Погрівання: виявлення навколоземних астероїдів за допомогою тепла

Нова методика для виявлення навколоземних астероїдів із використанням інфрачервоних викидів була розкрита дослідниками NASA на квітневій зустрічі APS 2019 року

15 лютого 2013 року в небі над російським містом Челябінськ розбився об’єкт. Вибух - виявлений так далеко, як Антарктида - був потужнішим за ядерний вибух, у 25 - 30 разів потужніший. Він розбив вікна та поранив приблизно 1200 людей. Насправді вибух був настільки інтенсивним яскравим, що цілком може ненадовго перехитрити Сонце.

Челябінська вогнена куля, записана дашком з Каменська-Уральського на північ від Челябінська, де ще світала. (Інститут планетарного суспільства)

Головне занепокоєння щодо події в Челябінську полягає в тому, що задіяний метеор - який відірвався від більшого астероїда - відносно невеликого - діаметром 17–20 м. Там багато, набагато більших об’єктів. Точно знати, де буде велика перевага.

Відповідальність за розміщення таких об’єктів у близькості до Землі - Близьких земних об'єктів (НЕО) та питання, як запобігти удару, досліджують Емі Майнцер та її колеги з місії NASA по полюванню на астероїди в Лабораторії реактивного руху в Пасадені, Каліфорнія. Вони створили простий, але геніальний спосіб виявити НЕО під час руху до планети.

Це колекція зображень з космічного корабля WISE астероїда 2305 King, який названий на честь Мартіна Лютера Кінга-молодшого. Астероїд з'являється у вигляді помаранчевих точок, тому що це набір експозицій, які були додані разом, щоб показати його рух через небо. Ці інфрачервоні фотографії були кольоровими, щоб ми могли сприймати їх людським оком: 3,4 мкм зображено синім кольором; 4,6 мкм - зелений, 12 мкм - жовтий, а 22 мкм - червоний. З даних WISE, ми можемо розрахувати, що астероїд має діаметр близько 12,7 кілометрів, що має 22% відбивну здатність, що вказує на ймовірний кам'янистий склад (NASA)

Майнцер, який є головним дослідником місії, окреслив роботу Координаційного бюро планетарної оборони НАСА на Американській фізичній спільноті у квітні в Денвері - включаючи метод визнання її командою НЕО та те, як це допоможе зусиллям щодо запобігання майбутніх наслідків Землі.

Майнцер каже: "Якщо ми знайдемо об'єкт лише через кілька днів від удару, це значно обмежує наш вибір, тому в наших пошукових заходах ми зосередилися на пошуку НЕО, коли вони знаходяться далі від Землі, забезпечуючи максимальну кількість часу та відкриття розширити широкий спектр можливостей пом'якшення наслідків ».

Вам стає тепліше!

Розміщення НУО непросте завдання. Майнцер описує це як те, що намагається помітити грудку вугілля на нічному небі.

Вона пояснює: “НЕО суттєво слабкі, бо вони в основному дуже малі та далекі від нас у космосі.

"Додайте до цього той факт, що деякі з них темні, як тонер принтера, і намагатися помітити їх на чорному просторі дуже важко".

Це зображення запропонованої місії близькоземної об’єктної камери (NEOCam), яка призначена для пошуку, відстеження та характеристики астероїдів та комет, що наближаються до Землі. Використовуючи теплову інфрачервону камеру, місія вимірює теплові підписи НЕО незалежно від того, світлого вони або темного кольору. Корпус телескопа пофарбований у чорний колір, щоб ефективно випромінювати власне тепло в космосі, а його сонячний щит дозволяє спостерігати близько до Сонця, де НЕО на найбільш орбітах Землі проводять більшу частину свого часу. На задньому плані - набір зображень головних поясів астероїдів, зібраних прототипом місії NEOWISE; астероїди виглядають у вигляді червоних крапок на тлі зірок та галактик. (NASA)

Замість того, щоб використовувати видиме світло для виявлення вхідних об'єктів, Майнцер та її команда JPL / Caltech працювали натомість з характерною рисою НЕО - їх теплом.

Астероїди і комети нагріваються сонцем і так яскраво світяться на теплових - інфрачервоних - довжинах хвиль. Це означає, що їх легше помітити за допомогою телескопа інфрачервоного обстеження навколоземного об єкта навколо Землі (NEOWISE).

Майнцер пояснює: "За допомогою місії NEOWISE ми можемо помітити об'єкти незалежно від їх кольору поверхні та використовувати їх для вимірювання їх розмірів та інших властивостей поверхні".

Виявлення поверхневих властивостей NEO забезпечує Майнцеру та її колегам уявлення про те, наскільки великі об'єкти і з чого вони виготовлені, як критичні деталі в розробці оборонної стратегії проти небезпечного для Землі NEO.

Наприклад, однією оборонною стратегією є фізично «відштовхнути» НЕО від траєкторії удару про Землю. Справа в тому, що для обчислення енергії, необхідної для цього натискання, деталі маси NEO, а отже, розмір і склад, є вирішальними.

Космічний телескоп NEOWISE помітив, що Комета C / 2013 US10 Каталіна на швидкості Землі відбулася 28 серпня 2015 року. Ця комета вилетіла з Хмари Оорта, оболонки холодного, замерзлого матеріалу, що оточує Сонце в найвіддаленішій частині Сонячної системи. за орбітою Нептуна. NEOWISE захопив комету, коли вона фіксувала активність, викликану сонячним теплом. 15 листопада 2015 року комета здійснила найближчий наближення до Сонця, занурившись всередину земної орбіти; можливо, що це вперше ця стародавня комета була колись так близько до Сонця. NEOWISE спостерігав комету у двох чутливих до нагрівання інфрачервоних довжинах хвиль, 3,4 та 4,6 мкм, які на цьому зображенні кольорово-червоні. NEOWISE кілька разів виявляв цю комету у 2014 та 2015 роках; п’ять експозицій показані тут у поєднаному зображенні, що зображує рух комети по небу. На цьому зображенні велика кількість газу та пилу, що викликається кометою, виглядає червоним, оскільки вони дуже холодні, набагато холодніші, ніж фонові зірки. (NASA)

Вивчення складу астероїдів також допоможе астрономам зрозуміти, як обставини формували Сонячну систему.

Майнцер каже: "Ці об'єкти властиві цікаво, тому що деякі вважаються такими ж старими, як і оригінальний матеріал, що складається з Сонячної системи.

"Одне з речей, яке ми з'ясували, - це те, що НУО досить різноманітні за складом".

Зараз Mainzer прагне використати прогрес у технології камер, щоб допомогти у пошуку НЕО. Вона каже: "Ми пропонуємо НАСА новий телескоп, навколоземна об'єктивна камера (NEOCam), щоб зробити набагато всебічнішу роботу з картографування астероїдних місць та вимірювання їх розмірів".

Звичайно, NASA - не єдине космічне агентство, яке намагається розібратися в НЕО - місія Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA) Hayabusa 2 планує збирати зразки з астероїда. У своїй презентації Майнцер пояснює, як НАСА працює з глобальним космічним співтовариством у міжнародних зусиллях із захисту планети від впливу NEO.