Когда передачи от DART закончились, команда поняла, что космический корабль поразил цель.
«Эти изображения будут продолжаться до тех пор, пока они не исчезнут, так что это будет довольно четкий взгляд на последние моменты космического корабля DART», - сказал Шабо перед столкновением.
Яблочко в космосе
На протяжении большей части своего 10-месячного путешествия космический корабль DART даже не мог видеть свою цель - вместо этого он самостоятельно направлялся к месту встречи с Диморфосом с помощью бортового навигационного программного обеспечения. После того, как пара астероидов стала видна как несколько маленьких пикселей, система SMART Nav DART зафиксировала Didymos. На последнем заходе на посадку, примерно за 50 минут до столкновения, система переключилась на спутник и направила космический корабль к месту крушения. Крайне важно было убедиться, что DART привязан к нужному объекту.
«Это очень тяжелое время для нас», - сказал Эван Смит, заместитель системного инженера миссии DART, на брифинге перед столкновением. «Мы будем наблюдать за телеметрией, как ястребы, очень напуганные, но взволнованные». Если DART не достигнет своей цели, у команды не будет другой возможности до 2024 года.
«Это первоклассный курс, так что на этот раз мы собираемся добиться успеха», - сказал Смит. «У нас есть возможность через два года, но мы не хотим играть в эту партию в гольф».
Чтобы протестировать важнейшую систему наведения, камера DRACO DART повернулась, чтобы посмотреть на Юпитер и его четыре крупнейших спутника в июле и августе этого года. Наблюдая за тем, как ледяная луна Европа появляется из-за нарисованного акварелью мира, DART смог попрактиковаться в захвате небольшого объекта, появляющегося из-за более крупного, подобно тому, с чем столкнется космический корабль, когда Диморфос огибает изгиб своего родительского астероида незадолго до этого. столкновение.
Выстраивание выстрела было чем-то вроде игры в дартс, сказала системный инженер миссии Елена Адамс, за исключением того, что вы бросаете дротик из международного аэропорта Джона Ф. Кеннеди в Нью-Йорке в цель в Вашингтонском международном аэропорту им. Даллеса снаружи Вашингтон, округ Колумбия
“Дротик сам по себе всего 2,5 миллиметра - он крошечный - и вы берете дротик в Кеннеди и бросаете его Даллесу, и вы попадаете в центр мишени, за исключением того, что вы не знаете, где находится дротик. мишень для дротиков на месте», - сказал Адамс журналистам.
В поисках смертоносных астероидов
Технология отклонения астероидов будет полезна только в том случае, если есть что отклонять, поэтому НАСА и другие учреждения сосредоточены на поиске и отслеживании всех космических камней, которые могут находиться на орбитах, пересекающих Землю.
«Мы не знаем ни об одном объекте прямо сейчас, в ближайшие сто лет или около того, который действительно угрожал бы Земле. Я также гарантирую вам, что если вы подождете достаточно долго, объект будет», - заявил на брифинге перед столкновением помощник администратора НАСА по науке Томас Цурбухен.«Откуда я это знаю? Потому что, когда мы возвращаемся в прошлое, эти объекты действительно повлияли на нашу историю. У нас есть геологические данные, подтверждающие это».
Эволюция Земли с самого начала формировалась под воздействием ударов. Кометы и астероиды обрушивались на планету с тех пор, как она была расплавленным планетарным зародышем. Некоторые из этих объектов доставили воду, которая сейчас наполняет земные океаны, озера и ручьи. Другие вызвали катастрофические массовые вымирания.
Ученые подозревают, что мы обнаружили большую часть потенциально опасных астероидов, определяемых как тела диаметром более 450 футов, которые находятся в пределах пяти миллионов миль от Земли. Было найдено большинство самых крупных из них, которые имеют более шести миль в поперечнике и могут вызвать глобальное вымирание. По оценкам космического агентства, оно обнаружило примерно 95 процентов астероидов размером с Дидимос. Но более мелкие тела, размером с Диморфос, труднее идентифицировать и отслеживать. Камни такого размера могут стереть с лица земли крупный город, и, по оценкам НАСА, мы нашли менее половины этих объектов.
«Самое важное, что мы должны сделать в первую очередь, - это найти популяцию опасных астероидов», - заявил на брифинге Линдли Джонсон, офицер планетарной обороны НАСА. «Теперь у нас есть технология, чтобы сделать это и найти эти объекты за годы, десятилетия, даже за столетие до того, как они будут представлять угрозу для Земли».
Поиск остальных астероидов, по словам Джонсона, нужно будет делать из космоса. В ближайшие годы НАСА планирует запустить телескоп под названием «Инспектор объектов, сближающихся с Землей», который сможет улавливать инфракрасные сигнатуры космических камней, скрытых солнечным светом, помогая удостовериться, что человечество не быть ослепленным невидимым астероидом в будущем.
После того, как уляжется пыль
В течение нескольких дней и недель после удара DART наземные телескопы на всех семи континентах, включая телескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии, антенну для дальнего космоса Голдстоуна в Калифорнии и Очень большой телескоп в Чили, точно измерить новую орбиту спутника.
Для того, чтобы DART достиг своей цели, столкновение должно сократить 11-часовой 55-минутный орбитальный период Диморфоса всего на 73 секунды. Но Шабо ожидает увидеть гораздо больший сдвиг, ближе к 10 минутам или около того.
“Это может быть 20 минут; может быть, пять минут, - сказала она. «Это будет связано с тем, сколько выброса выбрасывается, сколько измельченной породы и материала находится в этом энергетическом столкновении. Это одна из основных причин для проведения этого полномасштабного испытания в космосе».
Насколько эти изменения орбиты помогут ученым узнать больше о лунном спутнике, но, что более важно, они подскажут нам, является ли этот тип кинетического ударного элемента жизнеспособным вариантом для отклонения опасных астероидов. Если наступит день, когда нам нужно будет по-настоящему сбить астероид с курса, информация от DART может иметь решающее значение для успешного спасения мира.
«Если бы вы собирались сделать это для планетарной защиты, вы бы сделали это на пять, 10, 20 лет вперед», - сказал Шабо. «Небольшой толчок. Вы не пытаетесь создать себе проблему, когда уничтожаете астероид, а создаете много разных частей».
Если миссия DART будет успешной, у нас будет по крайней мере один инструмент в сарае, чтобы отразить приближающиеся опасности в небе.
«Это имеет явные преимущества в обеспечении способности человечества отклонять потенциальный угрожающий астероид в будущем», - сказал Браун. «Это также красноречиво говорит о том, как далеко продвинулась наша космическая программа всего за последние 60 лет и насколько важной может быть космическая программа для всех нас здесь, на Земле».
Шутка гласит, что если бы у динозавров была космическая программа, они бы до сих пор бродили по Земле.