28 февр. 2013 г.

Большие кометы в 2013 году

Комета Хейла-Боппа (источник фото)
Ещё не закончились разговоры о челябинском метеорите, а космос уже готовит нам новые события. В марте 2013 года, возможно, на небе появятся две большие кометы.
Большой называют комету, легко видимую невооружённому наблюдателю.
И на звание большой кометы 2013 года претендуют аж два небесных тела:

  • комета C/2012 51 ISON,
  • комета C/2011 L4.

C/2012 S1


Эта комета примечательна тем, что она открыта двумя россиянами. За последнее время в России нет так много астрономических открытий (хотя можно вспомнить комету Еленина, которая была первой открытой за 20 лет русским астрономом кометой). Комета недавняя, открыта в 2012 году. В декабре этого года "хвостатая" пройдёт на расстоянии примерно в 0.4 астрономические единицы (60 млн км) от Земли. Впоследствии она двинется к Марсу и пройдёт на архи-близком расстоянии от него в 0.012 а.е. Прогноз пока что нельзя назвать 100%-точным, так как комета открыта недавно и её орбита пока что известна не очень хорошо. К тому же тесное сближение с Марсом может "подпортить" ситуацию.

C2011/L4 


Фотография открытия кометы (источник
Более примечательна вторая комета — C2011/L4, которая приблизтся к Земле уже 5 марта 2013 г. Минимальное расстояние до Земли составит около 1 астрономической единицы (150 млн км). При определённом сценарии возможно, что комета станет одним из самых ярких объектов на ночном небе и будет видна невооружённым глазом даже днём при свете Солнца. Предполагаемая яркость составит от -1m до -4m.
Справка. Яркость измеряется в звёздных величинах. Чем меньше звёздная величина, тем ярче небесное тело. ЗВ самой крупной планеты, Юпитера, не превышает -3m, Луны — около -13m, а самой яркой звезды, Сириуса, — около -2m.
Таким образом, объект окажется, скорее всего, самой яркой звёздой/планетой на небесном небе (а ещё можно учесть "хвост" :).

Итого: пока есть возможность наблюдать объекты издали, весьма рекомендую ей воспользоваться. Зрелище той же кометы Хейла-Боппа в 90-х годах запомнилось мне надолго.

21 февр. 2013 г.

Челябинский метеорит — один из многих

«Каньон дьявола», метеоритный кратер в штате Аризона (США) поперечником 1.2 км. Источник: maravilhas-naturais.webnode.pt

Наша Солнечная система густо населена. Знание этого, кажущегося сейчас очевидным, факта является заслугой работы, которую провели астрономы в последние десятилетия. Начиная со второй половины двадцатого века человечество начало запускать в космос различные исследовательские миссии. Запущенный Европейским космическим агентством космический аппарат Hipparcos открыл новую эру в наблюдательной астрономии. О снимках с космического телескопа «Хаббл» (НАСА) и говорить не приходится — их не видел только ленивый. Выйдя в космос, человечество впервые увидело, сколько же реально объектов есть рядом с нами. Если до 80-х — 90-х годов количество астероидов в Солнечной системе измерялось сотнями и тысячами, то сейчас только нумерованных астероидов — более 350 000. По свидетельствам российских и зарубежных астрономов, реальное количество объектов, как минимум, в 10-20 раз больше. При этом небольшие тела диаметром 1-10 метров никто и не считает.

Совершенно очевидно, что среди этого всего множества объектов есть те, которые пролетают рядом с Землей. Такие астероиды (или объекты) называют АСЗ (астероиды, сближающиеся с Землей, англ. NEA/NEO: Near-Earth Asteroids / Objects). Однако не все из них представляют для нашей планеты опасность, а только один их подкласс: потенциально опасные астероиды (ПОА). На сегодняшний день известно несколько сотен ПОА (краткий список имеется на сайте НАСА). Все эти объекты имеют тесные сближения с Землей и, в большинстве своем, ненулевые шансы соударения. Ещё в 10-100 раз больше неучтенных объектов, имеющих сходные характеристики.
Таким образом, число потенциально опасных объектов можно оценить в десятки и сотни тысяч.

Читайте подробнее в моей статье в Большой Вселенной.

17 февр. 2013 г.

Челябинский болид/астероид: можно ли его было отклонить?

Ван Гог . Звёздная ночь. Изображения взято из Википедии.
В последние дни очень много разговоров о том, можно ли было или нельзя отклонить челябинский болид/астероид, зная заранее его орбиту, скажем, лет за 20. Я лично слышал на Вестях ФМ абсолютно непрофессиональное мнение какого-то-там-редактора какого-то-там-журнала (кажись, военного) о том, что земляне на сие не способны. Давайте вместе разберёмся в этом вопросе.

Прежде всего, нужно понять один аспект движения небесных тел по орбите вокруг Солнца. Этот аспект называется устойчивость движения. Тема достаточно новая, но тем не менее уже неплохо изученная. Базово, движение любого небесного тела можно разделить на три типа:

  • устойчивое движение (или практически устойчивое),
  • ограниченный хаос (шаманизм, но что поделать),
  • хаотическое движение.
Чтобы понять каждый из терминов, достаточно представить себе следующую картину: возьмём наш астероид и сдвинем его на чуток, к примеру, на метр вправо. И сравним орбиты исходного астероида и "сдвинутого". Если, к примеру, за 100 лет они разошлись на 1 м, то движение "относительно устойчивое". А если на 1.000.000 км, то явно нет (более подробно см. Показатель Ляпунова (англ.), Динамический Хаос). Есть отличная научно-популярная статья "Непредсказуемые орбиты" за авторством И. И. Шевченко в журнале "Природа" (ссылка дана на сам журнал), весьма рекомендую тем, кому интересна тема.

Итак, три типа движения. В большинстве случаев астероиды, сближающиеся с Землёй, имеют либо хаотическую орбиту, либо близкую к хаотической. На практике это означает, что малейшее изменение орбиты может "увести" астероид очень и очень далеко. Что, собственно, и можем использовать мы для того, чтобы отклонить опасный объект подальше от нашей планеты (см. статью о происхождении астероидов).

Давайте пофантазируем, какие способы чисто гипотетически возможны:
  1. Шарахнуть ракетой. Технически плохо реализуемо и глупо — метеоритный дождь сделает гораздо больше разрушений. Да и вывести точно баллистическую ракету сложно.
  2. Взорвать. Чуть более корректный способ, особенно, если делать это далеко от Земли. Недостаток — после взрыва непонятно, куда полетят "остатки" и какого они будут размера.
  3. "Стукнуть". Если достаточно небольшого "влияния извне", то можно просто со всей скорости стукнуть объект и подождать, пока он сам "сдвинется". Хороший способ, только вот масса космического аппарата-стукача несоизмеримо меньше массы астероида, поэтому импульс будет весьма маленький.
  4. Дать астероиду двигатель. Прилетаем к астероиду, ставим туда двигатель и постоянными "толчками" сдвигаем его куда надо. В качестве дополнительного источника энергии можно использовать солнечные батареи. Более грамотный вариант п. 3, но с теми же недостатками. В некоторых случаях метод вполне будет работать.
  5. Солнечный парус. Для многих он кажется смешным, но это — реально отличный способ для космических кораблей, почему он не подойдёт для астероида? Технология имеется, теория разработана (спасибо Е. Н. Поляховой из СПбГУ), опробирована. Нанотехнологии дают поистинне уникальные материалы для солнечного паруса. Плюс один "в копилку" Земли.
  6. Фольга. С помощью "правильной обклейки" астероида можно добиться изменения орбиты за счёт эффекта Ярковского (ещё один русский).
Несмотря на кажущуюся "фэнтезийность" некоторых методик, они все вполне реальны. Этому посвящены в том числе и научные работы в серьёзных научных журналах (есть ещё ряд предложений, выдвигавшихся в своё время на различных конференциях, к сожалению, не все у меня есть в наличии):
  • Кинетический удар и/или гравитационный "трактор" (п. 3-4): Yeomans, D.K., Bhaskaran, S., Broschart, S.B., Chesley, S.R., Chodas, P.W., Sweetser, T.H., Schweickart, R., 2010. Deflecting a Hazardous Near-Earth Object. 1 IAA Planetary Defense Conference: Protecting Earth from Asteroids 1–13.
  • Гравитационный "трактор" (п. 4):  Ivashkin, V. V. Stikhno, C. A.  On the prevention of a possible collision of asteroid Apophis with the Earth.
  • Небольшая статья о применении эффекта Ярковского.
  • И ещё одна статья об отклонении объектов с помощью света: Vasylyev, V. P. Deflection of Hazardous Near-Earth Objects by High Concentrated Sunlight and Adequate Design of Optical Collector
При этом есть разные варианты отклонения. Просто добиться "увода" астероида из опасной зоны мало. Почему? Потому что зачастую объекты находятся в так называемых орбитальных резонансах, которые будут "способствовать" повторению ситуации всё снова и снова. А угрозу желательно убрать раз и навсегда. Если рассуждать логически, то есть три варианта:
  1. Уничтожить. Плохо, см. п. 1-2 выше.
  2. Отклонить. Не всегда реализуемо.
  3. Изменить орбиту так, чтобы астероид врезался в Луну или любую планету, отличную от Земли.
Вариант №3, несмотря на кажущуюся некорректность, — отличный. Нет астероида — нет проблемы. Тем более, что если орбита астероида проходит рядом с Землёй, то она должна проходить и рядом с Луной. Такие варианты тоже серьёзно рассматривались.

Итого, на данный момент человечество имеет как минимум 4 отличных способа избавиться от надоедливого астероида заблаговременно. Ключевое слово — заблаговременно, так как каждый из способов предполагает хотя несколько лет работы (+ время на запуск космического аппарата). Опыт уже есть — японский аппарат Хаябуса успешно "приастероидился", взял пробу грунта и вернулся на Землю. Главное сейчас — вовремя заметить угрозу (а не как в случае челябинского болида/астероида). А уж нейтрализовать её мы, скорее всего, сможем.

15 февр. 2013 г.

О падении астероида в Челябинской области

Сегодня с утра произошло в какой-то мере знаковое событие — падение небесного тела на Землю (предположительно). Это событие ещё раз поднимает проблему, о которой астрономы говорят на протяжении последних 30+ лет — проблему астероидно-кометной безопасности. Из известных на данный момент фактов можно сделать вывод о том, что упавшее тело было небольшого размера (порядка нескольких метров). По большей части разрушилось ещё в атмосфере, до Земли лишь дошла ударная волна и несколько осколков. Небольшое видео происшествия:


Кстати, сегодняший день знаменателен и другим фактом — на расстоянии порядка 0.1 лунной дистанции рядом с Землёй пройдёт астероид 2012DA14. Есть предположение, что он может задеть геостационарную орбиту Земли и столкнуться со спутниками.
В связи со всем этим я бы хотел отметить ряд тезисов:

  1. Космические тела врезались, врезаются и будут врезаться в Землю.
  2. Для того, чтобы предсказывать падения хотя бы наиболее крупных астероидов, нужны наблюдения, наблюдения и ещё раз наблюдения. Нужны телескопы, нужны космические телескопы. Так можно исключить порядка 90-95% потенциально опасных объектов.
  3. Во многих случаях можно спрогнозировать орбиту весьма точно. Как — см. п. 2.
  4. И самый важный тезис: что бы ни говорили военные, что бы не говорили "эксперты МинОбороны" (как в эфире Вестей ФМ), астрономы знают, как отклонять такие объекты. И уже кое-что попробовали на практике. Японское космическое агентство в начале 2000-х годов отправило к астероиду Итокава космический аппарат Хаябуса, забравший с поверхности объекта грунт. Ровно такая же миссия, но с аппаратом, содержащим небольшой двигатель + солнечный парус и/или светоотражающую поверхность и т.п. и т.д., способна за несколько лет отклонить орбиту потенциально опасного астероида на достаточное расстояние и тем самым нивелировав хотя бы на время угрозу. Да, мы это можем, да, все, кто говорят иное, — неправы. Хотя это и логично — у военных обычно один подход — сбивать ракетами. Разумеется, в случае астероидов такая стратегия не подойдёт.
P.S. Написано несколько сумбурно, по результатам исследований попробую сделать более полный анализ.

P.P.S.
+1 видео