Миссия к астероиду. NASA и SpaceX собираются спасать мир?

Спокойно, без паники! Не в этот раз. Прямо сейчас нашей планете не угрожает ни вторжение инопланетной цивилизации (хотя, возможно, мы пока об этом просто не знаем), ни столкновение с огромным космическим объектом. На данный момент учёным известны траектории около 94% гигантских астероидов и комет размером около 1 км и более, представляющих потенциальную опасность для Земли, но ни один из них не сблизится с нами до опасного расстояния как минимум в течение ближайшего столетия. Да и столкновения с такими объектами относительно редки и происходят приблизительно раз в миллион лет. К тому же, их довольно легко обнаружить задолго до сближения с нашей планетой, что даст человечеству как минимум пару лет для подготовки плана по спасению.

Гораздо большую опасность представляют объекты меньшего размера. Астероиду диаметром около 150 м вполне под силу уничтожить целый мегаполис, а столкновения с этими «малышами» происходят примерно раз в несколько тысяч лет. По оценкам учёных, около 25000 подобных, потенциально опасных астероидов, курсирует в пределах солнечной системы. Обнаружено на данный момент только 8000 из них. Поэтому мировые космические агентства уделяют все больше внимания вопросам совершенствования методов обнаружения космических тел и разработки эффективных мер по предотвращению возможной катастрофы. В 2016 году в NASA был создан отдел по координации планетарной обороны от астероидов и других угроз (Planetary Defense Coordination Office). И вот, наконец, учёные переходят от слов к делу.

11 апреля 2019 года космическое агентство NASA объявило о новом контракте с компанией SpaceX на запуск космического аппарата.

Речь идет об экспериментальной миссии Double Asteroid Redirection Test (DART). Миссия является частью совместного проекта NASA и ESA под названием AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), нацеленного на изучение возможности изменения траектории астероида с помощью кинетического воздействия или, проще говоря, прицельного столкновения космического аппарата с астероидом. И хотя европейская часть проекта (орбитер AIM, который должен был изучить состав астероидной системы и последствия столкновения) была свёрнута по финансовым причинам, NASA не забросило проект и продолжило разработку своего аппарата.

На данный момент миссия находится на финальной стадии проектирования и сборки. Запуск запланирован на июнь 2021г и будет осуществлен ракетой-носителем Falcon 9 со стартовой площадки SLC-4E, находящейся на базе ВВС Ванденберг в Калифорнии. Общая стоимость запуска аппарата (стоимостью $250 млн.) для NASA составит приблизительно $69 млн.

DART — это относительно небольшой аппарат (размером примерно с холодильник) общей массой около 500 кг, без каких-либо научных приборов на борту. В качестве силовой установки будет использован ксеноновый ионный двигатель следующего поколения NEXT-C (NASA Evolutionary Xenon Thruster). Двигатель предыдущей версии был установлен на межпланетной станции Dawn и уже успел превзойти мировой рекорд негравитационного ускорения космического аппарата в космосе. А к сентябрю 2016 года станция разогналась до 39 900 км/ч (11,1 км/с). Использование ионного двигателя не только уменьшило стоимость всей миссии, но и дает большую гибкость в выборе стартового окна, не привязываясь к конкретной дате. По сути, NASA не нужно отдельно оплачивать ракету-носитель, а можно запустить DART в качестве дополнительной нагрузки в ходе одной из коммерческих миссий. Далее аппарат просто будет двигаться по спиралевидной траектории вокруг Земли в «ожидании» благоприятного момента для начала путешествия к астероиду.

Также на DART будут установлены две новейшие развертываемые солнечные батареи ROSA, первые испытания (видео) в открытом космосе которых состоялись в 2017 году (тут тоже не обошлось без помощи SpaceX, панели были доставлены к МКС в ходе миссии CRS-11 с помощью многоразового космического корабля Dragon).

Конечная цель зонда — бинарная астероидная система 65803 Дидим (Didymos). Система состоит из астероида Didymos, диаметром около 800 м и его меньшего, 150-метрового спутника, названного S/2003 (65803) 1 (неофициальное название Didymoon). Благодаря своей орбите Didymos является наиболее легкодоступным объектом для стартующих с Земли космических аппаратов.

Предположительно, в октябре 2022 года DART достигнет Didymoon, который будет находиться к тому моменту на расстоянии около 11 млн. км от Земли и столкнется с ним на скорости около 6 км/с. Аппарат должен будет попасть точно в центральную область астероида (отсюда и название — Дротик, как ассоциация с метанием в центр мишени в игре «Дартс»). На расстоянии около 38000 км, приблизительно за час до столкновения, навигационное ПО SmartNav на основе данных, полученных камерой высокого разрешения, начнет оценивать положение аппарата относительно астероида, чтобы внести поправки и с помощью восьми двигателей скорректировать конечный курс. При этом астероидная пара будет двигаться со скоростью, превышающей скорость DART и по сути догонит аппарат в определенный момент. Поэтому управление двигателями будет осуществляться не в целях ускорения или торможения, а для «подруливания» аппаратом, чтобы вывести его в нужное время и в нужную точку.

По расчётам ученых, столкновение должно вызвать изменение орбитальной скорости астероида относительно большего собрата всего лишь на долю процента (на 0.5 мм/с, что приведет к изменению периода вращения вокруг Didymos на 10 минут), однако этого будет достаточно для фиксации наземными обсерваториями и радарами. Также на поверхности астероида образуется кратер диаметром несколько метров (это будет зависеть от состава астероида), который планируется изучить более внимательно в ходе будущей миссии Hera (запланирована Европейским космическим агентством (ESA) на 2023 г).

Можно не беспокоиться, в силу незначительности последствий столкновение с Didymoon не приведет ни к каким опасным для Земли результатам. Зато ценность миссии DART сложно переоценить. Во-первых, в процессе будет испытана автономная работа навигационного программного обеспечения и двигателя нового поколения. Во-вторых, в случае успеха, учёными будут получены данные, позволяющие оценить эффективность метода отклонения орбиты и необходимые для разработки новых способов предотвращения угроз, создаваемых космическими объектами. Возможно, исследователи захотят поэкспериментировать с массой импактора, или опробовать несколько последовательных столкновений, либо же вообще отказаться от данного метода и сосредоточиться на новом варианте.
И как знать, возможно, в том числе именно благодаря этой небольшой миссии NASA когда-нибудь сумеет спасти если не мир, то множество человеческих жизней. А может быть и не без помощи SpaceX.

Источник: m.vk.com