РТ-70 во время сеанса радиолокации |
Космический булыжник под названием 2004 XP14 можно было наблюдать даже в любительский телескоп. Астероид около полукилометра диаметром в понедельник, 3 июля, пролетел в опасной близости от Земли. Максимально близко он подошел к нашей планетой в 7.25 утра, когда многие из нас еще спали. В этот момент космический гость был чуть дальше от нее, чем Луна, — на расстоянии около 432 тысяч километров. В виде светящейся точки со скоростью нескольких десятков километров в секунду он перемещался из созвездия Тельца в созвездие Андромеды. 2004 XP14 был открыт в 2004 году сотрудниками Лаборатории Линкольна по исследованию околоземных астероидов (США) при помощи камеры непрерывного обзора. Она была разработана специально для обнаружения и контроля за потенциально опасными космическими объектами.
2004 XP14 относится к так называемой «группе Аполлона» — космическим телам, которые во время своего движения вокруг Солнца пересекают орбиту Земли. Свое название группа получила по названию открытого в 1862 году астероида Аполлон, первого из обнаруженных из этой группы. Хотя нынешний визит космического пришельца не нес реальной угрозы для землян, однако, учитывая его размеры и орбиты, Центр малых планет в Кембридже (США) причисляет его к списку из 783 «потенциально опасных астероидов». Всего лишь при небольшом изменении траектории этот небесный камень может попасть в Землю и повлечь за собой катастрофу, например, уничтожить большой город или вызвать гигантское цунами.
Естественно, что момент приближения астероида к Земле к нему было приковано внимание астрономов всего мира, которые надеялись как можно больше узнать про опасного гостя из космоса. Так, со 2 по 9 июля украинские специалисты вели наблюдение за 2004 XP14 в Национальном центре управления и испытаний космических средств НКАУ под Евпаторией, где расположен крупнейший в нашей стране и один из крупнейших в мире радиотелескопов РТ-70.
Подготовка и планирование эксперимента проводились специалистами Радиоастрономического института (РИ) НАН Украины (Харьков), а также астрономами Москвы, С.-Петербурга и Нижнего Новгорода. Для исследования сближающихся с Землей астероидов ученые использовали новый в мировой практике метод так называемой РСДБ-локации. Он сочетает радиолокацию небесных тел и прием эхо-сигналов сетью радиотелескопов, расположенных в разных странах. Это дает возможность объединить преимущества обеих техник: радиолокатор обладает разрешением по дальности и радиальной скорости, а РСДБ — по углу и скорости изменения угла.
В таком случае в работу по наблюдению одного и того же небесного тела синхронно включаются сразу несколько радиотелескопов. Из них один — в данном случае это РТ-70 — излучает сигнал, а несколько других — РТ-22 в Симеизе, а также антенны в России, Италии и Китае — принимают его, уже отраженного от астероида. Такая слаженная работа нескольких инструментов позволяет с высокой точностью, на порядок точнее, чем в оптике, определить параметры орбиты и размеры космического гостя. Именно эти данные нужны для уточнения его нынешней орбиты и прогноза изменения траектории при следующем подлете к Земле. Дело в том, что под воздействием различных космических сил — притяжения планет, столкновений со своими собратьями — небесные камни имеют склонность отклоняться от своего пути. В следующий свой визит они могут вернуться по несколько другой, более опасной для нас траектории.
Выглядит этот научный эксперимент как эпизод из фантастического фильма. На берегу моря в получасе езды от Евпатории стоит белый радиотелескоп высотой 86 метров с антенной 70 метров диаметром. Он был построен почти тридцать лет назад силами 135 организаций со всего Советского Союза и до сих пор по многим параметрам считается уникальным. При таких громадных размерах чаша его зеркала является полноповоротной, то есть обеспечивает вращение по азимуту на 360 градусов и по углу места от 0 градусов до 90. РТ-70 обеспечивает просмотр, передачу и прием сигналов метрового, дециметрового и сантиметрового диапазона всей северной полусферы неба.
— Радиотелескопов с зеркалом такого диаметра в мире можно пересчитать по пальцам, — рассказывает ведущий инженер РИ НАНУ Леонид Суслов. — В Бонне, например, радиотелескоп имеет зеркало диаметром 100 метров, в США, Австралии, России — по 64 метра. А такой передатчик, как на нашем РТ, есть только в США, правда, он более мощный. Юрий Боличевский, который участвовал в монтаже РТ-70, вспоминает, что только на фундамент этого циклопического сооружения глубиной 12 метров и диаметром 50 метров пошло 44 тонны бетона. И больше 5 тысяч тонн металла — на подшипники.
Сам передатчик радиосигнала на длине волны 6 см стоит снаружи, а аппаратура системы управления антенным комплексом расположена внутри, в здании. Сотрудники защищены от неблагоприятного действия радиоизлучения особо толстыми стенами и стеклами с вкраплениями свинца, из-за которого они имеют характерный синеватый оттенок. Из здания во время подачи сигнала выходить нельзя, как нельзя и находиться снаружи в поле его действия.
Конечно, попасть радиолучом с Земли в летящий астероид —для системы наведения задача нелегкая. Нужно в соответствии с исходными данными развернуть махину в нужном направлении, имея в виду, что при наклоне гигантской чаши происходит изменение конфигурации зеркала из-за его веса, соответственно, меняется фокусное расстояние. К тому же луч должен посылаться в упреждающую точку — пока астероид туда долетит по своей орбите, с Земли дойдет радиосигнал, и они встретятся. Один сеанс облучения небесного камня длится около получаса. Поскольку астероид находится далеко и, с точки зрения земного наблюдателя, двигается медленно, то и махина зеркала вслед за ним поворачивается медленно. На глаз — совсем незаметно.
— Если Землю представить в виде глобуса, как будет выглядеть сигнал? — спрашиваю заведующего лабораторией радиоастрономических исследований РИ НАНУ, кандидата физико-математических наук Александра Набатова.
— Если направить наш луч к Луне, то он покроет на ее поверхности окружность диаметром примерно 300—400 километров.
— Трудно попасть в астероид?
— Точность наведения антенны — одна шестнадцатая диаграммы направленности, то есть несколько угловых секунд, но в принципе ошибки могут быть и у тех, кто делал расчеты, и у нас. Когда мы посылаем луч, то не знаем, попали в астероид или нет. Проверить точность прицела можно только одним способом — узнать, был ли принят отраженный от астероида сигнал радиотелескопами, которые работают с нами в сети, или нет. Если бы россияне или китайские астрономы не получили эхо-сигнал, мы бы начали искать, в чем дело. Время от времени мы определяем точность наведения по космическим радиоисточникам, которые для земного наблюдателя кажутся неподвижной точкой, например квазарам. Они являются своего рода космическими маяками.
— Когда впервые начал использоваться метод исследования околоземных астероидов в режиме РСДБ-локации?
— Наша антенна впервые использовалась как основной моноизлучающий локатор, а отраженный сигнал принимался сетью антенн, развернутой по всему миру, в 1999 году. Наша задача — правильно лоцировать, а обработку результатов и анализ полученных данных производят другие специалисты. Поскольку это сложная процедура, результаты эксперимента по наблюдению астероида станут известны только через несколько месяцев.
Нужно заметить, что РСДБ-локация астероидов — все еще эксклюзивный эксперимент. За время выполнения этой программы ученые и инженеры создали также аппаратурную и методическую основы этого метода наблюдений, отработали взаимодействие радиотелескопов-участников, модернизировали центр корреляционной обработки, выполнили ряд других работ. Вероятно, в будущем таким образом специалисты смогут вести и постоянные патрульные наблюдения.
В этом уверен заместитель начальника Национального центра управления и испытаний космических средств НКАУ Виктор Абросимов. По его словам, на основе антенны РТ-70 и установленного там мощного передатчика и с привлечением других крупнейших параболических антенн Европы и Азии можно было бы регулярно, с частотой два-три новых околоземных объекта в год, проводить радиолокационные исследования их динамики, физических и геолого-минералогических свойств. Дело не в простой любознательности — мы еще знаем слишком мало для того, чтобы эффективно противостоять угрозе из космоса.
В 1989 году трехсотметровое небесное тело пересекло орбиту Земли в точке, где она находилась всего за шесть часов до этого, причем его появление было неожиданным — астероид засекли уже в момент удаления. В 1996 году небесный камень диаметром 500 метров пролетел от нас чуть дальше, чем расстояние до Луны, а шесть суток спустя еще один полуторакилометровый незваный гость приблизился на расстояние 3 миллиона километров. В 2004 году близко пронесся астероид Тоутатис. В апреле 2029 года наблюдатели имеют шанс увидеть астероид Apophis размером около 300 метров даже без телескопа. Как ожидается, он пройдет на расстоянии всего 32 тысяч километров от Земли и будет виден невооруженным глазом.
Может создаться впечатление, что в последнее время «визиты» малых планет к Земле участились, что еще чуть-чуть — и кто-то попадет из космической пращи прямо «в яблочко», то есть в Землю. Нет, говорят ученые, опасных астероидов не стало больше, просто более точное оборудование и мощные телескопы дают нам возможность их увидеть. Земля неоднократно подвергалась подобным нападениям и в прошлом, но время стерло с лица Земли следы большинства столкновений. К нынешнему моменту на поверхности планеты обнаружено свыше 140 кратеров ударного происхождения размером до 200 км и возрастом до 2 миллиардов лет. Самый крупный из них, в районе полуострова Юкатан, имеет диаметр около 2 тысяч километров — сейчас это Мексиканский залив. Он образовался примерно 65 миллионов лет назад при ударе небесного тела диаметром около 10 километров.
Астероидная опасность стала за последние годы темой многих международных конференций. Американский астроном Бинзелом разработал шкалу оценки опасности столкновения с Землей астероидов и комет, получившую название Туринской. Она состоит из 10 пунктов, в соответствии с которыми небесные тела классифицируются по степени опасности для Земли. К нулевой категории отнесены те, о которых с уверенностью можно сказать, что они нам не угрожают. К первой — те, что заслуживают внимательного наблюдения, ко второй, третьей и четвертой — малые планеты, вызывающие беспокойство. Представители пятой—восьмой категорий несут реальную угрозу. А объекты из девятой и десятой категорий неизбежно столкнутся с Землей, вызвав локальные разрушения или глобальную катастрофу. Однако вероятность падения на нашу планету крупного астероида достаточно мала — на подобные события приходится только 30% общей астероидной опасности.
Уровень технологического развития ведущих стран мира позволяет приступить к созданию глобальной системы защиты Земли от астероидной и кометной опасности, говорят специалисты. В ее задачи должно входить раннее обнаружение и идентификация естественных космических объектов, орбиты которых могут пересекать земную, определение степени угрозы столкновения и его последствий для биосферы и цивилизации, а также организация мер по предотвращению катастрофических последствий.