Как DART промени орбитата на астероид и какво ще провери мисията Хера

На 26 септември 2022 г. апаратът DART на НАСА се удари умишлено в Диморфос, астероид с диаметър около 150 м, колкото Голямата пирамида в Гиза, който обикаля около по-големия Дидимос (НАСА, ЕКА). Това беше първата мисия, посветена на промяна на движението на астероид чрез кинетичен удар. Към същата двойка сега се приближава европейската мисия Хера, чиято среща с Дидимос ЕКА посочва за ноември 2026 г. (ЕКА). Задачата ѝ е да види от близо какво точно е станало.

Как го разбраха учените

Ударът е станал в 23:14 UTC и е първият експеримент с удар в астероид с размер и скорост, значими за планетарната защита (Nature). Двойката астероиди позволява промяната да се измери от Земята. Преди удара орбиталният период на Диморфос около Дидимос е определен от светлинните криви на системата на 11,92148 часа с неопределеност ±0,00013 (3σ) (Nature). След удара екипите добавиха радарни наблюдения и нови светлинни криви, като двата независими подхода дадоха еднаква стойност. Периодът се е скъсил с 33,0 ± 1,0 минути (3σ). По наше изчисление това е от около 11 ч 55 мин на около 11 ч 22 мин.

Ако импулсът на апарата просто се беше предал на астероида, орбиталният период щеше да се промени с около 7 минути (Nature). Реалната промяна е няколко пъти по-голяма. Втори анализ пресметна, че скоростта на Диморфос по орбитата е намаляла с 2,70 ± 0,10 мм/с (Nature). Множителят на импулса β, който показва колко пъти полученият тласък надхвърля импулса на самия апарат, е между 2,2 и 4,9, в зависимост от масата на Диморфос. Според авторите значително повече импулс е предаден от изхвърления при удара материал, отколкото е носел DART.

Какво още не знаем

Диапазонът на β е толкова широк, защото масата на Диморфос не е измерена. ЕКА пише, че най-добрите модели на удара още нямат важни данни: масата и състава на Диморфос и формата на кратера (ЕКА). Без тях не може да се оцени колко ефективно е предаването на импулс при удара.

Какво прави Хера

Хера е с размерите на малка кола (ЕКА). Тя ще бъде първата сонда, която се среща с двойна астероидна система (ЕКА). Изстреляна е на 7 октомври 2024 г.. През пролетта на 2025 г. прелетя край Марс, което промени курса ѝ и увеличи скоростта ѝ. На 7 октомври 2026 г. ЕКА писа, че тя лети с над 12 км/с спрямо Земята и трябва да спре, за да изравни скоростта си със скоростта на астероидите. Планът включваше две главни спирачни маневри: на 15 октомври с три двигателя, които горят общо 93 минути, и на 22 октомври, около 31 минути. До края на месеца трябваше да последват три по-малки маневри, които да доведат относителната скорост близо до нула. Към 24 октомври 2026 г. ЕКА не е публикувала на страниците на мисията резултата от тези маневри, затова не го съобщаваме. На 7 октомври агенцията показа първия кадър на Дидимос от камерата на Хера, заснет от около 236 500 км. На него двойката астероиди все още е само една светла точка (ЕКА).

Проверката на маневрата е сама по себе си измерване. След края на горенето екипът по полетна динамика на ЕКА хваща сигнала на апарата през една от двете 35-метрови антени в Нова Нурсия, Австралия. После сравнява данните от навигационните сензори на апарата с измерванията на разстоянието и доплеровото отместване, вградени в самия радиосигнал. Така се вижда дали посоката и големината на спирането съвпадат с очакваната промяна на скоростта (ЕКА).

В Дидимос Хера ще измери масата на Диморфос и изместената му орбита от близо и ще проведе собствено „разследване на местопроизшествието“ при кратера (ЕКА). Носи и два малки спътника, Milani и Juventas, които ще летят като дронове по-близо до астероида. Първият ще изследва минералния състав на Диморфос, а вторият ще направи първото радарно сондиране вътре в астероид. И двата ще завършат мисията си с кацане върху Диморфос.

Защо е важно

Вероятността от голям удар на астероид е малка, но последствията биха били тежки (ЕКА). ЕКА припомня, че падането в Тунгуска през 1908 г. вероятно е било предизвикано от обект с диаметър 30–40 м, а експлозията над Челябинск през 2013 г. може да е причинена от астероид само на 20 м. Земята е понесла над три милиона удара, оставили кратери по-големи от 1 км, а най-големият е с диаметър над 300 км. ЕКА е изградила, заедно с НАСА и други партньори, инфраструктура за системно картографиране на близоземните обекти и оценка на риска от сблъсък. Идеята да се изпита кинетичният метод идва от международното сътрудничество AIDA, замислено през 90-те години от учен от университета в Пиза. DART беше първата проба на метод за отклонение, а Хера трябва да превърне този едноразов опит в добре разбрана и повторяема техника.

Диморфос е първото тяло в Слънчевата система, чиято орбита е изместена от хората по измерим начин (ЕКА). Колко от този резултат важи за други астероиди, зависи от данните, които Хера ще събере.