Исследователи изучили облако обломков, оставшихся после того, как в 2022 году в астероид Диморф врезался аппарат DART. Известно, что их масса намного превышала массу самого зонда.
Успешная миссия LICIACube
11 сентября 2022 инженеры центра управления полетами в Турине, Италия, отправили радиосигнал в глубокий космос. Его предназначением был космический аппарат NASA DART (Double Asteroid Redirection Test), летевший к астероиду, удаленному более чем на 5 млн миль. Это сообщение побудило космический аппарат выполнить серию заранее запрограммированных команд, в результате чего небольшой спутник размером в коробку для обуви, предоставленный Итальянским космическим агентством (ASI) под названием LICIACube, отсоединился от DART.
Через пятнадцать дней, когда путешествие DART закончилось умышленным лобовым столкновением с находящимся вблизи Земли астероидом Диморф, LICIACube пролетел мимо астероида, чтобы сделать серию фотографий, предоставив исследователям возможность наблюдения за первой в мире демонстрацией отклонения астероида.
Влияние «кучи обломков»
После анализа изображений LICIACube ученые NASA и ASI сообщают в журнале The Planetary Science Journal, что в результате столкновения с астероидом вылетело примерно 35,3 млн фунтов (16 млн кг) пыли и камней, уточнив предварительные оценки, основанные на данных наземных и космических.
Хотя отлетевшие от астероида обломки составляли менее 0,5 % его общей массы, они все равно были в 30 000 раз больше массы космического аппарата. Влияние обломков на траекторию Диморфоса было драматичным: вскоре после столкновения команда DART определила, что летучие обломки придали Диморфосу импульс, в несколько раз сильнее удара самого космического аппарата.
Важным выводом из миссии DART является то, что небольшой легкий космический аппарат может кардинально изменить траекторию астероида, похожего по размеру и составу на Диморфос, астероида типа «куча обломков» — то есть рыхлое, пористое скопление скальных материалов, слабо связанных между собой силой тяжести.
«Мы предполагаем, что многие приближающиеся к Земле астероиды имеют структуру, похожую на структуру Диморфоса, — сказал Дэйв Гленар, планетолог из Университета Мэриленда в округе Балтимор, принимавший участие в исследовании. — Поэтому этот дополнительный толчок от облака обломков является чрезвычайно важным фактором, который следует учитывать при создании будущих космических аппаратов для отклонения астероидов от Земли».
Смена орбиты Диморфа
NASA выбрала Диморфа, который не представляет угрозы для Земли, как цель миссии из-за его связи с другим, большим астероидом по имени Дидим. Диморф вращается вокруг Дидима в двойной астероидной системе, подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли. Важно, что положение пара по отношению к Земле позволило астрономам измерить продолжительность орбиты Луны до и после столкновения.
Наземные и космические наблюдения показали, что DART сократил орбиту Диморфа на 33 минуты. Но эти наблюдения на большом расстоянии, сделанные с расстояния 6,8 млн миль (10,9 млн км), были слишком удалены, чтобы поддержать детальное исследование обломков от удара. Это была задача LICIACube.
Исследование облака обломков на изображении
Исследовательская группа изучила серию из 18 изображений LICIAcube. Первые изображения в последовательности показывали прямой подход к LICIACube. С этого угла облако было ярко освещено прямым солнечным светом. Когда космический аппарат пролетал мимо астероида, его камера возвращалась, чтобы облако оставалось в поле зрения.
Когда LICIACube оглянулся на астероид, солнечный свет проникал сквозь плотное облако обломков, и яркость шлейфа угасла. Это свидетельствовало о том, что шлейф состоял преимущественно из больших частиц — диаметром около миллиметра или больше, — отражающих меньше света, чем мелкие пылевые зерна.
Скрытый материал в плотном облаке
Поскольку внутренние части облака были настолько плотными, что полностью закрывали обзор, ученые использовали модели для оценки количества скрываемых от взгляда частиц. Данные о других астероидах, состоящих из обломков, включая фрагменты Бенну, доставлены на Землю в 2023 году космическим аппаратом OSIRIS-REx NASA, а также лабораторные эксперименты помогли уточнить оценку.
«Мы подсчитали, что этот скрытый материал составлял почти 45 % от общей массы облака», — сказал Тимоти Стаббс, участвовавший в исследовании планетолог из NASA.
Хотя DART продемонстрировал, что столкновение с космическим аппаратом на большой скорости может изменить траекторию астероида, Стаббс и его коллеги отмечают, что различные типы астероидов, например состоящие из более прочного, более плотного материала, могут по-разному реагировать на удар, подобный DART.
По материалам: phys.org
