Что происходит, когда дротик попадает в яблочко? В игре среди любителей это отправляет всех домой. Но профессиональные игроки захотят проанализировать бросок, чтобы подготовиться к повторному выстрелу.
В данном случае этот дротик - двойной астероид НАСА (DART), космический аппарат, который в ноябре прошлого года врезался в астероид Диморфос в надежде перенаправить его курс. 2 марта квинтет статей в журнале Nature подтвердил то, о чем уже догадывались диспетчеры DART: столкновение миссии прошло с большим успехом.
Но DART не будет последней человеческой миссией, посетившей Диморфос или более крупный астероид, вокруг которого он вращается, Дидимос. Вскоре по следам DART отправится аппарат Hera Европейского космического агентства, который оценит его последствия гораздо более детально, чем это удалось ученым с помощью комбинации приборов с Земли и собственных датчиков миссии DART.
Теперь отправление "Геры" запланировано на октябрь 2024 года, она должна взлететь с мыса Канаверал на крыльях ракеты SpaceX Falcon 9. Согласно текущему маршруту миссии, она прибудет на Диморфос и Дидимос в конце 2026 года, где проведет около шести месяцев, осматривая достопримечательности. Затем, если позволят условия, "Гера" - зонд размером с автомобиль, оснащенный большой радиоантенной и парой солнечных батарей, - попытается совершить полноценную посадку на Дидимос.
Hera также будет нести двух пассажиров: пару аппаратов CubeSat, названных Milani и Juventas. Milani будет изучать внешнюю поверхность астероидов, а Juventas - внутреннюю. С помощью трех космических аппаратов ученые смогут получить три различных вида места падения на Диморфосе. Главная цель миссии - пройти по следам DART и понять, какие повреждения оставил первый удар человечества по астероиду.
Благодаря разрушенным камерам DART, его спутнику LICIACube и телескопам, наблюдающим с Земли и с орбиты, мы уже знаем довольно много об испытании планетарной защиты. Мы можем видеть орбиту Диморфоса, как до, так и после удара DART; мы знаем, что DART изменил ее, приблизив Диморфос к Дидимосу и сократив его орбитальный период; и мы можем определить место на поверхности астероида, куда ударил DART, вплоть до участка размером с торговый автомат.
Но мы еще многого не знаем - самое главное, массу Диморфоса до и после его проникновения. Ученые не могут рассчитать это измерение с Земли, но приборы "Геры" будут иметь такую возможность. Не зная массы, мы не сможем понять, почему именно удар DART вытолкнул Диморфос на новую орбиту.
"Мы хотим точно определить, сколько импульса было передано Диморфосу", - говорит Патрик Мишель, астроном из Лазурной обсерватории во Франции и главный исследователь миссии Hera.
Гера также может рассказать нам, какие косметические шрамы оставил DART после столкновения. Возможно, что ударная волна просто оставила кратер, или же она сильно встряхнула астероид, изменив значительную часть его внешнего облика. "Многие из нас задаются вопросом, какую часть поверхности мы сможем распознать", - говорит Энди Ченг, астроном из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса, который работал над DART.
Проблема в том, что пока люди не отправят наблюдателя на астероид, мы не знаем, что ждет нас на его поверхности, говорит Мишель. Внешний вид астероида сейчас зависит от того, как выглядела внутренняя часть Диморфоса, когда DART врезался в него. Если космический аппарат резко изменил форму астероида, то это признак того, что внутренности объекта слабо держались вместе. И сейчас "мы не имеем ни малейшего представления о том, что происходит внутри", - говорит Терик Дейли, астроном из Лаборатории перспективной физики Джона Хопкинса и член команды DART. Гера" вместе с радарным аппаратом "Ювентас" попытается провести сканирование под скалистой поверхностью.
Hera будет оснащен автоматизированной системой наведения, навигации и управления, что позволит ему безопасно перемещаться по системе двойного астероида, схожей по функциям с самоуправляемым автомобилем. На его корпусе размером с письменный стол будут размещены приборы, включая оптическую камеру для съемки астероидов, дополненную тепловыми и спектральными изображениями, а также лазерный альтиметр для картографирования поверхности. Научное бюро ЕКАКонечно, Гера не сможет наблюдать за всем. Многие астрономы сосредоточились на эжектировании Диморфоса - материале, выброшенном из астероида при ударе DART, чтобы понять, как именно удар подтолкнул астероид. К моменту прибытия Геры, по крайней мере, через четыре года после столкновения, большая часть эжекта уже рассеется.
Тем не менее, знание о внутренностях астероида может помочь астрономам понять, откуда взялся этот выброс и что произойдет, если мы снова пересечемся с космическим камнем. "Например, в будущем, если нам придется использовать эту технику для отвлечения какого-нибудь астероида, мы сможем сделать более точный прогноз [попадания в него]", - говорит Цзянь-Ян Ли, астроном из Университета штата Пенсильвания, работавший над DART.
Есть и другие причины, по которым Диморфос может выглядеть по-другому в 2026 году. Подобно тому, как Луна притягивает и толкает приливы и отливы вокруг океанов Земли, гравитация Дидимоса может играть с его меньшим спутником. Ученые считают возможным, что эти силы могут заставить Диморфос колебаться на своей орбите. Но, опять же, они не смогут наблюдать ничего из этого до тех пор, пока Гера не подойдет к нему вплотную.
По мере продвижения миссии они, по крайней мере, смогут установить базовую линию. Мишель говорит, что астрономы на Земле могут смоделировать многие из возможных будущих орбит Диморфоса на своих компьютерах. "Это не проблема, что мы прибудем на четыре года позже", - говорит Мишель. "У нас есть инструменты, чтобы понять, эволюционировало ли что-то".
Данные, полученные в результате столкновения DART и глаза Геры, безусловно, помогут астрономам понять астероиды в их состоянии до и после столкновения. Но они также помогут нам предотвратить призрак смерти сверху. Люди давно опасаются уничтожения из космоса, как динозавры, и с помощью DART планетарная защита - наука о пресечении этого страха - сделала свой первый шаг к реальным стратегиям.
Трудно сказать, когда нам понадобится способность отклонить космический камень; прогнозы астрономов показывают, что в следующем столетии мимо Земли не пролетит объект размером более километра. Но, по словам Мишеля, космические агентства не идентифицировали 60 процентов пролетающих мимо объектов длиной не менее 40 метров, достаточно крупных, чтобы разрушить регион или небольшую страну.
"Мы знаем, что в конечном итоге такое столкновение [с Землей] произойдет снова", - говорит Мишель, - "и мы не можем импровизировать".