26 вересня 2022 року космоліт NASA DART врізався в Діморф, супутник навколоземного астероїда під назвою Дідим, на швидкості 38,6 тис км на годину. Перед зіткненням інженери та вчені Південно-західного науково-дослідного інституту (Southwest Research Institute), причетні до цієї місії, змоделювали удар в лабораторних умовах.
26 вересня 2022 року космоліт NASA DART врізався в Діморф, супутник навколоземного астероїда під назвою Дідим, на швидкості 38,6 тис км на годину. Перед зіткненням інженери та вчені Південно-західного науково-дослідного інституту (Southwest Research Institute), причетні до цієї місії, змоделювали удар в лабораторних умовах.
«Місія Double Asteroid Redirection Test (DART) — це захоплююча можливість здійснити великомасштабний (550-кілограмовий) удар космічного корабля в тіло астероїда. У лабораторії такий масштабний експеримент неможливий. Однак можна проводити експерименти з ударами на високих швидкостях, включаючи швидкості порядку удару DART (6,1 кілометрів на секунду). Враховуючи масштаб космічного корабля та Dimorphos (який є супутником астероїда Didymos), бажано було провести експеримент у якомога більшому масштабі та мати ціль, яка відображає частину складної морфології, що може існувати поблизу поверхні астероїда», — пишуть вчені у статті в The Planetary Science Journal.
На щастя, Південно-західний науково-дослідний інститут в Сан-Антоніо, Техас, вже більше 75 років вирішує проблеми як у глибинах океанів, так і у космосі: саме звідси керується велика програма космічної науки та інженерії, включаючи дослідження Juno біля Юпітера, місію New Horizons до Плутона та поясу Койпера та місію Lucy до кількох астероїдів поблизу Юпітера.
Тому вчені вирішили зменшити масштаб події і здійснили найбільш високошвидкісний удар по валуну на сьогоднішній день.
Ударним елементом була алюмінієва куля діаметром 3 сантиметри і масою 38,44 грами.
Мішень створили зі шматків гематиту та вапняку — кожен розміром приблизно з ударний елемент. Їх поклали в прямокутну коробку.
Маск каменів в коробці — 18,46 кг. Це дало приблизну щільність 1,95 грам на кубічний сантиметр. Потім залили бетоном щільністю 2,35 грам на кубічний сантиметр, маса підвищилася на 9,07 кг. Загальна щільність мішені — 2,92 грами на кубічний сантиметр.
«Як ця щільність цілі порівнюється з очікуваною щільністю для астероїдів? Для самого Дідима, де ми маємо приблизну масу через орбіту супутника Діморфа та геометричну форму за даними наземних радіолокаційних спостережень, оціночна щільність становить 2,17 ± 0,35 г/см3. Попереднє дослідження щільності астероїдів показало діапазон 0,9–3,4 г/см3 для різних астероїдів (за винятком Психеї). Короткий список із 13 навколоземних астероїдів дає діапазон щільності 0,9–2,8 г/см3. Таким чином, щільність цієї цілі може бути репрезентативною для деяких астероїдів», — пишуть в статті.
Камінь-бетонна мішень була поміщена в контакт з алюмінієвим блоком і підвішена на сталевому маятнику.
Загальна маса плеча маятника з мішенню становить 742,4 кг.
Відстань від осі гойдання до точки удару становить 80,65 см, а відстань від осі гойдання до центру мас маятника — 76,35 см.
Все це помістили в вакуумну камеру.
Завдяки використанню двоступеневої легкої газової гармати вчені змогли запустити 3-сантиметровий снаряд зі швидкістю 5,44 км/с, що наближається до очікуваних 6,1 км/с удару DART.
«Ми випустили алюмінієву сферу, яка представляла космічний зонд DART, використовуючи двоступеневу легку газову гармату по цілі зі швидкістю 5,44 кілометрів на секунду, що наближається до очікуваних 6,1 кілометрів на секунду зіткнення DART. Наш експеримент виміряв передачу імпульсу до цілі, що в 3,4 рази перевищує вхідний імпульс снаряда з алюмінієвої сфери. Викид кратера забезпечив додаткові 240% імпульсу для відхилення тіла, крім того, який надав сам снаряд», — каже доктор Джеймс Д. Вокер, директор відділу інженерної динаміки SwRI та провідний автор дослідження.
Тобто тепер, прогнозуючи можливість відхилення траєкторії невеликого навколоземного астероїда, який здатен загрожувати планеті, ми можемо враховувати, що для одного типу астероїдів мінімум досить важливо враховувати викид кратера небесного тіла, який дає йому невелике прискорення по типу реактивного.
