Как нацелиться на астероид

Подобно многим коллегам по Лаборатории реактивного движения НАСА, Шьям Бхаскаран много времени посвящает астероидам. Как и они, исследователь глубокого космоса мастерит и обдумывает компьютерные трёхмерные модели этих загадочных кочевников Солнечной системы.

Правда, в отличие от тех, кто определяет местонахождение астероидов в прошлом, настоящем и будущем, наблюдая их с помощью самых крупных радаров мира и размышляя над тем, как встретиться с ними или даже вывести на лунную орбиту, г-н Бхаскаран хотел бы... столкнуться с одним из них. «Если вам надо заглянуть под поверхность астероида, лучшего способа не найти, — поясняет учёный. — Но это нелегко. Ударить по астероиду космическим кораблём, который мчится на гиперскорости, — всё равно что попасть стрелой в цель, установленную на гоночной машине».

Гиперскорость — это 3 км/с и выше, и г-н Бхаскаран подразумевает именно это «выше». «В большинстве сценариев, которые я смоделировал, сближение космического корабля и астероида происходит на скорости около 13 км/с», — подчёркивает исследователь.

В Солнечной системе, где знаки «Уступи дорогу» и «Право преимущественного проезда» ещё не получили широкого распространения, столкновения на гиперскорости происходят постоянно. Но земляне замечают их предельно редко.

«Столкновение с астероидом на высокой скорости способно рассказать очень много из того, что нам хотелось бы знать, — подтверждает Стив Чизли из Лаборатории реактивного движения. — Астероид раскрыл бы нам свой состав и степень прочности «конструкции». Это важно не только для теории формирования Солнечной системы, но и для авторов проектов по перемещению астероидов — как для их эксплуатации, так и для предотвращения удара по Земле».

Столкновение космического корабля с астероидом — уже не просто теоретическое упражнение. Специалисты изучают данные, полученные благодаря падению на Луну и прочие небесные тела космических аппаратов и ступеней ракет, со времён «Аполлонов». А 4 июля 2005 года аппарат Deep Impact успешно столкнул специальный снаряд с кометой 9P/Темпеля — и это был первый высокоскоростной удар по примитивному объекту Солнечной системы.

Г-н Бхаскаран, принимавший участие в проекте Deep Impact в качестве штурмана, отмечает, что астероид требует иного подхода. Комета неудобна своим хвостом, который мешает системам наблюдения и навигации, а астероиды чересчур малы и темны, к тому же могут иметь свои собственные, ещё более мелкие спутники.

Помимо размера, во внимание следует принять орбиту, ошибки наведения, скорость сближения и даже форму астероида. «Астероиды редко представляют собой сфероиды, — говорит учёный. — Они похожи на арахис, картофель, алмаз, бумеранг и даже собачью кость. Можно промазать — и попасть по той части астероида, которая ничего не даст». В этой ситуации очень большое значение приобретает автопилот: пока человек будет принимать решение на основании полученных данных, ситуация изменится. Поэтому последние команды придётся отдать за несколько часов до столкновения, а дальше — молиться.

Свой виртуальный снаряд г-н Бхаскаран направляет на морщинистый, богатый органикой реголит астероида (101955) 1999 RQ₃₆. Космическая скала диаметром 500 м выбрана целью проекта ISIS (Impactor for Surface and Interior Science). Снаряд, напоминающий обручальное кольцо, возьмёт на борт ракета, которая должна вывести в космос марсианскую станцию InSight. Он облетит вокруг Красной планеты, а затем направится к астероиду.

«Я сплю спокойно, потому что мы очень много знаем о RQ₃₆, ведь это ещё и цель инициативы OSIRIS-REx, — говорит г-н Бхаскаран. — Тем не менее перед нами множество трудностей, потому что учёные требуют, чтобы мы ударили по астероиду в определённый момент и в определённом месте, иначе космический аппарат OSIRIS-REx не сможет наблюдать результаты с выгодной и безопасной позиции».

После того как наш герой облетит Марс, он начнёт сокращать дистанцию до астероида на скорости 13,5 км/с. В следующие месяцы навигаторы ISIS спланируют и проведут необходимые манёвры, а за два часа до столкновения для последней корректировки курса придётся включить автопилот. «Система построения изображений и алгоритмы расчёта орбиты обнаружат астероид и вычислят его положение относительно снаряда, — рассказывает учёный. — Не дожидаясь наших указаний, автопилот спланирует и осуществит три манёвра наведения за 90, 30 и три минуты до удара. Последнее включение двигателей состоится, когда до астероида будет всего 2 400 км. Три минуты спустя, если всё пойдёт по плану, аппарат врежется в него, словно тонна кирпичей». И взорвётся, уточним мы, как девять тонн тринитротолуола.

«Диаметр кратера, как ожидается, будет не меньше 30 м, — говорит г-н Чизли. — Занимая выгодное положение на орбите астероида, OSIRIS-REx без труда не только разглядит эту дыру, но и проанализирует материал, выброшенный взрывом».

Данные дадут информацию и о составе астероида, и о том, как отреагирует на удар его орбита. «Хотя эффект ожидается небольшим, его можно будет измерить, — отмечает г-н Чизли. — Как только мы узнаем, насколько изменится орбита, мы сможем планировать мероприятия по влиянию на орбиты других астероидов, если в том возникнет нужда. Но сначала, конечно, надо по нему попасть».

Своими соображениями г-н Бхаскаран поделился на конференции по вопросам защиты планеты, организованной Международной академией космонавтики.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.