Наука

Исторически успех! НАСА разби космически кораб в астероид, за да тества технология за отклоняване (видео)

НАСА успешно разби космически кораб в астероид, за да тества технология за отклоняване (видео)

Тази нощ НАСА постигна исторически успех като разби космически кораб в астероид, за да тества технология за отклоняване на опасни астероиди ако се наложи. Мисията на кораба DART (Double Asteroid Redirection Test) бе именно да достигне и да се разбие в астероида Dimorphos. От НАСА дори излъчваха на живо последните мигове и самият сблъсък, който може да наблюдавате във видеото.

Финалната цел на мисията бе двоичната астероидна система Didymos, която се състои от по-голям астероид, наречен Didymos, и по-малък астероид, който обикаля около него, наречен Dimorphos. В 2:14 ч. българско време корабът DART, разполагащ на борда само с един инструмент – камерата Didymos за оптична навигация, успешно се сблъска с Dimorphos.

От НАСА изрично обявиха, че двоичната астероидна система Didymos не представлява заплаха за Земята по никакъв начин и това я е превърнало в идеална „тестова площадка“. Целта е била да се провери до колко в бъдеще може да се разчита, че сблъсък на кораб с астероид ще успее да промени неговата траектория, така че да е безопасно за планетата ни.

НАСА успешно разби космически кораб в астероид, за да тества технология за отклоняване (видео)

Резултатите от мисията на DART ще покажат дали ако открием на време застрашаващ Земята астероид, ще успеем с нарочен сблъсък да го отклоним, така че да се размине с нас.

По-голямата част от астероидите и кометите не са опасни за Земята и никога няма да бъдат. Астероидите и кометите се считат за потенциално опасни обекти, ако са с диаметър 30-50 метра или по-големи и тяхната орбита около Слънцето е в рамките на осем милиона километра от орбитата на Земята. Планетарната отбранителна стратегия на НАСА включва откриване и проследяване на тези обекти с помощта на телескопи на Земята и в Космоса. Всъщност Центърът за изследване на обекти в близост до Земята на НАСА наблюдава всички известни обекти в близост до Земята, за да оцени всеки риск от удар, който те могат да представляват.

Въпреки че в момента няма известни обекти, представляващи заплаха за Земята, учените продължават да сканират небето за неизвестни астероиди. НАСА активно проучва и планира начини за предотвратяване или намаляване на ефектите от потенциално въздействие, ако такова бъде открито. Мисията DART е първият тест на подобен план – в този случай дали е възможно да се отклони астероид от прогнозирания му курс, като се удари в него с космически кораб.

Със данните, получени от тази демонстрация, подобни техники могат да бъдат използвани за отклоняване на астероид или комета от Земята, ако се считат за опасни за планетата.

С диаметър от около 160 метра Dimorphos е по-малкият от два астероида в двойна астероидна система. Dimorphos обикаля около по-големия астероид, наречен Didymos (на гръцки “близнак”), на всеки 11 часа и 55 минути.

НАСА успешно разби космически кораб в астероид, за да тества технология за отклоняване (видео)

Нито един от астероидите не представлява заплаха за нашата планета, което е една от причините тази астероидна система да е идеалното място за тестване на техники за пренасочване на астероиди. По време на удара на DART двойката астероиди ще бъде на 11 милиона километра от Земята, докато се движат по своята орбита около Слънцето. Независимо колко или колко малко е променена орбитата на Dimorphos от DART, астероидът няма да стане заплаха за Земята.

Космическият кораб DART е проектиран да се сблъсква челно с Dimorphos, за да промени орбитата си, съкращавайки времето, необходимо на малкия астероид да пътува около Didymos. В сравнение с Dimorphos, който има маса от около 5 милиарда килограма, космическият кораб DART е лек. Той ще тежи само 550 килограма в момента на удара.

И така, как може такъв лек космически кораб да повлияе на орбитата на сравнително масивен астероид?

DART е това, което е известно като кинетичен удрящ елемент, защото ще прехвърли своя импулс и кинетична енергия на Dimorphos при удара, като в замяна променя орбитата на астероида. Учените могат да правят прогнози за някои от тези ефекти благодарение на принципите, описани в законите на Нютон за движението.

Първият закон на Нютон ни казва, че орбитата на астероида ще остане непроменена, докато нещо не действа върху него. Използвайки формулата за линеен импулс (p = m * v), можем да изчислим, че космическият кораб, който в момента на удара ще се движи с 6,1 километра в секунда, ще има около 0,5% от импулса на астероида. Инерцията на космическия кораб може да изглежда малка в сравнение, но е достатъчна, за да направи забележима промяна в скоростта на орбитата на Dimorphos.

Но има още какво да се вземе предвид при тестването дали техниката може да се използва в бъдеще за планетарна защита. Например формулата за кинетична енергия (KE = 0,5 * m * v2) ни казва, че бързо движещ се космически кораб притежава много енергия.

Когато DART удари повърхността на астероида, неговата кинетична енергия ще бъде 10 милиарда джаула! В резултат на удара ще се образува кратер и материал, известен като изхвърляне, ще бъде взривен. В този случай астероиден материал, равен на 10-100 пъти масата на самия космически кораб, ще бъде изхвърлен от кратера. Силата, необходима за изтласкване на този материал, ще бъде съпоставена с равна сила на реакция, натискаща астероида в обратната посока, както е описано от третия закон на Нютон.

Колко материал ще бъде изхвърлен и неговата инерция на отката все още не е известно. Много зависи от повърхностния състав на астероида. Лабораторните тестове на Земята показват, че ако материалът на повърхността е слабо конгломериран или хлабаво оформен, повече материал ще бъде взривен. Повърхност, която е добре конгломерирана или плътно уплътнена, ще изхвърли по-малко материал. В резултат на това въздействието ще ни каже повече за състава на Dimorphos.

След въздействието на DART учените ще използват техника, наречена транзитен метод, за да видят доколко въздействието е променило орбитата на Dimorphous. Както се наблюдава от Земята, двойката Didymos е това, което е известно като затъмняваща двойна система, което означава, че Dimorphos минава пред и зад Didymos от нашата гледна точка. Учените могат да използват наземни телескопи, за да измерят тази промяна в яркостта и да изчислят колко бързо Dimorphos обикаля около Didymos.

Едно от най-големите предизвикателства на мисията DART е навигирането на малък космически кораб до челен сблъсък с малък астероид на милиони километри. За да реши този проблем, космическият кораб е оборудван с един инструмент, камерата DRACO, която работи заедно с автономна навигационна система, наречена SMART Nav, за да насочва космическия кораб без пряк контрол от инженери на Земята. Около четири часа преди удара изображенията, заснети от камерата, ще бъдат изпратени до навигационната система на космическия кораб, което ще му позволи да идентифицира кой от двата астероида е Dimorphos и независимо да се придвижи до целта.

DART не е просто експериментален кораб, удрящ астероид. Мисията също така използва авангардна технология, която никога досега не е летяла на планетарен космически кораб, и тества нови технологии, предназначени да подобрят начина, по който захранваме и комуникираме с космически кораби.

Една такава технология, която беше тествана за първи път на Международната космическа станция и се използва в космическия кораб DART със слънчева енергия, е енергийната система Roll Out Solar Array или ROSA. Както подсказва името й, енергийната система се състои от гъвкав материал за соларен панел, който се навива при изстрелване и се развива в Космоса.

Част от енергията, генерирана от слънчевите лъчи, се използва за друга иновативна технология, системата за йонно задвижване NEXT-C на космическия кораб. Вместо да използва традиционно химическо задвижване, DART се задвижва от заредени частици ксенон, изтласкани от неговия двигател. Йонното задвижване е използвано при други мисии до астероиди и комети, включително Dawn и Deep Space 1, но йонните двигатели на NEXT-C имат по-висока производителност и ефективност.