11 сентября 2022 года инженеры центра управления полётами в Турине, Италия, отправили радиосигнал в глубокий космос. Его получателем стал космический аппарат NASA под названием DART (Double Asteroid Redirection Test), который летел к астероиду, находящемуся на расстоянии более 5 миллионов миль.
Сообщение заставило космический аппарат выполнить серию заранее запрограммированных команд, в результате чего небольшой спутник размером с обувную коробку, предоставленный Итальянским космическим агентством (ASI) под названием LICIACube, отделился от DART.
Через пятнадцать дней, когда путешествие DART завершилось преднамеренным лобовым столкновением с околоземным астероидом Дидим-Деморфос, LICIACube пролетел мимо астероида, сделав серию снимков. Это позволило исследователям впервые наблюдать на месте первую в мире демонстрацию отклонения астероида.
После анализа снимков LICIACube учёные NASA и ASI сообщили в The Planetary Science Journal, что в результате столкновения с астероида было выброшено примерно 35,3 миллиона фунтов (16 миллионов килограммов) пыли и камней. Это уточнило предыдущие оценки, основанные на данных наземных и космических наблюдений.
Хотя выброшенные с астероида обломки составили менее 0,5% от его общей массы, их масса была в 30 000 раз больше массы космического аппарата. Воздействие обломков на траекторию Дидима-Деморфоса было значительным: вскоре после столкновения команда DART определила, что летящий мусор дал Деморфосу толчок, в несколько раз более сильный, чем от самого космического аппарата.
«Шлейф материала, выпущенного с астероида, был похож на короткий импульс ракетного двигателя», — сказал Рамин Лолачи, учёный-исследователь, который руководил исследованием из Центра космических полётов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд.
Важный вывод из миссии DART заключается в том, что небольшой лёгкий космический аппарат может кардинально изменить траекторию астероида аналогичного размера и состава. Дидим-Деморфос — это астероид класса «груда обломков», то есть рыхлая, пористая совокупность каменистого материала, слабо скреплённого гравитацией.
«Мы ожидаем, что многие околоземные астероиды имеют структуру, аналогичную Деморфосу», — сказал Дэйв Гленар, планетолог из Университета Мэриленда, округ Балтимор, который участвовал в исследовании. «Поэтому этот дополнительный толчок от шлейфа обломков имеет решающее значение при создании будущих космических аппаратов для отклонения астероидов от Земли».
NASA выбрало Дидим-Деморфос, который не представляет угрозы для Земли, в качестве цели миссии из-за его связи с другим, более крупным астероидом по имени Дидим. Дидим-Деморфос вращается вокруг Дидима в бинарной системе астероидов, подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли. Важно отметить, что положение пары относительно Земли позволило астрономам измерить продолжительность орбиты «луны» до и после столкновения.
Наземные и космические наблюдения показали, что DART сократил орбиту Дидима-Деморфоса на 33 минуты. Но эти наблюдения с большого расстояния, сделанные с расстояния 6,8 миллиона миль (10,9 миллиона километров), были слишком далёкими для поддержки детального изучения обломков столкновения. Это была задача LICIACube.
После столкновения с DART у LICIACube было всего 60 секунд для проведения наиболее важных наблюдений. Пронесясь мимо астероида со скоростью 15 000 миль (21 140 километров) в час, космический аппарат делал снимок обломков примерно раз в три секунды. Его самый близкий снимок был сделан всего в 53 милях (85,3 км) от поверхности Дидима-Деморфоса.
Короткое расстояние между LICIACube и Дидимом-Деморфосом предоставило уникальное преимущество, позволив спутнику захватить детальные изображения пылевого шлейфа с разных ракурсов.
Исследовательская группа изучила серию из 18 снимков LICIAcube. Первые снимки в последовательности показали лобовой подход LICIACube. Под этим углом шлейф был ярко освещён прямыми солнечными лучами. Когда космический аппарат скользил мимо астероида, его камера поворачивалась, чтобы держать шлейф в поле зрения.
Когда LICIACube смотрел на астероид, солнечный свет проходил через плотное облако обломков, и яркость шлейфа уменьшалась. Это указывало на то, что шлейф состоял в основном из крупных частиц — около миллиметра или больше в поперечнике, которые отражают меньше света, чем крошечные пылинки.
Поскольку внутренние части шлейфа были настолько густо заполнены обломками, что были полностью непрозрачными, учёные использовали модели для оценки количества частиц, скрытых из виду. Данные о других астероидах класса «груда обломков», включая фрагменты Бенну, доставленные на Землю в 2023 году космическим аппаратом NASA OSIRIS-REx, и лабораторные эксперименты, помогли уточнить оценку.
«Мы подсчитали, что на долю этого скрытого материала приходилось 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 разные типы астероидов, например, состоящие из более прочного, более плотно упакованного материала, могут по-разному реагировать на воздействие, подобное DART.
«Каждый раз, когда мы взаимодействуем с астероидом, мы находим что-то, что нас удивляет, так что предстоит ещё много работы», — сказал Стаббс. «Но DART — это большой шаг вперёд для планетарной обороны».
Предоставлено NASA