Космический аппарат Lucy уже на пути к троянским астероидам Юпитера
Но это не значит, что нельзя внести некоторые улучшения в его траекторию по пути. В новой статье предлагается возможность слегка изменить орбиту Lucy, чтобы она могла пролететь мимо ещё не обнаруженного астероида во время исследования облака L5 троянских астероидов вокруг Юпитера. Если это будет реализовано, это может открыть для Lucy совершенно новую исследовательскую цель и дополнительно определить различия между двумя облаками троянских астероидов.
Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
Облако L4 уже является основной целью миссии Lucy, четыре из пяти запланированных визитов космического аппарата к астероидам состоятся в этой лидирующей группе. Единственным исключением является бинарная система астероидов Патрокл–Менетий — большая бинарная система в группе L5 (группа астероидов, движущихся за планетой по её орбитальному пути). В обеих группах Lucy посетит лишь малую часть от общего числа астероидов, которые, как предполагается, населяют это пространство.
Орбитальный путь Lucy сложен. Для завершения путешествия к орбите Юпитера космический аппарат дважды воспользуется гравитационными манёврами у Земли и Солнца. Одна из основных целей статьи — рассчитать, что потребуется для незначительного изменения орбиты, чтобы пролететь мимо гораздо меньшего астероида, даже если этот астероид ещё официально не обнаружен.
Логичным первым шагом было бы обнаружить, к какому астероиду Lucy будет приближаться. Большинство более крупных астероидов в группе L5 (то есть с диаметрами более 10 км) уже обнаружены. Однако известно, что существует множество ещё не обнаруженных астероидов, которым либо не хватало времени для наблюдений, либо не было направлено достаточно мощное оборудование для наблюдений.
Известно, что диаметры астероидов подчиняются степенному закону, то есть астероидов меньшего диаметра значительно больше, чем крупных. Зная количество крупных астероидов, исследователи могли оценить общее количество мелких астероидов в системе. Затем они смоделировали приблизительные положения, используя статистические распределения их широты, долготы и гелиоцентрического расстояния.
Эти результаты были использованы для планирования графика наблюдений в конце 2026 года, когда троянские астероиды будут находиться в противостоянии с Землёй. Согласно статье, если один из крупных телескопов, таких как Subaru или обсерватория Веры Рубин, будет наблюдать только область с наибольшей плотностью астероидов, они, вероятно, найдут потенциальных кандидатов для пролёта диаметром около 700 м всего за одну ночь наблюдений.
Для астероида меньшего размера, всего 500 м, потребуется несколько ночей, и для обоих потребуется техника «наложения», которая отслеживает слабые объекты с течением времени. Однако, если эта наблюдательная кампания будет посвящена поиску ещё одной цели для Lucy, авторы не оставили сомнений в том, что она сможет её найти.
Но насколько близко Lucy должна будет к нему подойти? Любая коррекция курса потребует энергии, и слишком большая её часть может поставить под угрозу остальные объекты миссии. Чтобы сделать эту оценку, авторы, включая заместителя главного исследователя Lucy и заместителя научного сотрудника проекта, а также исследователи из различных американских университетов и NASA, рассчитали максимальное количество «дельта-v», которое можно было бы использовать для изменения траектории аппарата. Они остановились на «умеренной» коррекции курса около 50 м/с, что управляемо с запасами топлива, которые уже есть у Lucy.
Они также подсчитали, что есть два потенциальных момента, когда этот сдвиг «дельта-v» может быть жизнеспособным. Космический аппарат может скорректировать свой курс после третьего гравитационного манёвра у Земли, который направлен на то, чтобы направить его к центру скопления L5. Однако, если он скорректирует курс, используя гравитационный манёвр, ему всё равно потребуется дополнительная коррекция курса после пролёта с новым астероидом, чтобы гарантировать, что он всё ещё сможет достичь своей цели — бинарной системы в скоплении L5.
Внесение изменений в этот период даёт преимущество в том, что вероятность пролёта мимо астероида на близком расстоянии выше, поскольку они более плотно упакованы в центре облака L5, но у него есть ограниченное время для корректировки.
Другое окно — «пост-Патрокл», когда космический аппарат будет плыть к внешнему краю группы L5. Этот вариант позволит достичь большего объёма с быстрым изменением скорости и гораздо более длительным временным окном для достижения потенциальной цели, даже если их будет меньше.
Для выполнения этого плана команде миссии потребуется получить время для наблюдений на достаточно большом телескопе в конце 2026 года. Если они этого не сделают, вряд ли они смогут найти дополнительный астероид для посещения Lucy.
Учитывая потенциальную новую науку, которая может появиться в результате посещения астероида такого размера, особенно при относительно небольших затратах на незначительное изменение траектории уже выполняемой миссии, казалось бы пустой тратой не воспользоваться этой возможностью. Но время для наблюдений пользуется большим спросом, поэтому пока астрономическому сообществу придётся подождать и посмотреть, получит ли бесстрашный исследователь троянских астероидов поддержку, необходимую для того, чтобы стать ещё более революционным.