Международная группа исследователей под руководством Элоя Пенья-Асенсио из Миланского политехнического института провела исследование долгосрочных последствий миссии НАСА DART (Double Asteroid Redirection Test), изучая судьбу обломков, образовавшихся в результате столкновения с астероидом Диморфос в сентябре 2022 года.
Исследование основано на данных, собранных спутником LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids), построенным компанией Argotec и запущенным за 10 дней до падения DART, который задокументировал это событие и предоставил важнейшую информацию о начальных условиях выброшенного материала.
Начиная с наблюдений LICIACube, команда провела динамическое моделирование более чем 3 миллионов частиц размером от 10 сантиметров до 30 микрометров и скоростью до 500 м/с. Моделирование проводилось на суперкомпьютерах в Центре навигации и вспомогательной информации НАСА (NAIF), которые проследили траектории движения этого космического мусора в течение 100 лет.
Исследователи обнаружили, что некоторые частицы могут достичь Марса примерно за 13 лет, а Земли — всего за 7 лет, в зависимости от их начальной скорости. Команда рассчитала орбитальные характеристики и направления прибытия этих потенциальных «диморфидов», предоставив астрономам инструменты, необходимые для их идентификации в ближайшие десятилетия.
Миссия DART и ее последствия
Миссия DART, запущенная НАСА 24 ноября 2021 года, стала историческим моментом для планетарной обороны. 26 сентября 2022 года зонд успешно столкнулся с Диморфосом, небольшим спутником астероида Дидимос, продемонстрировав возможность применения метода кинетического удара для отклонения потенциально опасных астероидов.
Основной целью DART было изменение орбиты Диморфоса вокруг Дидимоса, что позволило проверить способность человечества изменять траекторию астероида в случае необходимости. В результате столкновения орбитальный период Диморфоса сократился примерно на 32 минуты.
Однако последствия этого столкновения не ограничились простым изменением орбиты. В результате столкновения образовалось значительное количество обломков, выброшенных в космос на различных скоростях. Эти обломки дают ценную информацию не только о составе и структуре Диморфоса, но и о физике высокоскоростных столкновений в космосе.
Приближающиеся обломки
Исследование, проведенное Пенья-Асенсио и его коллегами, показало особенно интересные результаты относительно судьбы обломков, образовавшихся в результате столкновения с DART. Моделирование показало, что частицы, выброшенные со скоростью менее 500 м/с, могут достичь Марса примерно за 13 лет. Что еще более удивительно, частицы, выброшенные со скоростью более 1,5 км/с, могут достичь Земли всего за 7 лет.
Исследователи также выявили определенные закономерности в распределении обломков. Например, материал, который мог достичь Марса, был запущен преимущественно из северной области места падения на Диморфосе. В отличие от этого, обломки, направляющиеся в систему Земля-Луна, имеют тенденцию исходить из юго-западного региона места падения.
Размер частиц играет тонкую, но значительную роль в их судьбе: более крупные частицы имеют немного больше шансов достичь Марса, в то время как более мелкие, как правило, предпочитают систему Земля-Луна. Этот эффект может иметь последствия для будущих миссий по сбору образцов астероидов.
Еще одно интересное открытие касается времени прибытия обломков. Моделирование показывает, что процесс доставки обломков определяется синодическими периодами, причем регулярные «скачки» совпадают с орбитальными периодами соответствующих небесных тел.
Наконец, исследователи предоставили подробную информацию об орбитальных характеристиках и направлениях прибытия (называемых радиантами) этих потенциальных метеоров, созданных DART. Эти данные будут иметь решающее значение для будущих наблюдательных кампаний и позволят астрономам идентифицировать и отслеживать эти уникальные метеоры.
Опасность? Нет, возможность
Важно подчеркнуть, что обломки DART не представляют опасности для Земли или Марса. Частицы, которые могут достичь Земли, слишком малы, чтобы представлять угрозу. Как объясняет Пенья-Асенсио:
Если эти выброшенные фрагменты Диморфоса достигнут Земли, они не будут представлять никакой опасности. Их малый размер и высокая скорость приведут к тому, что они распадутся в атмосфере, оставив в небе яркий след.
Вместо опасности эти обломки дадут возможность наблюдать первый в истории человечества «рукотворный» метеоритный дождь. Поэтому кампании по наблюдению за метеорами в ближайшие десятилетия будут иметь решающее значение для определения того, действительно ли DART создал этот новый метеорный поток, который исследователи уже окрестили «Диморфидами».
Кроме того, будущие миссии к Марсу смогут наблюдать марсианские метеоры, образованные фрагментами Диморфоса, сгорающими в его атмосфере. Эти наблюдения могут дать ценную информацию о составе астероидов и атмосферных процессах на Марсе.
Тем временем Европейское космическое агентство (ЕКА) завершает подготовку к миссии Hera, которая отправится в октябре 2024 года на корабле SpaceX Falcon 9 и достигнет системы Дидимос — Диморфос в 2026 году, чтобы провести детальное исследование после столкновения. Hera изучит кратер, оставленный DART, точно измерит массу Диморфоса и проанализирует состав его поверхности.
Исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science Journal, доступно в виде препринт-версии .