26 сентября 2022 года космолет NASA DART врезался в Диморф, спутник околоземного астероида под названием Дидим, на скорости 38,6 тыс. км в час. Перед столкновением инженеры и ученые Юго-Западного научно-исследовательского института (Southwest Research Institute), причастные к этой миссии, смоделировали удар в лабораторных условиях.
26 сентября 2022 года космолет NASA DART врезался в Диморф, спутник околоземного астероида под названием Дидим, на скорости 38,6 тыс. км в час. Перед столкновением инженеры и ученые Юго-Западного научно-исследовательского института (Southwest Research Institute), причастные к этой миссии, смоделировали удар в лабораторных условиях.
«Миссия Double Asteroid Redirection Test (DART) — это увлекательная возможность осуществить крупномасштабный (550-килограммовый) удар космического корабля в тело астероида. В лаборатории столь масштабный эксперимент невозможен. Однако можно проводить эксперименты с ушибами на высоких скоростях, включая скорости порядка удара DART (6,1 километров в секунду). Учитывая масштаб космического корабля и Dimorphos (являющийся спутником астероида Didymos), желательно было провести эксперимент в как можно большем масштабе и иметь цель, отражающую часть сложной морфологии, которая может существовать вблизи поверхности астероида», — пишут ученые в статье The Planetary Science Journal .
К счастью, Юго-западный научно-исследовательский институт в Сан-Антонио, Техас, уже более 75 лет решает проблемы как в глубинах океанов, так и в космосе: именно отсюда руководствуется обширная программа космической науки и инженерии, включая исследование Juno у Юпитера, миссию New Horizons в Плутон и пояс Койпера и миссию Lucy к нескольким астероидам вблизи Юпитера.
Поэтому ученые решили уменьшить масштаб происшествия и нанесли наиболее высокоскоростной удар по валуну на сегодняшний день.
Ударным элементом был алюминиевый шар диаметром 3 сантиметра и массой 38,44 грамма.
Мишень создали из кусков гематита и известняка — каждый размером примерно с ударный элемент. Их уложили в прямоугольную коробку.
Маса камней в коробке — 18,46 кг. Это дало приблизительную плотность 1,95 грамма на кубический сантиметр. Затем залили бетоном плотностью 2,35 грамма на кубический сантиметр, масса повысилась на 9,07 кг. Общая плотность мишени — 2,92 грамма на кубический сантиметр.
Как эта плотность цели сравнивается с ожидаемой плотностью для астероидов? Для самого Дидима, где у нас приблизительная масса через орбиту спутника Диморфа и геометрическую форму по данным наземных радиолокационных наблюдений, оценочная плотность составляет 2,17 ± 0,35 г/см3. Предыдущее исследование плотности астероидов показало диапазон 0,9-3,4 г/см3 для разных астероидов (за исключением Психеи). Краткий список из 13 околоземных астероидов дает диапазон плотности 0,9-2,8 г/см3. Таким образом, плотность этой цели может быть репрезентативной для некоторых астероидов», — пишут в статье.
Камень-бетонная мишень была помещена в контакт с алюминиевым блоком и подвешена на стальном маятнике.
Общая масса плеча маятника с мишенью составляет 742,4 кг.
Расстояние от оси качания до точки удара составляет 80,65 см, а расстояние от оси качания до центра масс маятника составляет 76,35 см.
Все это поместили в вакуумную камеру.
Благодаря использованию двухступенчатой легкой газовой пушки ученые смогли запустить 3-сантиметровый снаряд со скоростью 5,44 км/с, что приближается к ожидаемым 6,1 км/с удару DART.
«Мы выпустили алюминиевую сферу, представлявшую космический зонд DART, используя двухступенчатую легкую газовую пушку по цели со скоростью 5,44 километров в секунду, приближающуюся к ожидаемым 6,1 километрам в секунду столкновения DART. Наш эксперимент измерил передачу импульса к цели, что в 3,4 раза превышает входной импульс снаряда из алюминиевой сферы. Выброс кратера обеспечил дополнительные 240% импульса для отклонения тела, кроме того, который дал сам снаряд», — говорит доктор Джеймс Д. Уокер, директор отдела инженерной динамики SwRI и ведущий автор исследования.
То есть теперь, прогнозируя возможность отклонения траектории небольшого околоземного астероида, способного угрожать планете, мы можем учитывать, что для одного типа астероидов минимум важно учитывать выброс кратера небесного тела, который дает ему небольшое ускорение по типу реактивного.
