Холодильник вместо Брюса Уиллиса: Земля бьет первой

Вопреки сценарию фильма «Армагеддон», человечество не ждет до последнего момента перед падением астероида. Наоборот, Земля собирается первой атаковать ни в чем не повинный и безвредный астероид, чтобы потренироваться в отклонении потенциально опасных небесных тел. Миссия NASA и Европейского космического агентства находится в разработке, но уже известно, что она будет состоять сразу из нескольких аппаратов — кроме непосредственно «боеголовки» DART в полет отправится аппарат Hera, который совсем недавно обзавелся компаньонами — кубсатами APEX и Juventas.

Момент столкновения в представлении художника, изображение ЕКА

Редкая цель

На анимации другой астероид (185851) 2000 DP107, но Дидим с компаньоном выглядят похоже, видео ЕКА

Между Землей и поясом астероидов движется по орбите достаточно редкая штука — двойная астероидная система. Ее образуют (65803) Дидим диаметром 800 метров и маленький 150-метровый S/2003 (65803) 1 с неофициальным названием «Didymoon» («Дидилуна»). В перицентре астероиды приближаются к Солнцу до 1,013 астрономической единицы, а в апоцентре уходят дальше Марса, в пояс астероидов, до 2,27 а.е.

Изображение Rinby/Wikimedia Commons

Астероиды отнесены к потенциально опасным, но не представляют непосредственной угрозы. В 2003 они пролетели мимо нас примерно в 19 раз дальше Луны, и следующее сближение ожидается в 2123 году. Во время сближения 2003 года астероиды исследовали радаром и, совместив его данные с фотометрическими (яркость в оптическом диапазоне), получили вот такое изображение.

Изображение ЕКА

В 2015 году NASA и ЕКА решили совместно провести эксперимент с изменением орбиты астероида. Проект назвали AIDA, но в 2016 году дороги агентств разошлись, и миссия разделилась на две — непосредственно импактор NASA DART и исследовательский аппарат ЕКА Hera с составляющими ему компанию кубсатами.

DART

DART, изображение NASA

Конструкция аппарата еще может претерпеть изменения, но, поскольку DART представляет из себя кинетическую боеголовку, сложной научной аппаратуры на нем не будет. В то же время, миссия параллельно основной задаче протестирует в полете новые технологии. Первая — ксеноновый электрореактивный двигатель NEXT-C, который является улучшенным двигателем межпланетной станции Dawn и должен будет поступить в коммерческую продажу. Вторая — новые рулонные солнечные панели ROSA. Это не первые разворачивающиеся из рулона солнечные панели, но, например, вариант для телескопа «Хаббл» оказался не особо удачным, и его меняли на жесткие. Здесь же обещают улучшение и компактности и эффективности. Панели ROSA успешно испытали на МКС в 2017.

В свернутом состоянии

И развернутом. Фото NASA

Холодильник из названия публикации связан с размерами аппарата — в высоту он 2,4 метра, а с развернутыми панелями ширина вырастет до 12,5 метров.

Ракета-носитель под DART пока что не определена. Стартовое окно открыто с декабря 2020 по май 2021, и предполагается, что он полетит вместе с коммерческой или военной полезной нагрузкой на геостационарную орбиту. Там DART включит свой двигатель и начнет долгую процедуру разгона к Дидиму.

Схема NASA

К цели, Дидилуне, DART должен приблизиться 7 октября 2022. Скорость относительно астероида в момент столкновения составит 6 км/с, и орбита Дидилуны изменится на 1%, достаточно, чтобы это зафиксировали наземные телескопы. А вот компаньонов от Европейского космического агентства в этот момент около орбиты по сегодняшним планам не ожидается, и в этом состоит главная печаль миссии. Дело в том, что Hera должна стартовать в 2023, а до астероида доберется только в 2026. Уже есть предложение отложить старт DART, чтобы редкое и интересное событие обстрела астероида было зафиксировано непосредственными свидетелями.

Анимация ЕКА

Гера и компания

Анимация ЕКА

Аппарат Hera (Гера, древнегреческая покровительница брака) выполнен сравнительно простым с фиксированными антенной большого усиления и солнечными панелями. В качестве топлива используются стандартные гептил и амил в четырех шестидесятилитровых баках и гелий для наддува. Станция будет весить примерно 420 кг, из которых топливо будет составлять 290 кг, и должна будет отправиться в полет на еще не законченной ракете-носителе Ariane 6.

Научных приборов на «Гере» будет четыре. В видимом диапазоне Visual Imaging System (VIS) будет фотографировать астероид, а работающий в инфракрасном диапазоне The thermal imager's (TIRI) сможет определять свойства поверхности — голая ли это скала, песок или пыль. Также именно TIRI сможет показать нам результат попадания вот в таком виде:

Гипотетический вид кратера в ИК-диапазоне, изображение ЕКА

Также на зонде будут стоят два радара — высокой и низкой частоты. ВЧ радар сможет заглянуть до глубины 10 метров и определить структуру поверхности с разрешением до 0,2 м, а НЧ радар будет способен просвечивать астероид насквозь и узнать его структуру с разрешением 30 м.

Кроме научных приборов на «Гере» будет инженерный эксперимент — радиоканал дополнит лазерный передатчик Optel-D, который позволит проверить возможность лазерной связи на межпланетных расстояниях.

Ну и, наконец, в конструкции предусмотрены места для посадочного аппарата MASCOT-2 (первый высадил на астероид Рюгу зонд «Хаябуса-2» осенью прошлого года) и двух кубсатов форм-фактора 6U. Осенью 2018 ЕКА начало выбирать наиболее интересные варианты и в начале января сообщило ^[1], что определилось с финалистами.

APEX, изображение ЕКА

Первым стал Asteroid Prospection Explorer, APEX («Астероидный геологоразведчик»). Его главными научными приборами будут спектрометр для определения состава поверхности и магнитометр. Они отлично дополнят научные приборы «Геры» и вместе с ними позволят собрать данные и о составе, и о структуре астероида. На спутнике будут также оптическая навигационная система, лидар и двигатели, что позволит ему не только фотографировать поверхность с очень близкого расстояния, не рискуя «Герой», но и совершить посадку.

Juventas, изображение ЕКА

Второй аппарат — Juventas, который планируют оснастить гравитометром и низкочастотным радаром. Вместе с «Герой» он сможет проводить эксперименты в радиодиапазоне. Его существование тоже должно будет закончиться мягкой посадкой и работой на поверхности одного из астероидов.

Заключение

С точки зрения небесной механики, идея отклонить астероид контролируемым ударом абсолютно разумная — для астероидов группы Аполлонов, с перицентром в районе Земли, небольшое ускорение от столкновения с земным аппаратом в апоцентре (самой дальней от Солнца точке орбиты) приведет к тому, что астероид уже никогда не сблизится с Землей на опасное расстояние. А с современными телескопами мы достаточно хорошо знаем о потенциально опасных околоземных объектах (больше 140 метров, пересекает орбиту Земли) и можем предсказывать их траектории на десятки лет вперед. Небесные тела размера Челябинского метеорита (примерно 20 метров), правда, сегодняшними средствами заранее обнаружить гораздо сложнее, но и опасность от них меньше.

Также нельзя не порадоваться тому, что кубсаты становятся постоянными спутниками больших аппаратов — они позволяют собирать ^[2] больше научных данных на новом уровне, и ими легче рисковать.

Автор: lozga

Источник ^[3]