11 вересня 2022 року інженери центру управління польотами в Турині, Італія, надіслали радіосигнал у глибокий космос. Ціль цього сигналу — космічний апарат NASA DART (Double Asteroid Redirection Test), який летів до астероїда на відстані понад 5 мільйонів миль.
Відокремлення LICIACube
Повідомлення спонукало апарат виконати серію попередньо запланованих команд, що призвело до відчеплення маленького супутника розміром з коробку, наданого Італійським космічним агентством (ASI), названого LICIACube.
Через п’ятнадцять днів, коли місія DART завершилася навмисною лобовою атакою на астероїд, що знаходиться на близькій до Землі орбіті, з назвою Діморфос, LICIACube пролітав повз астероїда, щоб зробити серію фотографій, надавши дослідникам єдині спостереження на місці для першого у світі експерименту з відхилення астероїда.
Перші результати експерименту
Після аналізу зображень, отриманих LICIACube, вчені NASA і ASI 21 серпня повідомили в журналі Planetary Science, що приблизно 35,3 мільйона фунтів (16 мільйонів кілограмів) пилу і каміння викинуто з астероїда в результаті зіткнення, уточнивши попередні оцінки, основані на даних наземних та космічних спостережень.
Хоча викинуті з астероїда уламки становили менше 0,5% від загальної маси, це все ще у 30 тисяч разів перевищувало масу самого космічного апарата. Вплив уламків на траєкторію Діморфоса був драматичним: незабаром після зіткнення команда DART виявила, що викинуте сміття дало Діморфосу поштовх, який був у декілька разів сильнішим, ніж від удара самого апарата.
«Хмара матеріалу, викинута з астероїда, була схожа на короткий вибух від ракетного двигуна», — зазначив Рамін Лолчі, дослідник, який очолював дослідження в космічному центрі Годдарда NASA в Грінбелті, Меріленд.
Головний висновок місії DART полягає в тому, що малий і легкий космічний апарат може суттєво змінити траєкторію астероїда, який має подібний розмір та склад до Діморфоса, який є «кучею уламків» — розпорошеною та пористою колекцією кам’янистого матеріалу, слабо скріпленого гравітацією.
«Ми очікуємо, що багато астероїдів, близьких до Землі, мають подібну структуру до Діморфоса», — сказав Дейв Гленар, планетарний вчений з Університету Меріленд, Балтиморський округ, який брав участь у дослідженні. «Отже, цей додатковий поштовх від хмари уламків є важливим фактором, який потрібно враховувати при будівництві майбутніх космічних апаратів для відхилення астероїдів від Землі».
NASA обрала Діморфос, який не становить загрози для Землі, як цільовий об’єкт місії через його зв’язок з іншим, більшим астероїдом на ім’я Дидимос. Діморфос обертається навколо Дидимоса в бінарній системі астероїдів, подібно до того, як Місяць обертається навколо Землі. Важливо, що положення пари відносно Землі дозволило астрономам виміряти тривалість орбіти цього маленького супутника до і після зіткнення.
Наземні та космічні спостереження виявили, що DART скоротив орбіту Діморфоса на 33 хвилини. Але ці спостереження на великій відстані, проведені з 6,8 мільйона миль (10,9 мільйона кілометрів) відстані, були занадто далекими, щоб підтримати детальне вивчення уламків від удару. Цю роль виконував LICIACube.
Після впливу DART, LICIACube мав лише 60 секунд, щоб зробити свої найважливіші спостереження. Пролітаючи повз астероїд на швидкості 15,000 миль (21,140 кілометрів) на годину, космічний апарат робив знімок уламків приблизно раз на три секунди. Найближче зображення було зроблене всього за 53 милі (85,3 км) від поверхні Діморфоса.
Невелика відстань між LICIACube і Діморфосом надала унікальну перевагу, що дозволило кубсату захопити детальні зображення пилових уламків з множини кутів.
Дослідницька група проаналізувала серію з 18 зображень LICIACube. Перші знімки у послідовності показували прямий підхід LICIACube. З цієї перспективи хмара була яскраво освітлена прямими сонячними променями. Поки космічний апарат пролітав повз астероїд, його камера поверталася, щоб утримати хмару в полі зору.
Коли LICIACube повернувся до астероїда, сонячне світло проникало через щільний хмара уламків, і яскравість пилової хмари знижувалася. Це свідчило про те, що хмара складалася переважно з великих часток — приблизно сантиметр або більше в діаметрі — які відбивають менше світла, ніж дрібні частки пилу.
Оскільки найвнутрішні частини хмари були настільки щільними, що були повністю непрозорими, вчені використали моделі для оцінки кількості часток, які були приховані від погляду. Дані з інших астероїдів-куч, включаючи частини Бенну, що були доставлені на Землю в 2023 році космічним апаратом OSIRIS-REx від NASA, а також лабораторні експерименти допомогли удосконалити оцінку.
«Ми оцінили, що цей прихований матеріал становив майже 45% від загальної маси хмари», — сказав Тімоті Стуббс, планетарний вчений з NASA Goddard, який брав участь у дослідженні.
Значення для планетарної оборони
Хоча DART продемонстрував, що висока швидкість зіткнення з космічним апаратом може змінити траєкторію астероїда, Стуббс і його колеги зазначають, що різні типи астероїдів, такі як ті, що складаються з міцнішого та тісніше упакованого матеріалу, можуть інакше реагувати на вплив, схожий на DART. «Кожен раз, коли ми взаємодіємо з астероїдом, ми знаходимо щось, що дивує нас, тому роботи ще багато», — зазначив Стуббс. «Але DART — це великий крок вперед для планетарної оборони».
