Ты узнаешь его из тысячи

В середине августа на расстоянии около 1,7 миллиона километров от Земли пролетел астероид 2021 PJ1 диаметром от 20 до 30 метров. Он не представлял никакой угрозы для нашей планеты, но это событие, тем не менее, стало историческим — 2021 PJ1 стал тысячным околоземным астероидом, который разглядели и описали радиоастрономы. Рассказываем о наиболее любопытных представителях зоопарка малых тел Солнечной системы, собранного учеными за полвека наблюдений.

Чтобы хорошенько изучить астероид (или комету), можно отправить к нему автоматический аппарат — так поступили, например, с астероидом Рюгу, астероидом Бенну и кометой 67P/Чурюмова–Герасименко. Это, естественно, занимает много времени и позволяет одновременно исследовать максимум пару-тройку объектов. Дешевле и проще обратиться к радиолокационной астрономии, которая не только позволяет изучать динамику и некоторые свойства пролетающих мимо нашей планеты малых тел Солнечной системы, но и помогает отслеживать концентрацию и распределение частиц космического мусора на околоземных орбитах. 

В отличие от обычной радиоастрономии, где телескоп лишь принимает излучение, приходящее из космоса, для радиолокации понадобится установить на остронаправленной антенне телескопа передатчик, причем чем мощнее — тем лучше. Вести наблюдения можно при помощи двух телескопов, один из которых будет передавать сигнал, а второй — ловить при помощи чувствительного приемника эхо, отраженное от цели. Вариант с одним телескопом тоже подойдет, но тогда на нем должны быть установлены быстродействующие переключатели из режима «излучение» в режим «прием», а время переключения должно быть меньше времени полета сигнала до небесного тела и обратно. 

Дальность действия радиолокатора увеличивается прямо пропорционально диаметру антенны, поэтому до недавнего времени наиболее эффективным астрономическим радаром на планете был 305-метровый телескоп обсерватории Аресибо — больше половины сеансов радиолокации объектов, сближающихся с Землей, проводил именно он, а благодаря мощным передатчикам дотягивался даже до орбиты Сатурна, исследуя его кольца. Однако после разрушения Аресибо радиолокационные наблюдения не прекратились — они ведутся при помощи антенн обсерватории Голдстоун, Комплекса дальней космической связи в Канберре, радиотелескопов Паркса и ATCA (Australia Telescope Compact Array), а также антенн РТ-70 в Восточном центре дальней космической связи и в Центре дальней космической связи под Евпаторией.

Радиолокация позволяет планетологам не только определить форму астероида или ядра кометы, но даже рассмотреть отдельные детали рельефа поверхности, а также оценить диаметр этих тел, расстояние до них и период их вращения вокруг собственной оси. Кроме того, планетные радары играют важную роль в защите Земли от потенциально опасных объектов, помогая уточнить параметры орбиты и прикинуть возможную дату столкновения с нашей планетой — так, недавние радарные наблюдения за астероидом (99942) Апофис установили, что человечество может его не бояться еще как минимум сотню лет.

Первым астероидом, который изучили при помощи радара, стал (1566) Икар — это произошло в далеком 1968 году. В 1980 году были проведены первые радиолокационные наблюдения кометы Энке — тогда ученые впервые на практике доказали наличие у кометы компактного ядра.

А 22 августа 2021 года мимо Земли промчался астероид 2016 AJ193, ставший уже 1001-м объектом, попавшим в поле зрения наземного радиолокатора: данные наблюдений помогли установить, что его диаметр 1,3 километра, период вращения — 3,5 часа, и заодно уточнить параметры его орбиты.

Астероиды со спутниками

Это — астероид 2004 BL86, представитель группы Аполлона, в которую входит более пяти тысяч тел. В 2015 году, когда 2004 BL86 пролетал мимо Земли очередной раз, астрономы благодаря радарным наблюдениям выяснили, что у этого 325-метрового тела есть еще и 70-метровый спутник, который вращается вокруг своего хозяина на расстоянии примерно 500 метров. Наблюдения велись, когда система находилась на расстоянии 1,3-1,6 миллиона километров от Земли. Изо всех известных астероидов, диаметр которых больше 200 метров, двойных не так много — около 16 процентов.

А это — радиолокационное изображение тройного потенциального опасного для Земли астероида (136617) 1994 CC. Подобные объекты считаются редкими — лишь один процент околоземных астероидов, наблюдавшихся радаром, оказывались тройными. В данном случае вокруг центрального тела диаметром около 700 метров, вращаются два спутника, каждый из которых не меньше 50 метров в поперечнике.

Двойной астероид

Бывает и так, когда ярко выраженного «главы семьи» в пролетающей кратной системе астероидов нет. На момент открытия астероида 2017 YE5 ученые считали, что это одно тело, однако радарные наблюдения показали, что это двойная система из почти равных по размеру субкилометровых астероидов, которые кружатся вокруг общего центра масс с периодом 22 часа.

Астероид-арахис

Радиолокационное изображение потенциально опасного для Земли астероида 2014 JO 25. Его форма напоминает арахис (или резиновую уточку, с которой сравнивают комету Чурюмова–Герасименко) — потому что это контактная двойная система из двух астероидов, диаметром около 870 метров. Наблюдения велись, когда тело находилось на расстоянии 2,47-2,59 миллиона километров от Земли.

Астероид-кость

А (216) Клеопатра вообще похожа на кость длиной около 217 километров. Этот астероид содержит много металлов, может быть результатом столкновения и слипания двух тел в прошлом и обладает парой небольших спутников.

Астероид-другая кость

2017 BQ6 тоже похож на кость, но игральную — у него неожиданно ровные грани. Это каменный астероид диаметром около 156 метров, а один оборот вокруг своей оси он совершает за 2,1 часа.

Астероид-гиппопотам (или печенька)

Бывают формы и совсем удивительные — как, например, в случае с астероидом 2003 SD220. Он похож на профиль гиппопотама (или, если угодно, печенье в форме гиппопотама). Его длина оценивается в 1,6 километров, а на поверхности астероида заметен хребет, высота которого может достигать ста метров. При этом тело необычно долго вращается вокруг собственной оси (около 12 дней), да и само вращение имеет сложный характер и не происходит относительно самой короткой главной оси, что нехарактерно для большинства околоземных астероидов.

А это Бенну. К нам летит его грунт

А вот радиолокационное изображение околоземного 500-метрового астероида Бенну и трехмерная модель, построенная на основе наблюдений. Это небесное тело стало широко известно после прибытия к нему межпланетной станции OSIRIS-REx, которая исследовала его пару лет и в настоящее время летит к Земле с пробой грунта, взятой с поверхности астероида. Радиолокация позволила оценить форму Бенну еще задолго до старта миссии, что сыграло немаловажную роль в ходе ее подготовки.

Череп кометы

650-метровый 2015 TB145 пролетел мимо Земли в канун Хэллоуина в 2015 году и получил прозвище «Череп». Причем имя оказалось удачным — данные наблюдений показывают, что это тело может быть мертвой кометой, исчерпавшей запасы замороженных летучих веществ.

Сердце кометы

А это снимок ядра кометы 46P/Виртанена, которая сближалась с Землей в конце 2018 года. Тогда радарные наблюдения помогли ученым с большой точностью определить диаметр ядра — он оказался 1,4 километра. Заодно астрономы узнали, что значительную часть комы кометы составляют частицы размером чуть меньше двух сантиметров. Кометы попадают в «лапы» радаров гораздо реже, чем астероиды — случаи наблюдений можно пересчитать по пальцам.

Астероид-комета

(3200) Фаэтон — уникальное тело, которое выглядит как астероид, но связано с метеорным потоком Геминиды, обладает орбитой, похожей на кометную, а вблизи перигелия начинает «пылить», подобно комете. В настоящее время ученые считают, что это каменная комета, а ее активность обусловлена сублимацией натрия, который входит в состав минералов поверхностного слоя астероида, сильно нагревающихся во время сближений с Солнцем.

Александр Войтюк