Космічного прибульця впіймали, опромінили і тепер вивчають

Космічний камінь під назвою 2004 XP14 можна було спостерігати навіть у любительський телескоп. Астероїд близько півкілометра в діаметрі у понеділок, 3 липня, пролетів небезпечно близько від Землі. Максимально він наблизився до нашої планети о 7.25 ранку, коли багато хто з нас ще спав. Тоді космічний гість був трохи далі від неї, ніж Місяць, — на відстані близько 432 тисяч кілометрів. У вигляді світної точки зі швидкістю кілька десятків кілометрів на секунду він переміщався із сузір’я Тельця в сузір’я Андромеди. 2004 XP14 у 2004 році відкрили співробітники Лабораторії Лінкольна з дослідження навколоземних астероїдів (США) із допомогою камери безперервного огляду. Її було розроблено спеціально для виявлення й контролю за потенційно небезпечними космічними об’єктами.

2004 XP14 належить до так званої «групи Аполлона» — космічних тіл, які, рухаючись навколо Сонця, перетинають орбіту Землі. Групу назвали за назвою відкритого в 1862 році астероїда Аполлон, першого з виявлених із цієї групи. Хоча теперішній візит космічного прибульця не ніс реальної загрози землянам, з огляду на його розміри та орбіти, Центр малих планет у Кембриджі (США) зараховує його до списку із 783 «потенційно небезпечних астероїдів». Якщо траєкторія руху цього небесного каменя трохи зміниться, він може врізатися в Землю і спричинити катастрофу, наприклад — знищити велике місто або викликати гігантське цунамі.

Природно, що в момент наближення астероїда до Землі до нього була прикута увага астрономів усього світу, які сподівалися якнайбільше довідатися про небезпечного гостя з космосу. Так, із 2 по 9 липня українські фахівці вели спостереження за 2004 XP14 у Національному центрі управління і випробувань космічних засобів НКАУ під Євпаторією, де розміщений найбільший у нашій країні й один із найбільших у світі радіотелескопів РТ-70.

Готували й планували експеримент спеціалісти Радіоастрономічного інституту (РІ) НАН України (Харків), а також астрономи Москви, С.-Петербурга і Нижнього Новгорода. Для дослідження астероїдів, які зближаються із Землею, учені використовували новий у світовій практиці метод так званої РСДБ-локації. Він поєднує радіолокацію небесних тіл і прийом ехо-сигналів мережею радіотелескопів, розміщених у різних країнах. Це дає можливість об’єднати переваги обох технік: радіолокатор має розділення за дальністю й радіальною швидкістю, а РСДБ — за кутом і швидкістю зміни кута.

У такому разі спостереження за одним і тим самим небесним тілом розпочинають одночасно кілька радіотелескопів. Із них один — у даному випадку це РТ-70 — випромінює сигнал, а кілька інших — РТ-22 у Симеїзі, а також антени в Росії, Італії і Китаї — приймають його, уже відбитий від астероїду. Така злагоджена робота кількох інструментів дозволяє з високою точністю, на порядок точніше, ніж в оптиці, визначити параметри орбіти й розміри космічного гостя. Саме ці дані потрібні для уточнення його теперішньої орбіти і прогнозу зміни траєкторії при такому підльоті до Землі. Річ у тому, що під впливом різних космічних сил — тяжіння планет, зіткнень зі своїми побратимами — небесні камені мають властивість відхилятися від свого курсу. Під час наступного свого візиту вони можуть повернутися по трохи іншій, більш небезпечній для нас траєкторії.

Виглядає цей науковий експеримент як епізод із фантастичного фільму. На березі моря за півгодини їзди від Євпаторії стоїть білий радіотелескоп заввишки 86 метрів з антеною 70 метрів у діаметрі. Його побудовано майже тридцять років тому силами 135 організацій з усього Радянського Союзу, і досі за багатьма параметрами він вважається унікальним. При таких величезних розмірах чаша його дзеркала — повноворотна, тобто забезпечує обертання за азимутом на 360 градусів і за кутом місця від 0 градусів до 90. РТ-70 забезпечує перегляд, передачу і прийом сигналів метрового, дециметрового й сантиметрового діапазонів усієї північної півсфери неба.

— Радіотелескопи із дзеркалом такого діаметра у світі можна перелічити на пальцях, — розповідає головний інженер РІ НАНУ Леонід Суслов. — У Бонні, наприклад, радіотелескоп має дзеркало діаметром 100 метрів, у США, Австралії, Росії — по 64 метри. А такий передавач, як на нашому РТ, є тільки у США, правда, він потужніший. Юрій Боличевський, який брав участь у монтажі РТ-70, згадує, що тільки на фундамент цієї циклопічної споруди завглибшки 12 метрів і діаметром 50 метрів пішло 44 тонни бетону. І понад 5 тисяч тонн металу — на підшипники.

Сам передавач радіосигналу на довжині хвилі 6 см стоїть зовні, а апаратура системи управління антенним комплексом перебуває всередині, у приміщені. Працівники захищені від несприятливої дії радіовипромінювання особливо товстими стінами і склом із вкрапленнями свинцю, через що воно має характерний синюватий відтінок. Із приміщення під час подачі сигналу виходити не можна, як не можна і перебувати назовні у полі його дії.

Звичайно, потрапити радіопроменем із Землі в рухомий астероїд — для системи наведення завдання нелегке. Потрібно відповідно до вихідних даних розгорнути махину в потрібному напрямку, беручи до уваги той факт, що при нахилі гігантської чаші відбувається зміна конфігурації дзеркала через його вагу, відповідно, змінюється фокусна відстань. До того ж промінь повинен посилатися у випереджувальну точку — доки астероїд туди долетить по своїй орбіті, із Землі дійде радіосигнал, і вони зустрінуться. Один сеанс опромінення небесного каменя триває близько півгодини. Оскільки астероїд перебуває далеко і, з погляду земного спостерігача, рухається повільно, то й махина дзеркала услід за ним повертається повільно. На око — зовсім непомітно.

— Якщо Землю уявити у вигляді глобуса, який вигляд матиме сигнал? — запитую завідувача лабораторії радіоастрономічних досліджень РІ НАНУ, кандидата фізико-математичних наук Олександра Набатова.

— Якщо спрямувати наш промінь на Місяць, то він покриє на її поверхні окружність діаметром приблизно 300—400 кілометрів.

— Важко потрапити в астероїд?

— Точність наведення антени — одна шістнадцята діаграми направленості, тобто кілька кутових секунд, але, в принципі, помилки можуть бути і в тих, хто робив розрахунки, і в нас. Коли ми посилаємо промінь, то не знаємо, потрапили в астероїд чи ні. Перевірити точність прицілу можна тільки в один спосіб — дізнатися, чи був прийнятий відбитий від астероїда сигнал радіотелескопами, які працюють із нами в мережі, чи ні. Якби росіяни чи китайські астрономи не одержали ехо-сигнал, ми б почали шукати, в чому річ. Час від часу ми визначаємо точність наведення за космічними радіоджерелами, які для земного спостерігача здаються нерухомою точкою, наприклад — квазарами. Вони є свого роду космічними маяками.

— Коли вперше почав використовуватися метод дослідження навколоземних астероїдів у режимі РСДБ-локації?

— Нашу антену вперше було використано як основний моновипромінювальний локатор, а відбитий сигнал приймався мережею антен, розгорнутою по всьому світу, у 1999 році. Наше завдання — правильно лоціювати, а опрацьовують результати й аналізують отримані дані інші фахівці. Оскільки це складна процедура, результати експерименту зі спостереження астероїда стануть відомі тільки через кілька місяців.

Слід зауважити, що РСДБ-локація астероїдів — усе ще ексклюзивний експеримент. За час виконання цієї програми вчені та інженери створили також апаратурну й методичну основи цього методу спостережень, відпрацювали взаємодію радіотелескопів-учасників, модернізували центр кореляційного опрацювання, виконали ряд інших робіт. Мабуть, у майбутньому в такий спосіб фахівці зможуть вести й постійні патрульні спостереження.

У цьому переконаний заступник начальника Національного центру управління та випробувань космічних засобів НКАУ Віктор Абросимов. За його словами, на основі антени РТ-70 і встановленого там потужного передавача і з залученням інших найбільших параболічних антен Європи й Азії можна було б регулярно, із частотою два-три нових навколоземних об’єкти на рік, проводити радіолокаційні дослідження їхньої динаміки, фізичних та геолого-мінералогічних властивостей. Річ не в простій допитливості — ми ще знаємо надто мало для того, щоб ефективно протистояти загрозі з космосу.

1989 року трьохсотметрове небесне тіло перетнуло орбіту Землі в точці, де вона перебувала всього за шість годин до цього, причому його поява була несподіваною — астероїд виявили вже в момент віддалення. 1996 року небесний камінь діаметром 500 метрів пролетів від нас трохи далі, ніж відстань до Місяця, а через шість діб ще один півторакілометровий непроханий гість наблизився на відстань 3 мільйони кілометрів. 2004 року близько пронісся астероїд Тоутатіс. У квітні 2029 року спостерігачі мають шанс побачити астероїд Apophis розміром близько 300 метрів навіть без телескопа. Як очікується, він пройде на відстані всього 32 тисячі кілометрів від Землі й буде видний неозброєним оком.

Може скластися враження, що останнім часом «візити» малих планет до Землі почастішали, що ще трохи — і хтось поцілить із космічної пращі прямо «у яблучко», тобто в Землю. Ні, кажуть учені, небезпечних астероїдів не стало більше, просто точніше устаткування і потужні телескопи дають нам можливість їх побачити. Земля неодноразово піддавалася таким нападам і в минулому, але час стер із Землі сліди більшості зіткнень. На теперішній момент на поверхні планети виявлено понад 140 кратерів ударного походження розміром до 200 км і віком до 2 мільярдів років. Найбільший із них, у районі півострова Юкатан, має діаметр близько 2 тисяч кілометрів — нині це Мексиканська затока. Він утворився приблизно 65 мільйонів років тому від удару небесного тіла діаметром близько 10 кілометрів.

Астероїдна загроза останніми роками стала темою багатьох міжнародних конференцій. Американський астроном Бінзелом розробив шкалу оцінки небезпеки зіткнення з Землею астероїдів та комет, яку назвали Туринською. Вона складається з десяти пунктів, відповідно до яких небесні тіла класифікуються за рівнем небезпеки для Землі. До нульової категорії зараховані ті, про які переконливо можна сказати, що вони нам не загрожують. До першої — ті, які заслуговують на уважне спостереження, до другої, третьої та четвертої — малі планети, які викликають занепокоєння. Представники п’ятої—восьмої категорій несуть реальну загрозу. А об’єкти з дев’ятої-десятої категорій неминуче зіштовхнуться з Землею, викликавши локальні руйнації чи глобальну катастрофу. Проте можливість падіння на нашу планету великого астероїда досить низька — на такі події припадає лише 30% загальної астероїдної небезпеки.

Рівень технологічного розвитку провідних країн світу дозволяє розпочати створення глобальної системи захисту Землі від астероїдної та кометної небезпеки, кажуть фахівці. Її завданням мають бути: раннє виявлення та ідентифікація природних космічних об’єктів, орбіти яких можуть перетинати земну, визначення рівня загрози зіткнення та його наслідків для біосфери і цивілізації, а також організація заходів для запобігання катастрофічним наслідкам.