Миссия DART изменила орбиту астероида сильнее, чем ожидалось: новое открытие NASA

В 2022 году миссия NASA по тестированию двойного перенаправления астероидов (DART) намеренно врезалась в астероид Диморф, который вращается вокруг более крупного астероида под названием Дидим. Теперь ученые подтвердили, что DART не только изменил орбиту Диморфа вокруг его двойного компаньона, но и повлиял на орбиту всей бинарной системы вокруг Солнца.

"Изменение орбитальной скорости бинарной системы составило около 11,7 микрона в секунду, или 1,7 дюйма в час", — сообщил Рахил Макадия из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн. "Со временем такое небольшое изменение в движении астероида может стать решающим фактором между столкновением опасного объекта с нашей планетой и его пролетом мимо".

Целью DART было проверить, сможет ли кинетический ударник (в данном случае сам космический аппарат) отклонить астероид и доказать, что если астероид аналогичного размера окажется на траектории столкновения с Землей, мы сможем сбить его с курса.

Система двойного астероида Дидим-Диморф была идеальным полигоном для этого эксперимента. Дидим — более крупный астероид диаметром около 850 метров, а меньший 170-метровый Диморф вращается вокруг него. Поскольку астрономы ранее точно измерили орбитальный период и радиус Диморфа, любое отклонение, вызванное ударом, также можно было легко зафиксировать. Кроме того, гравитационная связь Диморфа с Дидимом исключала риск того, что удар случайно направит его к Земле.

Столкновение DART произошло 26 сентября 2022 года на скорости 6,6 км/с. Удар изменил траекторию Диморфа настолько, что его орбитальный период вокруг Дидима сократился с 11 часов 55 минут до 11 часов 23 минут. До столкновения целью было уменьшить период минимум на 73 секунды, что делает миссию колоссальным успехом.

Новый анализ данных, проведенный под руководством Макадии и Стива Чесл из Лаборатории реактивного движения NASA, показал, что усилия DART по сдвигу Диморфа получили дополнительную поддержку от облака обломков (выбросов), которое зонд выбросил в космос при ударе.

Когда это облако выбросов устремилось прочь от Диморфа, оно унесло с собой и часть импульса. А поскольку импульс всегда сохраняется, это придало Диморфу дополнительное ускорение. Ученые называют этот эффект "коэффициентом усиления импульса". В случае с Диморфом и ударом DART этот коэффициент был равен двум. Это означает, что потеря выбросов удвоила силу толчка, переданного Диморфу.

Поскольку Дидим и Диморф связаны невидимыми гравитационными узами, этот дополнительный толчок слегка изменил траекторию движения обоих тел по орбите вокруг Солнца, сместив их орбитальный период на 0,15 секунды.

Звучит это незначительно, но, как намекает Макадия, этого было бы достаточно, чтобы увести опасный астероид от Земли (при условии, что он будет обнаружен заблаговременно). С этой целью NASA планирует запустить новый космический телескоп под названием NEO Surveyor после сентября 2027 года. Его миссия — найти как можно больше еще неоткрытых астероидов, сближающихся с Землей.

Определение изменения орбиты системы Дидим-Диморф стало настоящим трудом, особенно для 49 астрономов-любителей, которые отправились в отдаленные уголки Земли в поисках звездных покрытий.

Звездное покрытие — это явление, когда объект проходит перед звездой с нашей точки обзора. Когда астероид покрывает звезду, мы можем узнать его форму, размер, положение и траекторию. Наблюдать за ними сложно: их видно только с определенных узких полос на поверхности Земли. Однако благодаря астрономам-любителям, которые с октября 2022 по март 2025 года путешествовали по миру, чтобы заснять 22 звездных покрытия системой Дидим-Диморф, команда Макадии и Чесла смогла рассчитать изменение орбиты бинарной системы вокруг Солнца.

"В сочетании с многолетними наземными наблюдениями эти данные о покрытиях стали ключом к пониманию того, как DART изменил орбиту Дидима", — сказал Чесл. "Эта работа сильно зависит от погоды и часто требует поездок в отдаленные районы без гарантии успеха. Этот результат был бы невозможен без самоотверженности десятков добровольных наблюдателей со всего мира".

На основе орбитальных изменений также удалось рассчитать плотность двух астероидов. Плотность Дидима составила 2600 кг на кубический метр, в то время как Диморф оказался менее плотным, чем считалось ранее — всего 1540 кг на кубический метр, что делает его рыхлой "кучей обломков". Это подтверждает гипотезу о том, что Диморф сформировался из материала, когда-то отделившегося от Дидима.

Эти последние данные миссии DART были опубликованы 6 марта в журнале Science Advances.