Астероиды — это остатки ранней Солнечной системы, которые потенциально могут раскрыть секреты происхождения нашей планеты. Но они также могут положить конец жизни на Земле. Две новые миссии, Lucy («Люси») и DART (Double Asteroid Redirection Test, тест перенаправления двойного астероида), позволят получить более глубокое представление об обеих этих возможностях — при этом DART даже попытается изменить орбиту естественного спутника астероида.
Космические камни, как правило, считаются астероидами, если их размер приблизительно превышает 1 км и они состоят в основном из «нелетучих» материалов — химических веществ, которые не в состоянии легко испаряться. Окись углерода, например, является летучей, поскольку испаряется при температуре -191 °C. Железо же с температурой испарения 2862 °C — нелетучее.
Этим они несколько отличаются от комет. Астероиды чаще встречаются во внутренней части Солнечной системы, в то время как кометы с их богатым летучими составом имеют тенденцию скрываться во внешней части, вдали от солнечного тепла. На сегодняшний день каталогизировано около 500 тысяч астероидов, и у многих из них есть собственные маленькие спутники.
Принято считать, что астероиды являются остатками планетезималей — предшественников планет в ранней Солнечной системе, которые объединились под действием силы тяжести, образовав знакомые нам сегодня миры. Астероиды каким-то образом избежали этого процесса, сохранив что-то из состояний нашей ранней Солнечной системы, существовавших ещё до образования планет. Эта эпоха довольно загадочна. Специалисты до сих пор пытаются понять, как крошечные частицы пыли, составлявшие в то время основную массу твёрдого материала, могли собираться вместе и образовывать более крупные объекты, такие как астероиды, учитывая то, что у них нет собственных значительных гравитационных полей.
Наиболее известными из астероидов являются те, которые находятся в главном поясе, миллионном рое, вращающемся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером. Это звучит тесновато, но космос огромен, а расстояния между одним астероидом и соседним обычно составляют миллионы километров. Таким образом, шансы на успешную навигацию по полю астероидов, по крайней мере, в нашей Солнечной системе, значительно выше, чем 3720 к 1.
Космический корабль Lucy стоимостью 980 миллионов долларов США, который запустили 16 октября, в течение своей 12-летней миссии пролетит через 3 поля астероидов. Он назван Lucy в честь знаменитой окаменелости австралопитека, так как существует надежда, что он сможет стать столь же революционным для наших знаний о происхождении Солнечной системы. Lucy сначала пролетит через главный пояс, а затем отправится наружу, чтобы посетить 2 других менее известных поля астероидов — троянских астероидов Юпитера («троянцев» и «греков»).
Троянские астероиды вращаются вокруг Солнца в «Точках Лагранжа». Это положения в космосе, где гравитационное притяжение Солнца и планеты уравновешивается, так что находящийся там объект естественным образом остаётся на месте, потенциально, в течение миллиардов лет. Для всех планет Солнечной системы существует 5 таких точек, и они пронумерованы L1-L5 (см. изображение ниже). Троянские астероиды Юпитера, в точках L4 («греки») и L5 («троянцы»), представляют собой два огромных и неизученных астероидных поля, между которыми находится по меньшей мере столько же астероидов, сколько в главном поясе.
Сначала Lucy отправится к троянским астероидам Юпитера L4, которых она достигнет в 2027 году. Затем она полетит обратно к Земле, используя гравитацию нашей планеты, чтобы направиться обратно к троянским астероидам Юпитера возле точки Лагранжа L5, которых достигнет в 2033 году. Такая впечатляющая траектория полёта будет достигнута с помощью солнечно-электрической силовой установки.
Космический аппарат оснащён набором приборов, включая сложные камеры и спектрометры, для картирования астероидов и определения их состава. Ожидается, что химический состав троянских астероидов Юпитера будет несколько отличаться от астероидов главного пояса более высокой концентрацией летучих веществ, стирая различие между астероидами и кометами. Действительно, недавно было обнаружено, что у одного троянского астероида Юпитера был кометоподобный хвост.
Столкновение с астероидом
Не все астероиды ограничены поясом. Некоторые из них блуждают по Солнечной системе по орбитам, которые могут приближать их к планетам, в том числе и к Земле. Опасность столкновения с астероидами относительно широко освещается, особенно после Челябинского метеорита, который взорвался над российским городом в 2013 году, ранив более 1000 человек и причинив значительный ущерб.
В конце же ноября NASA попробует запустить DART. Этот космический аппарат попытается перехватить (65803) Дидим, околоземный астероид с небольшим собственным спутником под названием Диморф. Космический аппарат DART весом 500 кг со скоростью удара 6,6 километра в секунду поразит спутник размером примерно 170 метров. Цель состоит в том, чтобы наблюдать изменение орбитального движения Диморфа вокруг Дидима, которое должно произойти в результате столкновения.
Это будет достигнуто с помощью последующей миссии под названием Hera («Гера»), запущенной ЕКА (Европейское космическое агентство), которая достигнет Дидима в 2026 году и проведёт подробное обследование орбиты Диморфа. Измеряя изменение орбиты маленького спутника, учёные и инженеры смогут лучше рассчитать, сколько энергии потребуется для изменения орбиты гипотетического будущего астероида. Следует подчеркнуть, что в настоящее время неизвестно о будущих столкновениях астероидов с Землёй, но очевидно, что к такой возможности лучше подготовиться заранее.
В ближайшем будущем запланировано ещё больше миссий к астероидам. В августе 2022 года NASA планирует запустить Psyche, чтобы посетить одноимённый астероид (16) Психея, который вращается в главном поясе. Этот необычный мир имеет более 200 км в поперечнике и содержит много металла. На самом деле настолько много, что считается, что это обнаженное ядро некогда растущей планеты в ранней Солнечной системе, которая в какой-то момент в далёком прошлом подверглась катастрофическому удару. Это столкновение оторвало внешние слои молодой планеты, оставив обнажённое богатое металлом ядро. Если эта теория окажется верной, то это будет первый случай, когда учёные смогут непосредственно наблюдать ядро планеты.
Множество предстоящих и многие недавние предыдущие миссии представляют собой нечто вроде золотой эры в исследованиях астероидов. Астероидам по-прежнему есть что рассказать людям, они обладают огромным экономическим потенциалом в качестве полезных ископаемых и представляют очевидную опасность для цивилизации на Земле.
