Поиски опасных астероидов

Язык труда и переводы:
УДК:
521.1
Дата публикации:
06 января 2022, 22:46
Категория:
Секция 05. Прикладная небесная механика и управление движением
Авторы
Эскин Борис Борисович
Санкт-Петербургский государственный университет
Соколов Леонид Леонидович
Санкт-Петербургский государственный университет
Кутеева Галина Анатольевна
Санкт-Петербургский государственный университет
Баляев Иван Алексеевич
Санкт-Петербургский государственный университет
Петров Никита Александрович
Санкт-Петербургский государственный университет
Аннотация:
Рассмотрены возможные изменения орбиты астероида при взаимодействии с планетами. С использованием метода точечных гравитационных сфер получены оценки возможностей трансформаций орбиты. С помощью новой быстродействующей программы численного интегрирования исследованы возможные движения более 100 тыс. известных астероидов, включая имеющие перигелийное расстояние больше 1.3 а.е. Сделан вывод, что реальную опасность могут представлять не только «астероиды, сближающиеся с Землей», но и другие объекты. Разработан метод поиска и выделения таких астероидов.
Ключевые слова:
астероид, кометно-астероидная опасность, тесное сближение, траектории
Основной текст труда

Настоящая работа посвящена задачам, связанным с актуальной проблемой обеспечения астероидной безопасности. Речь идет о выделении реально опасных объектов среди множества известных, нахождении их возможных соударений и сближений с Землей, а также Луной и другими планетами, оценке вероятности этих событий. Обычно опасные для Земли астероиды ищут среди тех, перигелийные расстояния которых менее 1.3 а.е. («астероиды, сближающиеся с Землей»), и это представляется естественным. Однако орбиты астероидов эволюционируют, особенно сильно при тесных сближениях с планетами. В результате возможен переход в класс «сближающихся с Землей» объекта, который в этом классе не был, и даже превращение его в реально опасный для Земли. Проведена оценка возможности такой трансформации орбиты с использованием приближенного аналитического метода точечных гравитационных сфер и серьезных упрощений модели движения. Для этого рассматривается плоская круговая ограниченная задача трех тел «Солнце-планета-астероид». Взаимодействие с планетой сводится к мгновенному повороту вектора планетоцентрической скорости, модуль которой постоянен. Элементы гелиоцентрической орбиты, а также афелийное и перигелийное расстояние преобразуются по формулам задачи двух тел. Таким методом нетрудно показать принципиальную возможность перехода астероида с перигелийным расстоянием, близким к радиусу орбиты Юпитера, в окрестность орбиты Земли. Известно, что тесное сближение с Юпитером может значительно изменить орбиту астероида, сближение с Марсом — заметно меньше. Для того, чтобы оценить реальность перехода астероидов в класс «сближающихся с Землей», было проведено численное интегрирование большого числа известных астероидов, включая те, которые имеют перигелийное расстояние больше 1.3 а.е. Последовательно отбирались астероиды, имеющие сближения с планетами. Вычисления проводились с помощью недавно созданного быстродействующего программного комплекса (Баляев И.А. Об ускорении численного интегрирования движения астероидов. Астрономический вестник, 2020, т. 54, № 6, стр. 567–576). С использованием метода Монте-Карло были получены оценки кумулятивных вероятностей соударений и сближений с планетами (включая Землю) для более 3000 астероидов. Интервал времени — до 2132 года. Каждый астероид моделируется двумястами тысячами отдельных экземпляров. Найдено два десятка астероидов с перигелийным расстоянием более 1.3 а.е., имеющие за указанное время сближения с Землей на расстояние менее 100 ее радиусов. Для почти всех этих астероидов зафиксированы сближения и возможные соударения с Юпитером, много сближений зафиксировано с Марсом. Два астероида имеют сближения с Венерой менее, чем на 100 ее радиусов, два астероида — сближения с Сатурном менее, чем на 100 его радиусов. Рассмотрим для примера астероид 2011 XD3. Его перигелийное расстояние 1.53 а.е., точность — 0.0008 а.е. (1 сигма), афелийное расстояние — 5.16 а.е., точность — 0.07 а.е. (1 сигма). Зафиксировано два сближения этого астероида с Землей на менее чем 100 ее радиусов, 6 сближений с Марсом на менее чем 100 его радиусов, 3751 сближение с Юпитером на менее чем 100 его радиусов, 512 сближений с Юпитером менее чем на 10 его радиусов, 103 возможных соударения с Юпитером. Подводя итоги, можно сказать, что опасность для Земли могут представлять и астероиды, не принадлежащие пока к числу «сближающихся с Землей». Выделение и исследование таких объектов — актуальная задача, решение ее возможно с использованием современных вычислительных средств.

Литература
  1. Balyaev I.A. Acceleration of Numerical Integration of the Equations of Motion of Asteroids // Solar System Research. 2020. Vol. 54. No. 6. Pp. 557–566. DOI: 10.1134/s0038094620330011
  2. Sokolov L., Petrov N., Kuteeva G. and Vasilyev A. Scattering of trajectories of hazardous asteroids // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 1959. No. 040019. DOI: 10.1063/1.5034622
  3. Everhart E. Implicit single-sequence methods for integrating orbits // Celestial Mechanics. 1974. Vol. 10. Pp. 35–55.
  4. Standish E.M. JPL Planetary and Lunar ephemerides, DE405/LE405. Interoffice Memorandum. 1998. 312.F-98-048. 18 p.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.