Крупным планом: снимки показывают шлейф обломков астероида после удара DART

Фотографии, сделанные итальянским спутником LICIACube (CubeSat для съёмки астероидов LICIA). Они предлагают самые близкие и детальные на сегодняшний день наблюдения за последствиями удара космического аппарата NASA DART (испытание перенаправления двойного астероида). Фото слева было сделано примерно через 2 минуты 40 секунд после удара, когда спутник пролетал мимо системы Дидим. Фото справа было сделано на 20 секунд позже, когда LICIACube покидал место событий. Более крупное тело в верхней части каждого изображения — это Дидим. Меньшее тело в нижней половине каждого изображения — Диморфос, окутанный облаком каменистых обломков, созданным ударом DART. Автор: NASA/ASI/University of Maryland

11 сентября 2022 года инженеры в центре управления полетами в Турине (Италия) отправили радиосигнал в глубокий космос. Его целью был космический аппарат NASA DART, летящий к астероиду на расстоянии более 8 миллионов километров.

Сообщение побудило аппарат выполнить серию предварительно запрограммированных команд, в результате которых от DART отделился небольшой спутник размером с обувную коробку, предоставленный Итальянским космическим агентством (ASI) и названный LICIACube.

Пятнадцать дней спустя, когда путешествие DART закончилось запланированным лобовым столкновением с околоземным астероидом Диморфос, LICIACube пролетел мимо астероида, чтобы сделать серию фотографий, предоставив исследователям единственные наблюдения с места событий в ходе первой в мире демонстрации изменения орбиты астероида.

Проанализировав изображения LICIACube, ученые NASA и ASI сообщают в The Planetary Science Journal, что в результате столкновения из астероида было выброшено примерно 16 миллионов килограммов пыли и камней, уточняя предыдущие оценки, основанные на данных наблюдений с Земли и из космоса.

Хотя количество обломков, сброшенных с астероида, составило менее 0,5% от его общей массы, оно все равно было в 30 000 раз больше массы космического аппарата. Воздействие обломков на траекторию Диморфоса было драматичным: вскоре после столкновения команда DART определила, что летящие обломки придали Диморфосу толчок, в несколько раз более сильный, чем удар самого космического аппарата.

«Шлейф материала, выброшенного из астероида, был похож на короткий выхлоп из ракетного двигателя», — сказал Рамин Лолачи, научный сотрудник, руководивший исследованием в Центре космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте (Мэриленд).

Хвост из материала, сформировавшийся за Диморфосом, был заметен почти через 12 дней после удара DART, придав астероиду кометообразный вид, как видно на этом изображении, полученном космическим телескопом NASA «Хаббл» в октябре 2022 года. Наблюдения «Хаббла» проводились с расстояния примерно 11 миллионов километров. Автор: NASA, ESA, STScI, Jian-Yang Li (PSI); Image Processing: Joseph DePasquale

Важный вывод миссии DART заключается в том, что небольшой легкий космический аппарат может кардинально изменить путь астероида, похожего по размеру и составу на Диморфос, который является «грудой щебня» — рыхлым, пористым скоплением каменистого материала, слабо связанного гравитацией.

«Мы ожидаем, что многие околоземные астероиды имеют структуру, подобную Диморфосу, — сказал Дэйв Гленар, планетолог из Университета Мэриленда в округе Балтимор, участвовавший в исследовании. — Таким образом, этот дополнительный толчок от шлейфа обломков крайне важен для учёта при создании будущих космических аппаратов для отклонения астероидов от Земли».

NASA выбрало Диморфос, который не представляет угрозы для Земли, в качестве цели миссии из-за его связи с другим, более крупным астероидом по имени Дидим. Диморфос обращается вокруг Дидима в двойной системе астероидов, подобно тому как Луна обращается вокруг Земли. Критически важно, что положение пары относительно Земли позволило астрономам измерить продолжительность орбиты спутника до и после столкновения.

Наземные и космические наблюдения показали, что DART сократил орбиту Диморфоса на 33 минуты. Но эти наблюдения с большого расстояния, сделанные с 11 миллионов километров, были слишком удалены, чтобы поддержать детальное изучение обломков от удара. Это была задача LICIACube.

После удара DART у LICIACube было всего 60 секунд для проведения самых важных наблюдений. Проносясь мимо астероида со скоростью 24 140 километров в час, аппарат делал снимки обломков примерно раз в три секунды. Его самое близкое изображение было сделано всего в 85,3 километра от поверхности Диморфоса.

Короткое расстояние между LICIACube и Диморфосом предоставило уникальное преимущество, позволив кубсату захватить детальные изображения пылевых обломков под несколькими углами.

Исследовательская группа изучила серию из 18 изображений LICIAcube. Первые изображения в последовательности показали лобовое сближение LICIACube. С этого угла шлейф был ярко освещен прямым солнечным светом. По мере того как космический аппарат скользил мимо астероида, его камера поворачивалась, чтобы удерживать шлейф в поле зрения.

Когда LICIACube оглядывался на астероид, солнечный свет фильтровался через плотное облако обломков, и яркость шлейфа уменьшалась. Это свидетельствовало о том, что шлейф состоял в основном из крупных частиц — около миллиметра или более в диаметре, — которые отражают меньше света, чем крошечные пылевые зерна.

Поскольку самые внутренние части шлейфа были настолько густыми от обломков, что были полностью непрозрачными, ученые использовали модели для оценки количества частиц, скрытых от вида. Данные других астероидов-«груд щебня», включая образцы Бенну, доставленные на Землю в 2023 году космическим аппаратом NASA OSIRIS-REx, и лабораторные эксперименты помогли уточнить оценку.

«Мы оценили, что этот скрытый материал составлял почти 45% от общей массы шлейфа», — сказал Тимоти Стаббс, планетолог из NASA Goddard, участвовавший в исследовании.

Хотя DART показал, что высокоскоростное столкновение с космическим аппаратом может изменить траекторию астероида, Стаббс и его коллеги отмечают, что различные типы астероидов, например, состоящие из более прочного, плотно упакованного материала, могут реагировать на удар, подобный DART, иначе.

«Каждый раз, когда мы взаимодействуем с астероидом, мы находим что-то, что нас удивляет, так что предстоит еще много работы, — сказал Стаббс. — Но DART — это большой шаг вперед для планетарной защиты».

Больше информации: Ramin Lolachi et al, Ejecta Mass Estimates from the DART Impact Plume Inferred from LICIACube Images, The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/PSJ/adec6b

Источник: NASA