Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 27.04.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

NHATS – система моделирования полетов к околоземным астероидам

NHATS – система моделирования полетов к околоземным астероидам
shortstoryf

В настоящее время для современных ученых астероиды представляют существенный интерес. Считается, что эти малые тела Солнечной системы могут быть остатками строительных блоков, из которых сформировались планеты, а ресурсы, заключенные в них, особенно вода, могли бы стать хорошим подспорьем для космонавтов, путешествующих в космическом пространстве. К тому же, NASA рассматривает астероиды в качестве исследовательских пунктов космических зондов и перевалочных баз на пути, например, на Марс, полет на который планируется в 30-х годах XXI века.

Астероид Эрос

Астероид Эрос снятый космическим аппаратом NEAR Shoemaker. Он стал первым искусственным спутником астероида, и первым искусственным объектом, совершившим мягкую посадку на астероид. Источник: NEAR Project, NLR, JHUAPL, Goddard SVS, NASA

Но не возможно взять и просто так запустить людей на Марс, не испытав при этом все системы будущего аппарата. Как раз для внедрения новых технологий и способов взаимодействия агентство разрабатывает миссию по идентификации, захвату и переводу астероида на устойчивую орбиту вокруг Луны. Планируется это совершить после 2020 года. Но уже сейчас NASA изучает астероиды в поисках кандидата на эту миссию. Одна из систем, которая помогает идентифицировать подобные околоземные объекты, называется NHATS (Near-Earth Object Human Space Flight Accessible Targets Study, Изучение околоземных объектов с целью осуществления пилотируемого полета), разработанная и поддерживаемая Центром космических полетов.

Модуль Орион

Кадр из ролика, который показывает момент, когда пилотируемый корабль Орион стыкуется с автоматической станцией, буксирующей в мешке астероид. Источник: NASA

NHATS является автоматизированной системой, которая использует специализированные компьютерные алгоритмы, чтобы вычислить возможные траектории космического корабля для кратчайшего полета к околоземному объекту с возращение аппарата на Землю. Это первое исследование, направленное только на подтверждение возможности пилотируемого полета к астероиду, а разработанное программное обеспечение является единственным в мире, способным провести компьютерную симуляцию этого полета. После двухлетней работы система NHATS уже идентифицировала более тысячи околоземных астероидов, которые потенциально могут быть изучены космонавтами. В краткосрочной же перспективе некоторые из этих объектов вполне могут подойти для миссии по переводу астероида на орбиту вокруг Луны (Asteroid Redirect Mission, ARM).

«До запуска NHATS мы совершенно не представляли, возможно ли вообще совершение такого полета. На 1 июля 2014 мы обнаружили уже 1217 околоземных астероидов до которых можно долететь с наименьшими затратами времени и ресурсов и вернуться обратно», — Брент Барби, руководитель проекта NHATS.

Миссии NHATS

Этот рисунок показывает типичную информацию о возможных пилотируемых миссиях, которые рассчитала система NHATS. Источник: Brent Barbee

Астероиды могут быть различных размеров, начиная от автомобиля, заканчивая объектами диаметров в сотни километров. Их сила тяжести относительно слабая, что делает их достаточно удобными для миссий по исследованию. Большинство астероидов располагаются в главном Поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера, но есть существенно количество других объектов, орбиты которых проходят неподалеку от Земли. К тому же, маленьких астероидов намного больше, околоземное пространство содержит миллионы астероидов размером в несколько метров, почти 16000 объектов размерами от 100 до 300 метров и около 5000 размерами от 300 до 1000 метров. Для того, чтобы объект был идентифицирован как околоземный, его орбита вокруг Солнца не должна превышать 1.3 орбиты Земли. Ясно, что орбиты таких объектов могут проходить очень близко от Земли, в связи с чем появилась классификация потенциально опасных околоземных астероидов. NASA так же обладает программой, которая обнаруживает такие астероиды, идентифицирует их орбиты и оценивает уровень угрозы для Земли. Система называется «Часовой», она способна фиксировать даже кометы, а в своей работе использует информацию, полученную от телескопов со всего мира и околоземного пространства.

Орбиты околоземных объектов

Здесь показаны различные орбиты околоземных объектов. Желтый — Солнце, сине-голубой — Земля, толстая черная линия — орбита Земли, тонкая — орбита астероида, AU — астрономическая единица, которая равна расстоянию Земли от Солнца (примерно 150 миллионов километров). Источник: Brent Barbee

Информация обо всех наблюдениях за околоземными астероидами с помощью как профессиональных, так и любительских телескопов, передаются в Центр Малых Планет (Minor Planet Center, MPC), который является аккумулятором информации о всех подобных наблюдениях. Как только первоначальная орбита объекта определена, данные из MPC передаются в центр классификации, который вычисляет более точную орбиту. По окончании всей работы с объектом в Центре сохраняются эфемериды всех исследованных объектов, доступных для изучения учеными.

«В некотором смысле, разработанная система NHATS является системой противодействия, а модуль «Часовой» контролирует степень опасности обнаруженных объектов», — Брент Барби.

Суть работы алгоритмов NHATS следующая: каждый день система загружает список известных околоземных астероидов, выясняет, какие были недавно обнаружены, а у каких недавно обновились данные орбит, и загружает для них всю информацию. Затем NHATS запускает математический аппарат и вычисляет все возможные траектории Земля-астероид и астероид-Земля с использования метода приближенных траекторий. Для того, чтобы астероид был идентифицирован как важный, он должен удовлетворять некоторым требованиям.

Схема перелета

Схематичное представление о пилотируемом полете на астероид. Синий овал — орбита Земли, зеленый — орбита астероида, красные дуги — траектория аппарата. Источник: Brent Barbee

«Критерии системы NHATS были разработаны комитетом по исследованиям еще в сентябре 2010 года. Главным принципом в поиске подходящего объекта является его простота относительно будущей марсианской экспедиции. Она не должна быть такой требовательной, как межпланетные миссии. Другой критерий, это время полета не позднее 2040 года, время пребывания на астероиде не более 8 дней, а общее время перелета туда-обратно не более 450 дней. У нас есть ежедневная рассылка о новых обнаруженных объектах. На нее любой может подписаться, но приоритет отдается профессиональным ученым, чтобы они смогли как можно раньше подтвердить открытие. Я каждый день проверяю информацию о выявленных за ночь объектах. Эта информация так важна для нас, поскольку зачастую после обнаружения астероида мы имеем в запасе всего несколько дней для нормальных наблюдений за ним».

Проект NHATS был запущен в сентябре 2010 года, но был полностью автоматизирован 20 марта 2012 года. Ученые предполагают, что этот проект будет всегда полезен ученым. В настоящее время обнаружено 11180 околоземных астероидов, а количество неоткрытых объектов размерами больше ста метров оценивается около 10000. В качестве примера подобной миссии можно привести разрабатываемый проект Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer (OSIRIS-REx), который стартует в 2016 году и должен забрать грунт с астероида (101955) Бенну в 2018 году, а возвратиться на Землю в 2023.

По информации NASA.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google