Человечество научилось менять орбиты небесных тел

До недавнего времени Солнечная система казалась чем-то неизменным — гигантским гравитационным механизмом, где планеты, астероиды и кометы следуют по своим орбитам миллиарды лет. Люди могли наблюдать этот космический порядок, рассчитывать его, отправлять к далеким объектам зонды, но изменить саму архитектуру небесной механики — казалось почти невозможным. И все же одна миссия показала: даже крошечное по космическим меркам вмешательство способно оставить заметный след.

Эта история началась с миссии Double Asteroid Redirection Test — или просто DART, запущенной NASA. Ее цель выглядела достаточно практично и даже тревожно: проверить, можно ли отклонить потенциально опасный астероид, если когда-нибудь он окажется на пути к Земле. Для эксперимента была выбрана двойная астероидная система — более крупный Didymos и его небольшой спутник Dimorphos.

В сентябре 2022 года аппарат массой около 570 килограммов на скорости свыше 22 500 километров в час намеренно врезался в Диморф. С точки зрения космических масштабов это выглядело почти символически: маленький зонд сталкивается с небольшим астероидом. Но за этим стоял важный расчет — энергия удара должна была немного изменить орбиту спутника вокруг Дидима.

Ожидания ученых были довольно осторожными. Предполагалось, что орбитальный период Диморфа сократится всего на несколько минут — примерно на 7–10. Однако реальность оказалась куда более впечатляющей. После столкновения период его обращения уменьшился примерно на 33 минуты. Причиной стал не только сам удар: мощный выброс обломков с поверхности астероида создал дополнительный реактивный импульс, который усилил эффект.

Но на этом история не закончилась — скорее, именно здесь она стала по-настоящему интересной.
Позднее детальный анализ наблюдений показал, что последствия оказались шире, чем предполагалось. Удар изменил не только взаимную орбиту двух астероидов, но и траекторию всей системы вокруг Солнца. Иначе говоря, эксперимент, задуманный как проверка метода планетарной обороны, неожиданно стал первым случаем, когда человечество заметно изменило гелиоцентрическую орбиту небесного тела.

Расчеты показали, что орбитальная скорость системы Дидим–Диморф вокруг Солнца уменьшилась примерно на 11,7 ± 1,3 микрометра в секунду — это около 42 миллиметров в час. На первый взгляд величина кажется ничтожной, но в космической механике даже такие микроскопические изменения со временем накапливаются. В результате орбитальный период системы — до удара составлявший около 770 дней — сократился на доли секунды, а радиус орбиты уменьшился примерно на 0,72–2,36 километра.
Если смотреть на это в динамике, эффект становится еще нагляднее. По оценкам исследователей, уже через десять лет накопленное смещение положения системы достигнет примерно 3,7 километра. Орбита астероидной пары фактически начала немного «сжиматься» вокруг Солнца, одновременно чуть приближаясь к орбите Земли.

Разумеется, подобные выводы требуют очень точных данных. Поэтому ученые опирались на огромный массив наблюдений: 22 наблюдения перекрытия звезд астероидами, 5955 измерений наземными обсерваториями, несколько навигационных измерений самого аппарата DART, а также серию прямых измерений расстояния до системы.

Совместный статистический анализ подтвердил: часть импульса от удара и выброшенных обломков действительно передалась центру масс всей системы, что и изменило ее движение вокруг Солнца.
И хотя изменение выглядит крошечным, его значение трудно переоценить. Эксперимент доказал: кинетический удар способен менять орбиты астероидов не только локально, но и на уровне их движения в Солнечной системе. А значит, при достаточно раннем обнаружении опасного объекта даже небольшое отклонение может со временем увести его от столкновения с Землей. История DART еще не закончена. Более глубокие ответы должна дать миссия Hera, которую готовит European Space Agency. В конце 2020-х годов аппарат прибудет к системе Дидим–Диморф, чтобы подробно изучить кратер от удара, распределение выброшенных обломков и внутреннюю структуру астероида. Эти данные помогут уточнить математические модели столкновений и понять, как именно энергия удара преобразуется в изменение орбиты.

И в этом, возможно, кроется главный смысл всей истории. Человечество впервые не просто наблюдало космическую механику — оно слегка вмешалось в нее. Изменение оказалось почти незаметным на фоне масштабов Солнечной системы, но символически оно очень велико: люди сделали первый шаг от пассивных наблюдателей к участникам небесной динамики. 

Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА