Астероид Апофис: эволюция орбиты и возможное использование

В результате было установлено, что при уменьшении коэффициента k (см. рис. 6) астероид начинает ближе подходить к Земле и при множителе k = 0.9999564 Апофис сталкивается с Землей. При дальнейшем уменьшении скорости астероида он сближается с Землей на противоположной от Солнца стороне и при k = 0.9992 астероид проходит (см. т. 3 на рис. 5, б) на расстоянии R_min3 = 39157 км от центра Земли в момент T₃ = 0.2036882 столетия. Расстояние R_min3 практически такое же, как и расстояние R_minA при прохождении астероида между Землей и Солнцем.

В этом случае скорость Астероида относительно Земли также =7.39 км/c. При уменьшении её также в 1.9 раза, т.е. до 3.89 км/c Апофис превращается в спутник Земли со следующими параметрами орбиты: эксцентриситет e_s2 = 0.486; угол наклона плоскости экватора i_s2 = 36°; большая полуось a_s2 = 76480 км и сидерический период P_s2 = 2.436 дня. Мы также исследовали эволюцию движения этого спутника на протяжении 100 лет. Орбита спутника также устойчива, и он обращается в том же направлении, что и Луна.

Итак, для превращения Апофиса в спутник с необходимым направлением его обращения необходимо выполнить два замедления его скорости. Первое осуществляется до сближения Апофиса с Землей, например в т. Ap₁ (рис. 4) за 0.443 года до сближения Апофиса с Землей. При этом скорость Апофиса необходимо уменьшать на 2.54 м/c. Второе торможение астероида необходимо реализовывать в момент сближения с Землей. В рассматриваемом нами примере его эллиптической орбиты скорость необходимо уменьшить на 3.5 км/с.

Уменьшение скорости тела массой 30 млн. тон на 3.5 км/c в настоящее время представляет серьёзную научно-техническую проблему. Например, в работе [4] сообщение Апофису скорости порядка 10^-6 м/с полагается возможным имеющимися техническими средствами. А увеличение скорости на единицы см/с авторы [4] уже считают как сложную научно-техническую задачу. Но впереди 20 лет. И нам известно, что после окончания Второй мировой войны, практически за 10 лет, была решена значительно более серьезная проблема: это создание первого искусственного спутника Земли, а затем и пилотируемых космических аппаратов. Поэтому не вызывает сомнения, что при постановке обществом такой цели, она будет успешно реализована.

Следует отметить, что в работе [1] авторы рассматривают возможность изменения орбиты Апофиса для столкновения его с астероидом (144898) 2004 VD17. Существует малая вероятность столкновения второго астероида с Землей в 2102 г. Однако вопросы необходимой точности координации движения сразу обоих астероидов вызывают сомнения у авторов относительно реальности решения этой проблемы. Этот пример и др., показывают, что многие исследователи приходят к выводу о необходимости существенных воздействий на астероид, для решения разнообразных космических задач, в том числе и в противоастероидной защите Земли. Если человек решит эту проблему превращения астероид в спутник, то возможность предотвратить серьезную астероидную опасность многократно возрастает.

Выводы

1. Проанализированы недостатки существующих методов расчета движения астероида.

2. Новым методом численно проинтегрированы неупрощенные дифференциальные уравнения движения Апофиса, планет, Луны и Солнца за 1000 лет и исследована эволюция орбиты астероида.

3. В 21 час 45' по Гринвичу 13 апреля 2029 г. Апофис пройдет возле Земли на расстоянии 6 земных радиусов от ее центра. Это будет самое близкое к Земле прохождение Апофиса в ближайшие 1000 лет.

4. Выполнены расчеты по превращению Апофиса в спутник, который может решать различные задачи для дальнейшего освоения космического пространства.

Литература

1. Georgini J.D., Benner L.A.M., Ostro S.I., Nolan H.C., Busch M.W. Predicting the Earth encounters of (99942) Apophis // Icarus. 2008 v.193, pp. 1-19.

2. Tucker R., Tholen D., Bernardi F. //MPS 109613, 2004.

3. Garradd G.J. // MPE Circ., 2004, Y25.

4. Рыхлова Л.В., Шустов Б.М., Поль В.Г., Суханов К.Г. Насущные проблемы астероидной опасности // Околоземная астрономия 2007// Материалы международной конференции 3-7 сентября 2007 г. п. Терскол. Международный центр астрономических и медико-экологических исследований Национальной академии наук Украины и Институт астрономии РАН. г. Нальчик, 2008 г., с. 25-33.

5. Емельянов В.А., Меркушев Ю.К., Барабанов С.И. Периодичность сеансов наблюдения астероида Апофис космическими и наземными телескопами // Там же, с. 38 -43.

6. Емельянов В.А., Лукьященко В.И., Меркушев Ю.К., Успенский Г.Р. Точность определение параметров орбиты астероида Апофис, обеспечиваемая космическими телескопами // Там же, с. 59-64.

7. Соколов Л.Л., Башаков А.А., Питьев Н.П. О возможных сближениях ACЗ 99942 Апофис с Землей // Там же, с. 33 - 38.

8. Everhart E. Implicit single-sequence methods for integrating orbits // Celest. Mech., 1974 Vol.10, Pp. 35-55.

9. Быкова Л.Е. Галушина Т.Ю. Эволюция вероятной области движения астероида 99942 Апофис // Там же, что и в статье [4], с. 48 - 54.

10. Быкова Л.Е., Галушина Т.Ю. Опасные для Земли траектории в области возможных движений астероида 99942 Аpophis// Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Материалы VI Всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию Томского государственного университета и 40-летию НИИ Прикладной Математики и Механики Томского государственного университета. Томск, 30 сентября - 2 октября 2008 г. - 2008 г. - С. 419-420.

11. Смирнов Е.А. Современные численные методы интегрирования уравнений движения астероидов, сближающихся с Землей // Там же, что и [4], с. 54-59.

12. Ивашкин В.В., Стихно К.А. Анализ проблемы коррекции орбиты астероида Апофис // там же, с. 44 - 48.

13. Гребеников Е.А., Смульский И.И. Эволюция орбиты Марса на интервале времени в сто миллионов лет / Сообщения по прикладной математике. Российская Академия Наук: ВЦ им. А.А. Дородницына. М.: ВЦ РАН А.А. Дородницына. - 2007. 63 с. http://www.ikz.ru/~smulski/Papers/EvMa100m4t2.pdf.

14. Мельников В.П., Смульский И.И. Астрономическая теория ледниковых периодов: Новые приближения. Решенные и нерешенные проблемы. - Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2009. - 98 с. Книга на двух языках. С обратной стороны: Melnikov V.P., Smulsky J.J. Astronomical theory of ice ages: New approximations. Solutions and challenges. - Novosibirsk: Academic Publishing House “GEO”, 2009. - 84 p. http://www.ikz.ru/~smulski/Papers/AsThAnR.pdf.

15. Мельников В. П., Смульский И.И., Смульский Я.И. Составная модель вращения Земли и возможный механизм взаимодействия континентов // Геология и Геофизика, 2008, №11, с. 1129-1138. http://www.ikz.ru/~smulski/Papers/RGGRu190.pdf.

16. Смульский И.И. Оптимизация пассивной орбиты с помощью гравиманевра // Космические Исследования, 2008, том 46, № 5, с. 484-492. http://www.ikz.ru/~smulski/Papers/KOS0484.pdf.

17. Смульский И.И. Теория взаимодействия. - Новосибирск: Из-во Новосиб. ун-та, НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1999 г. - 294 с. http://www.ikz.ru/~smulski/TVfulA5_2.pdf.

18. JPL Small-Body Database. Jet Propulsion Laboratory. California Institute of Technology. 99942 Apophis (2004 MN4). http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=Apophis;orb=1.

19. Bowell E. The Asteroid Orbital Elements Database. Lowell Observatory. ftp://ftp.lowell.edu/pub/elgb/.

20. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике / Под ред. Г. Н. Дубошина. Изд. 2-е, доп. и перераб. М., Наука, 1976, 862 с.

21. Смульский И.И. Математическая модель Солнечной системы / В сб. Теоретические и прикладные задачи нелинейного анализа. Российская Академия Наук: ВЦ им. А.А. Дородницына. М.: ВЦ РАН А.А. Дородницына. - 2007. С. 119-139. http://www.ikz.ru/~smulski/Papers/MatMdSS5.pdf.

22. Эфемериды лаборатории реактивного движения США (JPL) см. http://ssd.jpl.nasa.gov/?ephemerides.

23. Standish E.M. JPL Planetary and Lunar Ephemerides, DE405/LE405.// Interoffice memorandum: JPL IOM 312. F - 98-048. August 26. 1998. (ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/export/DE405/).

Размещено на Allbest.ru