Мониторинг сближающихся объектов
Кометы в опасной близости от нашей планеты
Понятно, насколько важно и необходимо своевременно открывать и исследовать потенциально опасные космические объекты.
Основными задачами системы наблюдения за опасными объектами являются:
— обнаружение и взятие на учёт всех астероидов, сближающихся с Землёй;
— открытие короткопериодических комет, сближающихся с Землёй, и определение их орбит;
— заблаговременное открытие долгопериодических комет и определение их орбит;
— обнаружение объектов непосредственной угрозы и уточнение возможного района их падения;
— определение физических характеристик опасных космических объектов (ОКО), их формы, характера собственного вращения, химического и минералогического состава;
— выдача целеуказаний для наведения на ОКО космических аппаратов.
Специалисты полагают за десятилетие интенсивных наблюдений реально учесть все опасные объекты, связанные своим происхождением с поясом астероидов.
Ко времени написания этой книги (2014 г.) открыты и занесены в каталоги около 5500 астероидов, сближающихся с Землёй. Почти полностью учтены опасные сближающиеся объекты поперечником более 8–10 км.
По современным представлениям, число сближающихся с Землёй объектов с поперечником более 1 км может быть от 900 до 1230. Их открыто около 80%. Столкновение с Землёй таких астероидов может вызвать региональную или глобальную катастрофу. И хотя такие события возможны только раз за миллионы лет, этот «раз» может случиться и в ближайшие годы.
Вот почему важно как можно скорее создать Международную службу слежения за объектами, сближающимися с Землёй. В идеале такая служба должна за несколько орбитальных оборотов до возможной встречи обнаруживать опасные небесные тела. Тогда в запасе у землян будет как минимум несколько лет.
Представляющую опасность для землян долгопериодическую комету желательно обнаружить хотя бы за несколько месяцев до сближения.
Опасными объекты могут стать и в результате изменения их траектории от столкновения с другим небесным телом. Служба слежения должна быть готова и к таким неожиданным событиям.
Объекты, размеры которых измеряются метрами или десятками метров, могут быть обнаружены лишь на подлёте к Земле, когда расстояние до них составит порядка миллиона километров, а до встречи останется несколько десятков часов.
Задачи службы слежения не ограничиваются только обнаружением и определением траектории опасных объектов. Система мониторинга должна рассчитывать место и время встречи опасного объекта с Землёй, а также исследовать характеристики астероидов и комет: форму, структуру, спектральные и фотометрические характеристики, собственное вращение. Только на основе такой информации можно будет спрограммировать наиболее подходящие для данного конкретного случая способы и технические средства защиты. Не менее важная задача службы мониторинга — выдача целеуказаний средствам перехвата, определение точных координат аппаратов-перехватчиков для возможно необходимой коррекции их траекторий.
Надо подчеркнуть, что исследование природы потенциально опасных объектов имеет и теоретическое значение для понимания взаимодействия Земли с ближним и дальним космосом.
Методы и средства обнаружения и слежения
Если астероиды открывают, как правило, астрономы-профессионалы, то большая часть комет была обнаружена любителями астрономии. Тому есть два объяснения. Во-первых, приближающиеся к Солнцу кометы, окутываясь обширной газовопылевой оболочкой, бывают настолько яркими объектами, что становятся доступными для наблюдения с помощью относительно скромных любительских средств. Во-вторых, только многочисленная армия любителей науки, «охотясь» за кометами, в состоянии практически ежесуточно обозревать всю небесную сферу. Правда, на более мощных телескопах профессиональных обсерваторий кометы могут быть обнаружены на гораздо более далёком расстоянии, что очень важно для своевременного принятия мер защиты. Понятно, что опасность может представить столкновение именно с ядром кометы, а не с его обширной оболочкой или хвостом.
До конца прошлого века было учтено восемьсот астероидов, сближающихся с Землёй (АСЗ). Значительная часть из них была обнаружена с помощью фотосъемки на телескопах. Наблюдения с целью определения положения и орбиты небесных объектов называют астрометрическими. Результаты многолетних астрометрических наблюдений заносят в каталоги. Есть, например звёздные каталоги, каталоги малых планет, каталоги объектов, сближающиеся с Землёй. Для поиска и отслеживания малых планет астрофотография применялась более 100 лет. Для этого чаще всего использовались специальные телескопы — астрографы с кассетой для больших фотопластинок. В дополнении к главной оптической системе астрограф имеет ещё один соосный телескоп — гид. С помощью гида наблюдатель во время экспонирования удерживает наблюдаемый участок неба в поле зрения. Это позволяет в течение достаточного времени накапливать свет от слабых объектов и получать изображение значительного участка ночного неба. Создаваемая таким образом стеклянная библиотека дает возможность сравнивать снимки одного участка, полученные с интервалами несколько суток, месяцев и лет. Астероиды на них удается выявить, т.к. они «ползут», перемещаются на фоне далёких звёзд, практически не меняющих своего положения относительно друг друга. Чем астероид ближе к Земле, тем на больший угол он смещается в единицу времени. Для определения истинного движения астероида надо учитывать, что его видимое перемещение есть сумма движений по своим орбитам астероида и Земли. Видимое движение астероида за сутки может составлять от долей градуса до десятков градусов.
Измерения координат астероидов на фотопластинках проводят с помощью специальных высокоточных приборов. Эти положения определяют относительно нескольких окружающих звёзд, координаты которых хорошо известны. Такие звёзды называют опорными. Существует несколько астрометрических каталогов опорных звёзд. Наиболее обширен и точен каталог Guide Star Catalogue (GSC), созданный в Научном институте космического телескопа. В каталог занесено 20 млн. (!) звёзд от 9 до 16 звёздной величины. Их положение приведено со средней точностью около 0,3угловой секунды. Понятно, что GSC был издан не в виде книг, а представляет собой серию компактных компьютерных лазерных дисков, а также доступен по Интернету. Работа над каталогом продолжается. GSC широко используют и в кометной астрономии.
На территории стран СНГ наибольший опыт поиска и исследования астероидов накоплен в Крымской астрофизической обсерватории (КрАО). Путем фотографических наблюдений с помощью двойного 40-см телескопа-астрографа здесь было открыто около трети всех каталогизированных к концу прошлого века астероидов. Модельные математические эксперименты показали, как должны выглядеть объекты перед столкновением с Землёй. В последний период перед столкновением величина углового перемещения зависит от направления подхода астероида к Земле. Некоторые из них становятся «очень медленными», а в последние 10 дней почти стационарными объектами. И это вполне естественно. Ведь в это время астероид летит прямо на нас, быстро увеличивая свой блеск, но очень мало перемещаясь поперёк луча зрения. В таком случае для определения расстояния до объекта и параметров его траектории необходимо провести серию наблюдений на двух телескопах, достаточно удалённых друг от друга. Такие наблюдения называют базисными. Они позволяют использовать триангуляционный метод определения расстояния до объекта. Поможет здесь и радиолокация потенциально опасного объекта.
