NASA išbando naują asteroidų gynybos sistemą DART


Nežiūrėk žemyn. Kai NASA kitą savaitę ruošiasi išbandyti savo planetos gynybos gebėjimus, smogdama erdvėlaiviu į asteroidą, agentūra tyliai tiria planus sukurti kosminį teleskopą, kuris aptiktų pavojingas kosmines uolienas susidūrimo su Žeme trasoje.

Rugsėjo 26 d. NASA Dvigubo asteroido nukreipimo testas (DART) erdvėlaivis įskris į asteroidą Dimorphos maždaug 6,8 mln. mylių nuo Žemės 14 000 mylių per valandą. The 325 milijonų dolerių misija – kuris nusiųs 1 325 svarų sveriantį erdvėlaivį į maždaug per pusę kruizinio laivo dydžio uolą – yra pirmasis bandymas nustatyti, ar žmonija gali pajudinti būsimą asteroidą, skriejantį mūsų keliu.

Tačiau tokių galimybių naudojimas yra ribotas, jei niekas Žemėje nežino, kad toks susidūrimas gali būti neišvengiamas.

„Tai yra bandymų ir klaidų eksperimentas klasikine prasme. Ir svarbus“, – apie DART misiją sakė MIT asteroidų ekspertas Richardas Binzelis. „Ironiška yra tai, kad šis eksperimentas vyksta, kai mes užmerkiame akis į asteroidus, apie kuriuos mes nežinome.

NASA kovo mėn. sumažino 170 milijonų JAV dolerių biudžetą naujam infraraudonųjų spindulių kosminiam teleskopui Near-Earth Object (NEO) Surveyor, skirtą rasti „miesto griovimo“ dydžio asteroidus, skraidančius netoli Žemės. Šis sprendimas sukrėtė astronomus, nes vienas Kongresas jau seniai nerimavo dėl smūgio grėsmės – susirūpinimą sustiprino Nacionalinės mokslų akademijos įspėjimai per pastaruosius kelerius metus.

Esmė ta, kad 2005 m. Kongresas nurodė NASA iki 2020 m. surasti 90 procentų pavojingų kosminių uolienų, kurių plotis yra bent 460 pėdų. Nuo to laiko kosminiai ir antžeminiai teleskopai aptiko tik 40 procentų jų. Be NEO Surveyor, kuris yra daug pajėgesnis už dabartinius geodezininkus, ši spraga užtruks dar tris dešimtmečius.

Nors filmas „Nežiūrėk aukštyn“ satyrizuotų politikų, ignoruojančių planetą žudančią kometą, tikras susirūpinimas yra kosminės uolienos, kurios yra mažesnės, bet vis tiek pakankamai didelės, kad sunaikinti miestą ar regioną. Mažiau nei 1000 „potencialiai pavojingų asteroidų“ per kilometrą (0,62 mylios) ar platesni – pakankamai dideli, kad susidūrimo sukeltų žemyninį ar planetinį poveikį – skrieja netoli Žemės, ir nė vienas jų skrieja mūsų planetos trajektorijoje. Vietoj to, nežinomi vidutinio dydžio, maždaug Dimorphos dydžio, yra tikras susirūpinimas. „Šansai yra, kad nieko neatsitiks, bet sėkmė nėra planas“, – sakė Binzelis. (Tiesiog perspektyvos požiūriu, toks asteroidas kaip Dimorphos, atsitrenkęs į Žemę tipine 1 iš 12 000 metų trajektorija, paliktų mylios pločio ir 1150 pėdų gylio kraterį. įdomus ir baisus smūgio simuliatorius iš Purdue universiteto ir Londono imperatoriškojo koledžo.)

Kitą savaitę, netrukus po to, kai DART pateks į Dimorphos, „NEO Surveyor“ veiks jo preliminaraus projekto apžvalga NASA būstinėje. tai svarbus paskutinis žingsnis prieš pradedant statyti erdvėlaivį. Atstovų rūmai ir Senatas pasiūlė 26 milijardų dolerių biudžetas NASA 2023 m., atidedant apie 90 mln NEO Surveyor finansavimas– daugiau, nei kosmoso agentūra prašė šių metų pradžioje, bet vis tiek tik maždaug pusė pradinio projekto biudžeto.

Anot NASA, planuotas NEO Surveyor startas bus perkeltas į 2028 m. ar vėliau. Tačiau kai kurie stebėtojai baiminasi, kad šių metų biudžeto sumažinimas rodo, kad jis niekada nebus pradėtas.

„Akivaizdu, kad buvo galima lengvai pasiūlyti jį atšaukti, tiesa? Nes funkcionaliai tai beveik tai, ką jie daro“, – sakė Planetų draugijos vyresnioji kosmoso politikos patarėja Casey Dreier. Jis pavadino NASA pradinį pasiūlytą NEO Surveyor sumažinimą kovo mėnesį „katastrofišku“, nes erdvėlaivio kūrimas, paleidimas ir valdymas yra daug metų trunkantis darbas. Peržiūrėtas biudžetas atstumia rangovus ir dizainerius, o ilgainiui padidina išlaidas – NASA kartojo kelis dešimtmečius tokius didelius projektus kaip James Web Space Telescope, kuris buvo paleistas metais vėluodamas ir milijardais dolerių viršijo biudžetą.

„Negalite tiesiog nueiti į parduotuvę su NASA kreditine kortele ir iš lentynos pasirinkti NEO Surveyor. Tai neveikia taip. Jiems projektuoti ir pastatyti prireikia metų ir metų“, – sakė Dreier.

Tuo tarpu dramatiškai apkarpytas biudžetas verčia mokslininkus ir inžinierius, dirbančius su projektu, sunkiai rinktis.

„Turime imtis reikiamų veiksmų, kad atitiktume mums suteiktą biudžeto profilį“, – sakė NEO Surveyor vyriausioji tyrėja Amy Mainzer iš Arizonos universiteto. „Mes išvalome vonioje kai kuriuos didelius dalykus“, – sakė ji, pavyzdžiui, didelius erdvėlaivio gabalus ir jo mokslinius instrumentus. „Turime užtikrinti, kad iki metų pabaigos nepritrūktume pinigų.

NASA gynė sprendimą sumažinti NEO Surveyor finansavimą, nes tai lėmė būtinybė teikti pirmenybę kitoms misijoms, nukreiptoms į Marsą ir Saulės sistemos asteroidų juostą. Abi šios paskirties vietos turi siaurus orbitinius „langus“, kuriuose jų orientacija į Žemę leidžia paleisti.

„NASA rimtai žiūri į planetų gynybą, o Planetų gynybos koordinavimo biuras buvo įkurtas 2016 m., kad valdytų mūsų didėjančias pastangas šioje svarbioje srityje“, – sakoma agentūros pranešime „Grid“. „NASA kuo anksčiau paleis „NEO Surveyor“, – sakoma pareiškime.

Čeliabinsko ugnies kamuolys

2013 metų vasario 15 dieną astronomai ramiai laukė maždaug per pusę futbolo aikštės dydžio asteroido, vadinamo 2012 m. DA14, nuvažiuoti 17 200 mylių virš Antarktidos artimu, bet nekenksmingu siūbavimu pro Žemę. Būtent taip ir atsitiko, bet niekam tai nerūpėjo.

Taip yra todėl, kad tą pačią dieną – santakoje su apskaičiuotais šansais 1 iš 100 mln — astronomai taip pat turėjo paskubomis atsakyti į klausimus apie meteorą, sklindantį virš Rusijos, keliantį paniką, išdaužančius langus ir sužeidė šimtus žmonių (viskas netiesiogiai), nes jis sprogo maždaug 440 kilotonų trotilo jėga į pietus nuo Čeliabinsko, Rusijoje. „Čeliabinsko įvykis buvo nepaprastai didelis ugnies kamuolys, energingiausias įvykis, pripažintas nuo 1908 m. Tunguskos sprogimo Rusijos Sibire“, – padarė išvadą. NASA analizė.

„Čeliabinsko ugnies kamuolys“ yra nuostabus tai, kad du pro Žemę praėję objektai buvo visiškai nesusiję kosminiai akmenys, sakė Binzelis. Vienas atkeliavo iš pietų pusrutulio, o kitas – iš šiaurės. Vienu metu vykstantys jų vizitai į Žemę tą pačią dieną sukelia nerimo jausmą dėl šiaip raminamų asteroidų smūgių tikimybių: manoma, kad miesto griuvimo dydžio asteroidas į Žemę atsitrenkia, pavyzdžiui, maždaug kartą per 20 000 metų, o DA14 – maždaug kas 1 200 metų ar panašiai. Tačiau Čeliabinsko sprogimas įvyko tik praėjus šimtmečiui po NASA analizėje paminėto didesnio Tunguskos sprogimo, kuris suplojo šimtus kvadratinių mylių miško.

„Tai atrodė gana neįtikėtina“, – sakė Binzelis apie asteroidų santaką 2013 m. „Tai atsitiktinis dalykas, bet toks atsitiktinių įvykių pobūdis. Tai gali būti kitais metais ir gali būti 300 metų.

Nuo to laiko kosmosas pateikė keletą kitų nerimą keliančių staigmenų – 2017 m pirmą kartą pastebėta tarpžvaigždinė kometa„Oumuamua kuri liko nepastebėta kol jis jau buvo pro Žemę, judėdamas 196 000 mylių per valandą greičiu. O 2019 m. „paslėptas“ asteroidas, užtrauktas už saulės spindesio, nepastebėtas teleskopų, praskris 48 000 mylių atstumu nuo Žemės.staigmena planetos gynybos bendruomenei“, – „BuzzFeed News“ sakė NASA atstovas Paulas Chodasas.

Iš esmės mokslinis pripažinimas, kad dinozaurų amžius baigėsi su didžiuliu poveikiu apie 66 milijonus metų ir Chicxulub kraterio identifikavimas Meksikos įlankoje kaip jos svetainė 1991 m, pakeitė mokslinį mąstymą apie asteroidus, sakė geofizikas Markas Bosloughas iš Los Alamos nacionalinės laboratorijos. Sudužusio „krovinio traukinio“ poveikis kometa Shoemaker-Levy į Jupiterį 1994 m., taip pat nustebino astronomus. „Tai suteikė planetų gynybai tikrą šūvį į ranką“, – sakė jis.

2013 metų Čeliabinsko oro sprogimas vis dar analizuojamas. Jo suskaidymo galia atvėrė mokslininkų akis stebėtinai per atmosferą sklindančio didelio meteoro jėgą. Jei nieko daugiau, oro sprogimo rizika galėjo būti neįvertintas.

„Nežinome, koks reprezentatyvus buvo Čeliabinskas. Tai buvo vienas renginys ir iš vienos pusės vienu kampu ir vienu dydžiu, ir viena kompozicija. Tai nebūtinai atspindi tai, kas nutiks kitą kartą“, – sakė Bosloughas. „Turime daug ko išmokti. Turime labai daug ko išmokti“.

Nuostabiai sumanytas eksperimentas

DART susidūrimas yra skirtas užpildyti kai kurias iš šių skylių. Jo taikinys Dimorphos buvo aptiktas 2003 m., skriejantis aplink didesnį asteroidą Didymos. Manoma, kad, kaip ir Čeliabinsko meteoras, abu yra poringi molio ir smėlio mineralų rieduliai, vadinami „paprastais“ chondritais (chondritas yra bet koks akmeninis meteoras), nes jie dažniausiai randami Žemėje.

Kaip nukreipti vieną iš šių akmenuotų, smėlėtų uolienų krūvų nuo Žemės, yra pagrindinis smūgio misijos klausimas. Tokie objektai nėra kaip biliardo kamuoliai. Jie nesugers nė kvapo, kad matematiškai tiksliai įsispraustų į kampinę kišenę, tačiau dėl traškios ir laisvos sudėties jie gali tiesiog sugerti smūgį. „Iš tikrųjų mes nelabai žinome, jei ką nors, kaip asteroidas veikia, jei bandome jį stumti“, – sakė Binzelis.

Čia ir atsiranda DART. Astronomai tiksliai išmatuos impulsą, kurį jo smūgis suteikia Dimorphos, kaip rodo jo orbitos pokyčiai aplink didesnius Didymos. (Kadangi „Dimorphos“ sukasi aplink Didymoso kraštą, žiūrint iš Žemės, tą matavimą atlikti turėtų būti nesunku.) Erdvėlaivis užfiksuos savo mirtį pasineriant į asteroidą ir mažą kompanioną, Italijos erdvėlaivis LICIACube, užfiksuos pasekmes, praskriedamas pro bet kurį kraterį, kuris liko po trijų minučių po smūgio. NASA tikisi, kad poveikis pakeis Dimorphos orbitos greitį mažiau nei vienas procentas. To vis tiek turėtų pakakti, kad jo trukmė būtų pakeista keliomis minutėmis, nes tai yra lengvai pastebimas pokytis.

„Iš tikrųjų tai puikiai sumanytas eksperimentas“, – sakė Bosloughas. „Geriau turėti prototipą arba tai padaryti vieną kartą, nei staiga nuspręsti, kad tu privalai tai padaryti ir niekada anksčiau to nedarei.

Planetų mokslininkams po smūgio palikto kraterio dydis ir struktūra turėtų atskleisti vidinę asteroido struktūrą ir tai, kaip gerai tokie, kaip jis, reaguotų į nukreipimo bandymus. Po ketverių metų krateris bus patikrintas dar nuodugniau Europos tolesnė veikla Hera misija.

Dėl visų šių pastangų sprendimas atidėti „NEO Surveyor“ yra dar labiau gluminantis, sakė Dreier. 2019 m. Nacionalinės mokslų akademijos ekspertų grupė teigė, kad vienintelis būdas, kaip NASA per ateinantį dešimtmetį galėtų rasti didžiąją dalį miesto griuvimo dydžio asteroidų, likusių neatrastų, yra tik toks kosminis infraraudonųjų spindulių teleskopas. A daugiau neseniai atliktas dešimtmetis tyrimas akademijos atstovas, atspindintis astronomijos bendruomenės požiūrį, paprastai naudojamas NASA prioritetams vadovautis, taip pat patvirtino NEO Surveyor. (NASA net pasirašė memorandumą su JAV kosminėmis pajėgomis Tai apima bendradarbiavimą planetinės gynybos srityje.)

Binzelis pripažino, kad antžeminiai teleskopai randa daugiau šių asteroidų, tačiau jis mano, kad jų nepavyks ir per ateinantį dešimtmetį bus aptikta tik apie 70 procentų miestų griuvusių asteroidų. Kitaip nei tie, „NEO Surveyor“ visą parą ieškos asteroidų, kylančių iš saulės krypčių, ir tikriausiai būtų priėmęs daug pastarojo meto netikėtumų, leisdamas juos tyrinėti.

„Kai NEO Surveyor bus įdiegta, mes tikriausiai pradėsime atrasti objektus susidūrimo kurso metu su pakankamai pažangiu įspėjimu, kad gautume priemones, kurios leistų atlikti tikrus kruopščius mokslinius stebėjimus apie tai, kas, kaip tikimasi, įvyks“, – sakė Bosloughas. Pasak jo, tokie stebėjimai padės išspręsti daugybę klausimų apie oro sprogimus ir poveikį apskritai.

Mainzeris pripažino, kad ši diena atrodo dar kelerių metų pertrauka nei anksčiau. Apskritai, asteroido smūgis turi būti vertinamas su tokiomis nelaimėmis kaip klimato kaita, sakė ji, kai klimato kaita yra neabejotina ir rimta, tai yra „didelė“ rizika. Poveikis mažai tikėtinas, bet gali turėti rimtų pasekmių, todėl jis bus labiau „vidutinis“. Bet tai nereiškia, kad tai turėtų būti ignoruojama.

„Tai labai sunki problema. Objektai blankūs. Jie silpni ir toli“, – sakė Mainzeris. „NEO Surveyor yra optimizuotas atlikti šį darbą. Bet mes turime tai pradėti. Ir idealiu atveju tam neišleisti per daug pinigų.

Dėkojame Alicia Benjamin už šio straipsnio redagavimą.