Новые научные результаты показали, что когда космический аппарат миссии DART намеренно столкнулся с астероидом Диморф в сентябре 2022 года, это изменило не только движение самого спутника вокруг более крупного астероида Дидим. Удар также слегка изменил орбиту всей астероидной системы вокруг Солнца.
Астероиды Дидим и Диморф связаны гравитацией и образуют двойную систему. Они вращаются друг вокруг друга вокруг общего центра масс, поэтому изменение движения одного тела влияет и на другое. Как показало исследование, опубликованное в журнале Science Advances, наблюдения за движением системы показали, что ее орбитальный период вокруг Солнца, составляющий около 770 дней, после удара космического аппарата изменился на доли секунды.
Это первый случай в истории, когда созданный человеком объект измеримо изменил траекторию небесного тела вокруг Солнца.
«Это очень небольшое изменение орбиты, но со временем даже крошечное отклонение может привести к значительной дефлексии», — отметил ведущий специалист NASA по малым телам Солнечной системы Томас Статлер. По его словам, точные измерения команды ученых подтверждают, что кинетический удар может стать эффективной технологией для защиты Земли от потенциально опасных астероидов. Кроме того, результаты показывают, что в случае двойного астероида достаточно изменить траекторию одного из объектов системы.
Мощный удар и облако обломков
Когда аппарат DART столкнулся с Диморфом, удар выбросил в космос огромное облако каменных обломков и изменил форму астероида диаметром около 170 метров. Эти обломки унесли с собой дополнительный импульс, создав эффект, который ученые называют коэффициентом усиления импульса. Чем больше материала выбрасывается после удара, тем сильнее отклонение астероида.
Новое исследование показывает, что этот коэффициент для удара DART составил примерно 2. Это означает, что выброс обломков фактически удвоил эффект от столкновения космического аппарата. Предыдущие исследования уже показали, что орбитальный период Диморфа вокруг Дидима, составлявший около 12 часов, сократился на 33 минуты.
Теперь ученые выяснили, что столкновение выбросило из двойной системы столько материала, что орбитальный период всей системы вокруг Солнца изменился примерно на 0,15 секунды. «Изменение орбитальной скорости системы составило около 11,7 микрон в секунду, или примерно 4,3 сантиметра в час», — пояснил ведущий автор исследования Рахил Макадия из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. По словам ученого, со временем даже столь небольшое изменение движения астероида может сыграть решающую роль и определить, столкнется ли потенциально опасный объект с Землей или пройдет мимо.
Значение для планетарной защиты
Хотя астероид Дидим не находился на траектории столкновения с Землей и миссия DART не могла направить его на такую траекторию, полученные результаты демонстрируют, какую роль космические аппараты — так называемые кинетические ударники — могут сыграть в будущем при защите планеты.
Ключевым фактором является раннее обнаружение потенциально опасных астероидов, чтобы у человечества было достаточно времени для отправки космического аппарата, способного изменить их траекторию.
Для решения этой задачи NASA разрабатывает новую миссию NEO Surveyor. Этот космический телескоп следующего поколения будет специально предназначен для задач планетарной защиты.
Аппарат будет искать трудные для обнаружения околоземные объекты — например, темные астероиды и кометы, которые плохо отражают видимый свет.
Как ученые измерили изменение орбиты
Чтобы доказать, что удар DART повлиял на всю систему, ученым необходимо было чрезвычайно точно измерить орбиту Дидима вокруг Солнца. Помимо радиолокационных и других наземных наблюдений, исследователи использовали метод звездных покрытий. Он заключается в наблюдении момента, когда астероид проходит точно перед звездой и на долю секунды перекрывает ее свет. Этот метод позволяет с высокой точностью определить скорость, форму и положение астероида.
Наблюдения звездных покрытий крайне сложны: астрономы должны находиться в точном месте и в точное время, часто размещая несколько наблюдательных пунктов на расстоянии десятков километров друг от друга. В проекте участвовали десятки добровольных астрономов по всему миру. В период с октября 2022 года по март 2025 года они зафиксировали 22 звездных покрытия.
«Эти наблюдения стали ключевыми для расчета того, как миссия DART изменила орбиту Дидима», — отметил исследователь Лаборатории реактивного движения NASA Стив Чесли.
Новые данные о строении астероидов
Изучение движения системы также позволило ученым уточнить плотность обоих астероидов. Оказалось, что Диморф немного менее плотный, чем предполагалось ранее.
Это подтверждает гипотезу о том, что он сформировался из каменных обломков, выброшенных с быстро вращающегося Дидима. Со временем этот материал снова собрался в единое тело, сформировав так называемый астероид типа «груда щебня» (rubble pile).
Миссия DART стала первым в истории экспериментом, в ходе которого человечество намеренно изменило движение небесного тела.
