Что такое астероиды? Астероиды солнечной системы Ученые по астероидам

Размеры и массы. Размеры планет опреде­ляют, измеряя угол, под которым виден с Земли их диа­метр. К астероидам этот метод неприменим: они так малы, что даже в телескопы кажутся точками как звезды (отсюда и название «астероиды», т. е. «звездоподоб­ные»).

Только у первых четырех астероидов удается разли­чить их диск. Угловой диаметр Цереры оказался самым большим: он достигает 1» (у Паллады, Юноны и Весты он в несколько раз меньше). Угловые размеры этих астероидов были весьма точно измерены еще в 1890 г. Э. Барнардом на Ликской и Йеркской обсерваториях. Определив в момент наблюдений расстояние до Цереры, Паллады, Юноны и Весты и произведя необходимые вычисления, Барнард получил, что их диаметры состав­ляют соответственно 770, 490, 190 и 380 км (как видно, они все могли бы уместиться на площади, занимаемой Аляской!).

Как же определить размеры многих других, более мелких астероидов?

До самого последнего времени они оценивались на основании блеска астероидов, причем звездная величи­на астероида сопоставлялась со звездными величинами Цереры, Паллады, Юноны и Весты (размеры которых уже были известны). Однако блеск астероидов меняет­ся: во-первых, с изменением расстояния астероида от Солнца (из-за изменения количества солнечного света, падающего на астероид); во-вторых, с изменением рас­стояния от Земли (из-за изменения количества достига­ющего Земли света, отраженного от астероида); в-третьих, с изменением фазового угла, так как с рос­том этого угла становится видна с Земли все меньшая доля освещенной поверхности астероида. Поэтому для определения угловых размеров сравнивают между со­бой не видимые звездные величины астероидов, а вели­чины, которые имели бы данные астероиды, если бы их «поместить» на определенные (единичные) расстояния от Солнца и Земли и если их «расположить» так, чтобы их фазовый угол равнялся нулю.

До МакДоналдского обозрения эти приведенные звездные величины (называемые также абсолютными) разные наблюдатели выражали в своих, не сравнимых между собой, фотометрических системах, что давало сильный разброс в оценках размеров астероидов. В МакДоналдском обозрении для всех нумерованных астероидов были установлены абсолютные звездные ве­личины, выраженные уже в единой Международной фотографической системе (та же система использована в Паломар-Лейденском обозрении).

Правда, осталась другая, казалось бы, неустранимая трудность данного метода: определения размеров при­ходится делать при некоторых предположениях об отра­жательной способности астероидов - их альбедо. Обыч­но предполагают, что альбедо астероида такое же, как среднее альбедо четырех крупнейших астероидов. А между тем понятно, что в одних и тех же условиях наблюдений маленький астероид, сложенный светлым, хорошо отражающим веществом, может оказаться ярче большого, но более темного астероида. Тем не менее при оценках размеров многих астероидов и сейчас ис­пользуют именно среднее альбедо.

Итак, если нам известна абсолютная звездная вели­чина астероида m a 6 c , то предполагая, что альбедо всех астероидов одинаково, можно легко определить радиус (в километрах) астероида R по очень простой формуле: lgR =3,245-0,2m a 6 c .

Далее, на основании вычисленного уже радиуса можно оценить массу астероида М, если известна плот­ность астероидного вещества. Обычно считают, что она равна средней плотности вещества астероидных оскол­ков - метеоритов, падающих время от времени на нашу Землю. Эта плотность g, измеренная в земных лабора­ториях, составляет 3,5 г/см 3 (хотя встречаются образцы довольно легкие, с плотностью около 2 г/см 3 , а также и очень тяжелые, состоящие из никелистого железа с плотностью 7,8 г/см 3).

В некоторых случаях размеры астероидов удалось определить «нестандартным» способом, например при покрытии ими звезд (природа такого явления та же, что и при покрытии звезд Луной). Одно из таких покрытий произошло вечером 23 января 1975 г. и наблюдалось в США. Астероид Эрос, как было предсказано Б. Марс­деном, должен был покрыть звезду x Лебедя. Полоса покрытия шириной около 25 км должна была пройти через города Олбани, Хартферт, Коннектикут, и вблизи восточной окраины Лонг-Айленда. Было организовано 17 пунктов наблюдений, где расположились на расстоя­нии 6-8 км вдоль полосы покрытия учащиеся окрест­ных колледжей и студенты астрономических факультетов.

Во время покрытия Эрос (около 9 m ) с угловой ско­ростью 0,2-0,3° в час приблизился к звезде % Лебедя, которая была значительно ярче астероида (около 4 m ). Внезапно свет звезды исчез (на пути ее лучей, идущих к нам, появился непрозрачный заслон - астероид), а через несколько секунд звезда вновь появилась (рис. 3).

По продолжительности покрытия Марсден опреде­лил, что видимый поперечник Эроса составляет около 24 км.

Как же еще (кроме оценки по абсолютной звездной величине) можно определить массы астероидов? Прин­ципиально возможно, хотя и очень трудно, вычислить массу астероидов на основании их взаимных возмуще­ний (при сближениях), которые испытывают астероиды. Такой метод определения масс был разработан И. Шубартом из Астрономического института в Гейдельберге. Он применил его для определения масс крупнейших астероидов и получил, что масса Цереры составляет (5,9±0,3) 10 -11 М c (где М c - масса Солнца), масса Паллады - (1,14±0,22) 10 -11 М с. Аналогичным мето­дом другие астрономы получили, что масса Весты со­ставляет (1,20±0,12) 10 -11 М с. Таким образом, масса даже крупнейшего астероида - Цереры - в 5000 раз меньше массы Земли и в 600 раз меньше массы Луны.

После того как пояс астероидов стал «досягаем» для космических летательных аппаратов, мы получили воз­можность определять массы очень мелких астероидов.

Телескопическая аппаратура, установленная на кос­мических ракетах, позволила определить звездные ве­личины (и размеры) астероидных осколков с поперечниками в несколько сантиметров и дециметров (кото­рые недоступны наблюдениям с Земли).

Таким образом, в настоящее время имеются сведе­ния об астероидах «всех рангов» - от крупных тел с массами в миллиарды миллиардов тонн до совсем мел­ких, которые могли бы уместиться на ладони. В поясе астероидов движутся и целые «тучи» пыли, свойства которой исследуются по косвенным признакам. Все это позволяет составить довольно полное представление о поясе астероидов.

Еще в 50-х годах советский астроном И. И. Путилин произвел подсчеты общего числа нумерованных (т. е. с хорошо известными орбитами) астероидов. Результат получился удивительным. Оказалось, что все астероиды, собранные вместе, уместились бы в кубике со стороной всего около 500 км! Чуть ли не половину объема заня­ли бы Церера с Вестой и Палладой. Еще 25% приш­лось бы на долю Юноны с астероидами до 100-го вклю­чительно. Открытия следующих астероидов (все более мелких) приводили лишь к очень медленному возраста­нию этого «объема» астероидного вещества, а после 1000-го по счету астероида рост их общего «объема» почти совсем прекратился (рис. 4). Неоткрытые асте­роиды, вероятно, так малы, что, несмотря на их огром­ное число, не смогут увеличить сколько-нибудь значи­тельно этот «объем», а мелких частиц и пылинок, со­гласно оценкам, едва ли хватит, чтобы засыпать пусто­ты между астероидами, лежащими рядом в 500-кило­метровом кубе.

Можно принять, что общий объем астероидно­го вещества в межпла­нетном пространстве со­ставляет приблизительно около 10 23 см. Но асте­роиды распределены по огромному объему меж­планетного пространства, так что на одно тело при­ходится много кубических километров простран­ства. Поэтому вероят­ность столкновения кос­мического аппарата, пролетающего сквозь пояс астероидов (например, на пути к Юпитеру), с каким-нибудь даже крошечным астерои­дом ничтожно мала.

Если принять за среднюю плотность астероидного вещества величину 3,5 г/см 3 (см. выше), тогда получим, что общая масса всех астероидов составляет около 3,5 10 23 г - число, огромное по нашим земным пред­ставлениям, но ничтожно малое по астрономическим масштабам. (Чтобы «слепить» все астероиды - извест­ные и неизвестные - потребовалось бы с поверхности Земли содрать слой «всего» в 500 м толщиной!)

Недавно И. Шубарт определил массу астероидного вещества по тем суммарным возмущениям, которые испытывают крупнейшие астероиды, двигаясь в окру­жении своих многочисленных собратьев. Он получил значение 3 10 23 г, что находится в прекрасном согласии с полученной ранее оценкой.

Проводились также попытки определить воздействие гравитационного поля пояса астероидов на движение Марса. Однако Марс оказался слишком массивным для астероидов, и это воздействие не удалось выявить, что тоже подтверждает ничтожность общей массы астерои­дов. Предполагают, правда, что у самой орбиты Юпите­ра движутся неизвестные пока нам массивные тела. Но маловероятно, чтобы их было там слишком много, и вряд ли они смогут значительно увеличить оценку об­щей массы астероидного вещества.

К чему приводят малые размеры. По закону всемир­ного тяготения каждый астероид притягивает другие тела. Но как же слабо это притяжение! На астероиде довольно больших размеров (поперечником в 200 км) сила тяжести на поверхности в 100 раз меньше, чем на Земле, так что человек, оказавшись на нем, весил бы меньше 1 кг и едва ли почувствовал бы свой вес. Прыг­нув на астероиде с высоты 10-этажного дома, он бы чуть ли не четверть минуты опускался на поверхность, достигнув скорости лишь около 1,5 м/с в момент «при­земления». Вообще говоря, пребывание на астероидах мало чем отличается от пребывания в условиях полной невесомости.

Первая космическая скорость на них совсем неболь­шая: на Церере - около 500 м/с, а на астероиде кило­метровых размеров - всего около 1 м/с. Вторая косми­ческая скорость в 1,4 раза больше, так что, двигаясь со скоростью автомобиля (около 100 км/ч), можно было бы улететь навсегда с астероида поперечником даже в 5 км. Можно ли после этого удивляться тому, что на астероидах нет атмосферы? Если даже из недр астерои­дов и выделялись какие-то газы, силы тяготения не могли удержать их молекулы, и они должны были на­всегда рассеяться в межпланетном пространстве.

В 1973 г. отсутствие атмосфер на астероидах было подтверждено результатами измерений спектров асте­роидов в инфракрасном диапазоне. Спектры, получен­ные американским астрофизиком О. Гансеном для не­скольких крупных астероидов в области длин волн око­ло 12 мкм, свидетельствовали лишь о том, что астерои­ды слегка теплые.

Однако в спектре инфракрасного излучения Цереры была одна особенность: как раз около длины волны 12 мкм в пределах узкой полосы уверенно отмечался «подскок» излучения почти в два раза. Такие спектраль­ные «полосы» излучения характерны для газов, и по­этому они наблюдаются у тех планет и их спутников, которые окружены атмосферой. Но ведь Церера слиш­ком мала и не может удержать атмосферу!

Чтобы объяснить этот парадокс, Гансен выдвинул заманчивую гипотезу: на Церере происходит непрерыв­ное испарение летучих веществ, которые должны вхо­дить (!) в состав вещества ее поверхности. Следует сказать, что среди разных оценок массы и диаметра Цереры можно подобрать такую пару значений этих величин, которая приведет к низкой оценке средней плотности ее вещества (около 1 г/см 3), согласующейся с предположением, что Церера в значительной степени состоит из льда. Однако это предположение даже само­му Гансену показалось столь невероятным, что он про­сто засомневался в своих расчетах, считая необходи­мым получить новые, более точные оценки массы и объема Цереры, прежде чем сделать окончательный вывод. Кроме того, предположению Гансена противоре­чили результаты поляриметрических наблюдений Цере­ры, согласно которым этот астероид, хотя и является очень темным объектом, не может иметь слишком рых­лых структур на поверхности, которые должны были бы образоваться при испарении льдов. Таким образом, инфракрасные спектральные полосы Цереры пока оста­ются загадкой.

Вследствие своих малых размеров астероиды имеют очень угловатую форму. Ничтожная сила тяжести на астероидах не в состоянии придать им форму шара, ко­торая свойственна планетам и их большим спутникам. В последнем случае огромная сила тяжести сминает от­дельные глыбы, утрамбовывая их. На Земле высокие горы у своей подошвы как бы расползаются. Прочность камня оказывается недостаточной, чтобы выдержать на­грузки во многие тонны на 1 см 2 , и камень у подножья горы, не дробясь, не раскалываясь, сжатый со всех сто­рон, словно «течет», только очень медленно.

На астероидах поперечником до 200-300 км из-за малого «веса» камня явление подобной «текучести» вовсе отсутствует, а на самых крупных астероидах оно происходит слишком медленно, да и то лишь в их нед­рах. На поверхности астероидов остаются без каких-либо изменений огромные горы и впадины, гораздо большие по своим размерам, чем на Земле и других планетах (средние отклонения в ту и другую сторону от уровня поверхности составляют около 10 км и бо­лее), что проявляется в результатах радиолокационных наблюдений астероидов (рис. 5).

Неправильная форма астероидов подтверждается также тем, что их блеск необычайно быстро падает с ростом угла фазы (см. сноску на стр. 11). Подобные изменения блеска Луны хорошо нам знакомы: она бы­вает очень яркой в полнолуние, затем светит все слабее, пока в новолуние не исчезает совсем. Но у Луны эти изменения происходят значительно медленнее, чем у астероидов, и поэтому вполне объясняются лишь с по­мощью уменьшения видимой с Земли доли освещенной Солнцем поверхности (тени от лунных гор и впадин оказывают слабое влияние на общую яркость Луны). Иначе обстоит дело с астероидами. Одним лишь изме­нением освещенной Солнцем поверхности астероида столь быстрые изменения их блеска объяснить нельзя. И основная причина (особенно для малых астероидов) такого характера изменения блеска заключается в не­правильной форме астероидов, из-за которой одни уча­стки освещенной их поверхности экранируются от сол­нечных лучей другими.

Неправильную форму у астероидов наблюдали и не­посредственно в телескоп. Впервые это произошло в 1931 г., когда маленький астероид Эрос, двигающийся по очень экзотической орбите, о которой далее мы еще расскажем, подошел к Земле на необычайно малое рас­стояние (всего в 28 млн. км). Тогда в телескоп увидели, что этот астероид похож на «гантель» или неразрешен­ную двойную звезду с угловым расстоянием между ком­понентами около 0,18″; было видно даже, что «гантель» вращается!

В январе 1975 г. Эрос подошел к Земле еще бли­же - на расстояние 26 млн. км. Его наблюдали на большом отрезке орбиты, и это позволило увидеть Эрос буквально с разных сторон. Тщательный анализ резуль­татов многочисленных наблюдений Эроса, проведенных на разных обсерваториях всего мира, привел к очень интересному открытию.

Эрос во время наблюдений сильно менял свой блеск - на 1,5 m (т. е. почти в четыре раза) с периодом в 2 ч с небольшим (рис. 6). Предположили, что эти из­менения блеска обусловлены изменением видимого с Земли сечения вращающегося вокруг своей оси «гантелеобразного» Эроса и что именно в 4 раза отличаются его максимальное и минимальное сечения. В этом слу­чае минимум блеска астероида должен был бы наблюдаться в тот момент, когда Эрос обращен к нам своим острым концом. Однако все оказалось гораздо сложнее. Во-первых, вопреки ожиданиям, последовательные максимумы и минимумы блеска имели разную форму и разную амплитуду. Анализ результатов наблюдений, проведенный с применением лабораторного моделирова­ния формы Эроса, показал, что большое влияние на блеск Эроса должна оказывать игра света и тени на неровной поверхности астероида. В результате минимум блеска Эроса наблюдался как раз тогда, когда астероид был обращен к нам почти максимальным своим сече­нием! Причем период обращения Эроса оказался рав­ным двум периодам колебания блеска - 5 ч 16 мин. Как выяснилось, этот астероид представляет собой удлиненное тело с соотношением длины к толщине при­близительно 1:2,5. Он. вращается вокруг короткой оси против часовой стрелки, причем так, что ось почти лежит в плоскости его орбиты (Эрос путешествует по Солнечной системе как бы лежа на «боку»).

Колебания блеска, вызванные той же причиной (вра­щением вокруг собственных осей тел неправильной фор­мы), наблюдались у многих астероидов. И что самое интересное, все они вращаются в одну сторону - про­тив часовой стрелки. Установить это удалось лишь в последние годы с помощью чувствительной электронно-оптической техники наблюдений.

Земля и астероиды движутся в пространстве на раз­ных орбитах вокруг Солнца и с разной скоростью. И хотя движение их по орбите происходит в одном на­правлении, нам с Земли кажется, что астероиды пере­мещаются на небе среди звезд то вперед (справа на­лево, когда они обгоняют Землю), то назад (слева на­право, когда Земля обгоняет их). Этот различный ха­рактер движения астероидов тоже влияет на изменение их блеска: когда астероиды движутся по небу слева направо (Земля обгоняет их), период изменения блеска оказывается немного короче.

Интересно, что период изменений блеска астероидов довольно короток и почти одинаков - с интервалом зна­чений от 2-3 до 10-15 ч. Что же заставило их так быстро вращаться? В свое время была выдвинута гипо­теза о том, что не очень большие астероиды неправиль­ной формы могут приобрести вращение под действием потоков «солнечного ветра» (частиц, выбрасываемых Солнцем), «дующего» уже в течение миллиардов лет. Как ни слаб этот «ветер», а все же он должен пере­давать астероидам какой-то импульс количества движе­ния, который вследствие неправильной формы астерои­да неравномерно распределяется по астероиду с раз­ных сторон от его центра тяжести. В результате появ­ляется неравная нулю сила, равнодействующая тех сил давления, которые оказывает «солнечный ветер» на каждый 1 см 2 поверхности астероида, и астероид начи­нает вращаться (сначала очень медленно, а- потом все быстрее).

Расчеты показывают, что некоторые астероиды (очень неправильной формы) могут раскрутиться «сол­нечным ветром» так сильно, что могут даже быть разор­ваны центробежными силами вращения. Однако для более крупных астероидов это объяснение не подходит, и приходится предположить, что они приобрели враще­ние еще в период своего образования.

Но может быть, колебания блеска обусловлены не неправильной формой, а «пятнистостью» астероидов (если разные участки поверхности астероидов сло­жены разным веществом)? Конечно, «пятнистость» асте­роидов возможна, и на их поверхностях могут, вероятно, существовать светлые и более темные участки (разного вещества). Однако одного лишь предположения о «пят­нистости» мало, и, как было показано, с помощью толь­ко «пятнистости» характер вращения астероидов объяс­нить не удается.

Даже у одного из крупнейших астероидов - Весты, изменения блеска связаны не с «пятнистостью», а с ее неправильной формой. В 1971 г. наблюдения Весты с помощью электронно-оптических преобразователей по­казали, что последующие максимумы и минимумы бле­ска этого астероида слегка отличаются по величине, и вращение Весты происходит с периодом-, вдвое боль­шим, чем предполагали ранее - 10 ч 41 мин. Американ­ский астрофизик Р. Тейлор, изучив особенности кривых блеска этого астероида, предложил следующую модель: Веста представляет собой трехосный сфероид, один из диаметров которого на 15% длиннее двух других. Как раз у его южного полюса, вдоль длинной стороны, тя­нется уплощенная область, которая простирается не дальше 45-го градуса широты и которую не видно со стороны северного полушария Весты. Эта область, по­лагает Тейлор, может быть огромным кратером удар­ного происхождения (диаметром чуть ли не в 400 км!).

Из чего состоят астероиды? Давно было замечено, что свет астероидов имеет желтоватый оттенок, анало­гично свету Луны и Меркурия.

Поскольку астероиды светят отраженным солнечным светом, их цвет, в частности, обусловлен отражатель­ными свойствами самой поверхности астероидов. По­этому и возникла идея определить, какими веществами она сложена, сравнивая цвет астероидов с цветом зем­ных предметов и метеоритов. Одно из первых таких ис­следований в нашей стране провел в 30-х годах совет­ский исследователь метеоритов Е. Л. Кринов. Он полу­чил, что многие метеориты имеют цвет, сходный с цве­том тех или иных астероидов. Большой прогресс в изу­чении свойств астероидов был достигнут в конце 60-х годов, когда группа американских ученых занялась поляриметрическими исследованиями. Сравнивая поля­ризацию света, отраженного от различных земных веществ, лунного грунта и метеоритов, они получили, что между отражательной способностью (альбедо) материа­лов и характером поляризации света, отраженного от этих материалов, существует определенная зависимость.

Частично поляризованным оказался и свет, идущий к нам от астероидов. Анализ его позволил ученым сде­лать важные выводы о характере астероидной поверх­ности (рис. 7).

Большой ряд поляриметрических наблюдений асте­роидов был организован в США Т. Герельсом. Оказа­лось, что по характеру поверхности астероиды распада­ются на несколько групп (рис. 8). Наиболее многочис­ленной группой с очень сходными между собой свой­ствами оказались астероиды, поляризация света кото­рых сходна с поляризацией света, отраженного от зем­ных каменистых веществ светлой окраски, состоящих в основном из различных силикатов. В эту группу асте­роидов попала Юнона.

Другая группа оказалась состоящей из астероидов с темной, плохо отражающей свет поверхностью. Их ве­щество похоже на темные базальтические стекла или брекчии (обломочные породы) образцов лунного грун­та, а также на темную разновидность метеоритов и на вещество поверхности спутника Марса - Фобоса. Среди этих темных астероидов оказалась Церера.

Астероидов с промежуточными характеристиками поверхности мало. Так же мало и астероидов с экстре­мальными характеристиками (например, более темных и более светлых).

Поляриметрический метод позволил определить точ­ные размеры астероидов, так как учитывал их истинную (а не среднюю) отражательную способность (аль­бедо). Прежде всего были уточнены размеры первых четырех астероидов. Оказалось, что диаметр Цереры слегка превышает 1000 км, диаметр Паллады - около 600 км, Юноны - 240 км, Весты - 525 км. Когда про­извели пересчеты размеров и других исследованных по­ляриметрическим методом астероидов, то оказалось, что на право называться крупнейшими могут претендовать не только эти, а еще по крайней мере шесть астероидов, оказавшихся даже крупнее Юноны. Все они имеют низ­кую отражательную способность и, несмотря на боль­шие размеры, дают мало света. Поэтому когда попереч­ники астероидов оценивали по их видимому блеску, размеры этих шести получились сильно занижены. В действительности, поперечник Гигеи (10-й асте­роид) - 400, Интерамнии (704-й) - 340, Давиды (511-й) - 290, Психеи (16-й) - 250 км, а Бамберги (324-й) и Фортуны (19-й) - 240 км (такой же, как и Юноны).

Фортуна - самый темный объект Солнечной систе­мы. По количеству отражаемого света с Фортуной мо­жет соперничать даже раздробленный черный уголь.

Самыми светлыми объектами как среди астероидов, так и среди вообще всех тел Солнечной системы оказа­лись Ангелина (64-й астероид), отражающая почти по­ловину света, и Лиза (44-й), немного уступающая Ангелине. Чуть темнее Веста, отражательная способность которой приблизительно в 1,5-2 раза хуже, чем у Ан­гелины. Из-за большой отражательной способности Веста, находясь на одинаковом расстоянии с Церерой, кажется на 20% ярче ее (при одинаковых условиях освещенности и наблюдений), а Палладу превосходит по блеску в два раза.

Поляриметрические результаты определения истин­ных альбедо, а следовательно, и более верных размеров астероидов, подтверждаются и другим методом, который возник тоже в самые последние годы. Речь идет о ра­диометрическом методе, который был разработан и впервые применен к астероидам американскими учены­ми Д. Алленом и Д. Матсоном в 1970 г. Он основан на измерении теплового (инфракрасного) излучения асте­роида (обычно в диапазоне длин волн 10-20 мкм). Большие темные астероиды и маленькие светлые из-за разной отражательной способности могут иметь одина­ковую звездную величину в видимой области света. Что же касается их яркости в инфракрасном диапазоне, то она у крупных тел больше (из-за больших размеров излучающей поверхности и из-за более высокой темпе­ратуры темных тел, лучше поглощающих солнечное из­лучение). Отношение величин яркости астероида в ви­димом и инфракрасном диапазонах как раз и характе­ризует его отражательную способность (а также и его размеры).

Поляриметрические наблюдения показали также, что поляризация света астероидов значительно больше, чем та, которая могла возникнуть при однократном отраже­нии света от их поверхности. С помощью экспериментов, проведенных в лабораториях на Земле, было выяв­лено, что такая же степень поляризации света, как и у астероидов, получается при отражении от поверхно­сти, покрытой пылью и обломками камней разной вели­чины.

Как раз в период проведения исследования стало ясно, что такого рода «пыльная» поверхность в усло­виях космического вакуума будет вести себя совсем иначе. Этот вывод был сделан на основании анализа свойств лунного грунта. По пока еще не вполне понят­ным причинам пыль на Луне ведет себя иначе, чем зем­ная: из нее образуются необычайно рыхлые структуры, внутри которых луч света «мечется» как в лабиринте, испытывая многократные отражения, причем степень его поляризации становится очень большой, намного больше, чем степень поляризации света, отраженного от земной пыли или от астероидов.

Дальнейшие исследования показали, что поверхность астероидов должна быть, судя по поляризации, сложе­на из сравнительно крупных камней, покрытых очень тонким слоем пыли. Как мы увидим в дальнейшем, это согласуется с представлениями о характере поверхно­сти астероидов, полученными на основании совсем иных методов исследования.

С 1970 г. в США на­чали проводить спек­тральные наблюдения астероидов, которые охватывали как видимую часть спектра, так и при­легающий к ней инфра­красный диапазон. Были получены и проанализи­рованы спектры излуче­ния десятков астероидов (рис. 9). Результаты, как и при других вышеопи­санных методах, сравни­вались с результатами лабораторных исследо­ваний земных пород, лун­ного и метеоритного ве­щества, а также разных чистых минералов. Особенно большую работу по интерпретации полученных данных провел американский астрофизик К. Чепмен.

В настоящее время по разным особенностям спект­ров, в частности по полосам поглощения, характерным для тех или иных минералов и их смесей, а также по сте­пени поглощения света в пределах этих спектральных полос удалось определить для многих астероидов харак­тер минералов, слагающих вещество их поверхности и, например, процент содержания железа. Оказывается, большинство астероидов состоит из железомагнезиальных силикатов, как и большинство метеоритов (правда, лишь у немногих астероидов состав этих силикатов такой же).

К удивлению исследователей, было обнаружено, что некоторые астероиды отражают свет и поляризуют его точно так же, как металлы. Таковы, например, астерои­ды Психея (16-й астероид), Лютеция (21-й) и Джулия (89-й). О существовании «металлических» астероидов свидетельствуют и железные метеориты, падающие на Землю. Они состоят из «раствора» никеля в железе с небольшими примесями некоторых других веществ. Та­ким был, например, широко известный Сихотэ-Алинский метеорит, упавший 12 февраля 1947 г. в уссурийской тайге Приморского края. Металлическая глыба массой около 100 т влетела в атмосферу Земли со скоростью порядка 15 км/с и, рассыпавшись в атмосфере из-за огромного ее сопротивления, усеяла железными осколка­ми несколько квадратных километров земной поверх­ности.

Это показывает, что в прошлом астероиды были на­греты до высоких температур, что привело к образова­нию металлических ядер, часть которых теперь обнажи­лась и частично раздробилась. Правда, следует заме­тить, что не вполне ясен источник тепла, необходимый для такого переплавления. Расчеты показывают, что из малых тел тепло очень быстро ускользает в космиче­ское пространство. Поэтому такой источник должен быть очень мощным. Возможно, некоторую роль здесь сыграл распад радиоактивных элементов. Однако такие элементы, как уран, торий и радиоактивный изотоп калия, видимо, обеспечившие нагрев и переплавление вещества больших планет (Меркурия, Венеры, Земли и Марса), а также Луны, распадаются слишком медленно и не могут поднять температуру мелких астероидов. Следовательно, в этом случае необходим радиоактив­ный изотоп с достаточно малым периодом полураспада, и к тому же его должно быть достаточно много (для обеспечения большого тепловыделения в единицу вре­мени). Таким изотопом, по предположению ученых, мо­жет быть радиоактивный изотоп алюминия 26 А1. По расчетам, однако, получается, что этого изотопа в пе­риод образования астероидов было относительно мало.

Другим таким источником нагрева астероидов, мо­жет быть Солнце (конечно, не с помощью солнечных лучей, а, например, под влиянием переменных электро­магнитных полей, создаваемых в межпланетном про­странстве «солнечным ветром»). Современное Солнце, очевидно, не дает такого нагрева. Но в прошлом, на начальной стадии своего существования, Солнце, как предполагают, была намного горячее, чем сейчас, и на­грев астероидов мог быть очень сильным.

Если построить зависимость числа астероидов от их размеров, то получится, что количество астероидов быстро убывает с увеличением их размеров (что в об­щем-то понятно), но в области значений их размеров 50-100 км эта обнаруженная зависимость меняет свой характер (см. ниже). Количество астероидов таких раз­меров почему-то больше, чем это должно быть, если пользоваться зависимостью, характерной для более мелких астероидов. Пытаясь объяснить это, К. Чепмен предположил, что крупные астероиды подверглись в прошлом полному или частичному переплавлению, пос­ле чего внутри их образовались железоникелевые ядра, а «всплывшие» силикаты образовали оболочку. Если астероиды сталкивались и дробились, то такая оболоч­ка должна легко разрушиться. Когда же обнажилось прочное металлическое ядро, дробление, а следователь­но, и уменьшение размеров замедлилось, что и привело к обнаруженному эффекту.

Температура астероидов. Как бы ни были нагреты астероиды в далеком прошлом, они давно остыли. Те­перь они - холодные безжизненные глыбы, летающие в межпланетном пространстве, и солнечные лучи не в состоянии их нагреть.

Приближенно вычислить среднюю температуру астероида нетрудно. Сравним потоки тепла, падающие на астероид и на Землю. Приняв Солнце за точечный источник, мы получим, что потоки тепла обратно про­порциональны квадратам расстояний Земли и астерои­да от Солнца. Нагретые Земля и астероид излучают в пространство тепловую энергию. Поэтому температура каждого тела устанавливается такая, что теряемое ко­личество тепла на излучение равно количеству тепла, получаемого телом от Солнца. Далее, используя закон Стефана - Больцмана, можно получить следующее соотношение: Т 4 а /Т 4 3 = a 2 3 / a 2 а , где Т - абсолютная температура, выраженная в градусах шкалы Кельвина, а a - среднее расстояние (большая полуось орбиты) рассматриваемого тела в астрономических единицах.

Средняя температура Земли известна. Она состав­ляет 288 К (15°С). Подставляя ее в полученное соотно­шение и извлекая корень четвертой степени из обеих частей равенства, после небольших преобразований мы получим: Т а (К) = 288 корень a a .

У Цереры, например, температура (вычисленная, правда, по более точной формуле) составляет 165 К (т. е. - 108°С). Приблизительно при такой температуре и при нормальном атмосферном давлении на Земле за­мерзают аммиак, спирт, эфир.

Недавно Церера была добавлена к списку объектов Солнечной системы, которые можно изучать с помощью радиотелескопов. Используя большой радиоинтерферо­метр радиоастрономической обсерватории в Грин-Бэнк (США), Ф. Бриггс определил тепловое излучение от Цереры на длине волны 3,7 см. Церера оказалась очень слабым радиоисточником с потоком 0,0024 Ян. В предположении, что диаметр Цереры 1025 км, Бриггс по радиояркости определил абсолютную температуру Цереры, которая оказалась равной 160±55К, что со­гласуется с приведенной выше оценкой. Это подтверждает, что радиоизлучение Цереры имеет тепловое про­исхождение.

У Весты, сложенной в отличие от Цереры светлым, хорошо отражающим веществом, температура поверхно­сти ниже и составляет лишь 133 К, так как у этого асте­роида на нагрев идет меньшая часть солнечной энер­гии, достигающей его поверхности. На астероидах, дви­жущихся дальше от Солнца, - еще холоднее. Лишь у немногих астероидов, движущихся по необычным орби­там, которые могут приближаться к Солнцу, проникая даже внутрь орбиты Меркурия, поверхность нагревает­ся до нескольких сот градусов Кельвина, и, будучи рас­каленной, начинает даже слабо светиться. Однако это продолжается недолго, так как астероиды, следуя по своим орбитам, опять удаляются от Солнца, быстро остывая.

Образование кратеров. Миллиарды лет кружатся астероиды вокруг Солнца и сталкиваются друг с дру­гом, а потом и с образовавшимися осколками. Скорости столкновения в поясе астероидов велики - в среднем около 5 км/с, и потому явления, происходящие при этих столкновениях, грандиозны. При указанной скорости каждый грамм астероидного вещества несет кинетиче­скую энергию порядка 10 11 эрг (около 12 кДж, или 3 ккал). Когда даже небольшой астероид «врезается» в поверхность своего крупного собрата, вся эта энергия мгновенно освобождается, и «происходит гигантский взрыв. Соприкоснувшиеся в момент столкновения слои астероидов подвергаются столь сильному сжатию, что частично обращаются в газ, частично плавятся. От ме­ста удара во все стороны расходятся ударные волны сжатия и разрежения, которые давят, крошат и встря­хивают вещество. Огромным фонтаном осколки и пыль взметаются над астероидом. На поверхности его остает­ся кратер, а под кратером - обширная зона раздроб­ленных пород.

Изучение метеоритных кратеров на Земле, взрывные и ударные эксперименты (в частности, «бомбардиров­ка» мишеней из разного материала сверхскоростными шариками), проведенные в СССР и за рубежом, позво­ляют в настоящее время сделать ряд выводов о процессах при кратерообразовании на астероидах. Когда, в част­ности, астероид падает на поверхность, сложенную крупными монолитными блоками каменистого вещества (например, на свежую поверхность раскола, образовав­шуюся в результате дробления при мощном ударе), скорости разлетающихся осколков должны составлять сотни метров в секунду. Если же падение происходит на поверхности астероида, сложенной веществом, раз­дробленным многочисленными предыдущими встречами с другими астероидами, осколки должны разлетаться со ­значительно меньшими скоростями (десятки метров в секунду).

Приведенные выше оценки - это лишь средние ско­рости. Среди осколков всегда есть и более быстрые, ле­тящие со скоростями, даже превышающими скорость упавшего астероида, и более медленные.

Хотя массы «астероидов невелики, они все же спо­собны удержать часть осколков, разлетающихся со ско­ростями меньше второй космической скорости, состав­ляющей на Церере около 600 м/с, на Юноне - более 100 м/с. Даже малютки поперечником в 10 км могут удерживать осколки, имеющие скорость вплоть до 6 м/с.

Американский астрофизик Д. Голт, анализируя экс­периментальные данные о распределении скоростей раз­летающихся осколков, пришел к заключению, что для астероида поперечником в 200 км около 85% взметнув­шихся над ним осколков не в состоянии преодолеть при­тяжение астероида и вновь падают на его поверхность. Астероиды поперечником в 100 км удерживают около половины своих осколков. Правда, осколки, выброшен­ные из кратера, могут улететь от кратера на большие расстояния (залетая на обратную сторону астероида) или даже могут начать двигаться по околоастероидным орбитам. Таким образом, возникновение кратера на астероиде должно сопровождаться созданием над всем астероидом кратковременного облачка камней и пы­ли - его каменистой «атмосферы». Через некоторое вре­мя осколки и пыль оседают тонким слоем на поверх­ность астероида.

Следует заметить, что вещество столкнувшегося с Церерой астероида будет присутствовать в этом «слое-» в виде совершенно неощутимой примеси, так как объем выбрасываемого из кратера вещества в сотни и в тыся­чи раз больше объема «упавшего» астероида.

Пока еще мы не располагаем ни одной фотографией астероида, сделанной на малом расстоянии от его поверхности с помощью какого-нибудь космического аппа­рата. Но может ли чем-нибудь существенным отличать­ся внешний вид астероидов от спутников Марса - Фо­боса и Деймоса? Серия фотографий, сделанных с кос­мических аппаратов, посланных на Марс, показала, что даже эти крошечные тела (размером около 15 и 6 км), кружащиеся около Марса вдали от наиболее густо на­селенных частей пояса астероидов, подверглись бомбар­дировке астероидными осколками, и все сплошь изрыты кратерами, крупными и мелкими, поперечниками от не­скольких километров до нескольких десятков метров. Вероятно, есть на них и такие мелкие, разглядеть кото­рые на полученных фотографиях не удалось. Астероиды, залетающие хотя бы на непродолжительное время в плотные части пояса астероидов, могут отличаться от Фобоса и Деймоса разве лишь тем, что будут усеяны кратерами еще сильнее.

При дроблении астероидов в столкновениях образу­ются вместе с крупными и мелкими обломками целые «тучи» пыли. Поэтому нередко предполагали, что пояс астероидов буквально насыщен ею. Однако, как выяс­нилось, в поясе астероидов пыли не больше, чем во внутренних районах Солнечной системы, а скорее даже меньше. Таким образом, пояс астероидов должен непре­рывно очищаться от пыли. Происходит это так.

Под действием светового давления солнечных лучей мельчайшая астероидная пыль (пылинки размером в несколько микрометров) по гиперболическим орбитам должна покидать Солнечную систему, а более крупные частицы медленно тормозятся и переходят на все мень­шие орбиты относительно Солнца. Многие из них по пути оседают на Марс, Землю, Венеру и Меркурий, остальные «гибнут» на Солнце. Астероидная компонен­та в межпланетной пыли составляет около 2% (2 10 13 т).

Астероиды? Первым делом хотелось бы сказать, что так называются каменистые твердые тела, которые передвигаются по околосолнечным орбитам эллиптической формы подобно планетам. Однако космические астероиды обладают намного меньшими размерами, чем, собственно, сами планеты. Их диаметр условно находится примерно в следующих пределах: от нескольких десятков метров и до тысячи километров.

Задаваясь вопросом, что такое астероиды, человек невольно задумывается и о том, откуда вообще появился этот термин, что он означает. Переводится он как “звездоподобный”, а ввел его в XVIII веке астроном по имени Уильям Гершель.

Кометы и астероиды можно видеть как точечные источники определенного света, более или менее яркого. Хотя в видимом диапазоне данные ничего не излучают - только отражают солнечный свет, который падает на них. Следует отметить, что кометы отличаются от астероидов. Первое - это их разный внешний вид. Комету легко узнать по ярко светящемуся ядру и хвосту, который идет от нее.

Большая часть астероидов, которые известны астрономам на сегодняшний день, движутся между орбитами Юпитера и Марса на расстоянии примерно в 2,2-3,2 а. е. (то есть, от Солнца. На сегодняшний день ученые открыли около 20 тысяч астероидов. Зарегистрировано же из них только пятьдесят процентов. Что такое астероиды с регистрацией? Это небесные тела, которым присвоили номера, а порой даже собственные имена. Их орбиты рассчитаны с очень большой точностью. Следует отметить, что эти небесные тела имеют обычно имена, которые им присвоили их первооткрыватели. Названия же для астероидов берут, как правило, из древнегреческой мифологии.

В целом из вышеуказанного определения становится ясно, что такое астероиды. Однако что для них еще характерно?

В результате осуществленных за данными небесными телами наблюдений через телескоп был обнаружен интересный факт. Яркость большого количества астероидов может меняться, причем за весьма короткое время - на это нужно несколько дней, а то и несколько часов. Ученые давно выдвинули предположение, что данные изменения в блеске астероидов связаны с их вращением. Следует отметить, что обуславливаются они - в самую первую очередь - их неправильными формами. И первые фотографии, на которых были запечатлены эти небесные тела (снимки сделаны при помощи подтвердили эту теорию, а еще показали следующее: поверхности астероидов полностью изрыты глубокими кратерами и воронками самых разных размеров.

Самым большим астероидом, обнаруженным в нашей Солнечной системе, раньше считалось небесное тело Церера, размеры которого составляли около 975 х 909 километров. Но с 2006 года она получила другой статус. И стала именоваться А другие два крупных астероида (под названиями Паллада и Веста) обладают диаметром в 500 километров! Следует также отметить еще один интересный факт. Дело в том, что Веста - это единственный астероид, который реально наблюдать невооруженным глазом.

Натан Эйсмонт,
кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник (Институт космических исследований РАН)
Антон Ледков,
научный сотрудник (Институт космических исследований РАН)
«Наука и жизнь» №1, 2015 , №2, 2015

Солнечную систему воспринимают обычно как пустое пространство, в котором кружатся восемь планет, некоторые - со своими спутниками. Кто-то вспомнит о нескольких малых планетах, к которым недавно приписали Плутон, о поясе астероидов, о метеоритах, иногда падающих на Землю, и о кометах, изредка украшающих небосвод. Это представление вполне справедливо: ни один из многочисленных космических аппаратов не пострадал от столкновения с астероидом или кометой, - космос довольно просторен.

И тем не менее в огромном объёме Солнечной системы содержатся не сотни тысяч и не десятки миллионов, а квадриллионы (единицы с пятнадцатью нулями) космических тел различных размеров и масс. Все они движутся и взаимодействуют по законам физики и небесной механики. Часть их образовалась в самой ранней Вселенной и состоит из её первозданного вещества, и это интереснейшие объекты астрофизических исследований. Но есть и очень опасные тела - крупные астероиды, столкновение которых с Землёй способно погубить на ней жизнь. Отслеживание и ликвидация астероидной опасности - не менее важное и увлекательное направление работы астрофизиков.

История открытия астероидов

Первый астероид обнаружил в 1801 году Джузеппе Пиази, директор обсерватории в Палермо (Сицилия). Назвал он его Церера и поначалу считал малой планетой. Термин «астероид», в переводе с древнегреческого - «подобный звезде», предложил астроном Уильям Гершель (см. «Наука и жизнь» №7, 2012 г., статья «Сказка о музыканте Уильяме Гершеле, который расширил космос вдвое»). Церера и аналогичные объекты (Паллада, Юнона и Веста), открытые в последующие шесть лет, были видны как точки, а не как диски в случае планет; в то же время, в отличие от неподвижных звёзд, они двигались подобно планетам. Следует отметить, что наблюдения, в результате которых были открыты эти астероиды, велись целенаправленно в попытках обнаружить «пропавшую» планету. Дело в том, что уже открытые планеты располагались на орбитах, отстоящих от Солнца на расстояниях, соответствующих закону Бодэ. В соответствии с ним между Марсом и Юпитером должна была находиться планета. Как известно, планеты на такой орбите не нашлось, зато примерно в этом районе позже обнаружили пояс астероидов, названный главным. К тому же и закон Бодэ, как оказалось, не имеет какого-либо физического обоснования и рассматривается в настоящее время просто как некое случайное сочетание чисел. Более того, открытый позже (1848) Нептун оказался на орбите, с ним не согласующейся.

После открытия четырёх упомянутых астероидов дальнейшие наблюдения за восемь лет не привели к успеху. Их прекратили из-за Наполеоновских войн, в ходе которых сгорел городок Лилиенталь близ Бремена, где проходили заседания астрономов - охотников за астероидами. Возобновились наблюдения в 1830 году, но успех пришёл лишь в 1845-м с открытием астероида Астрея. С этого времени астероиды стали открывать с частотой не менее одного в год. Бóльшая их часть принадлежит к главному поясу астероидов, между Марсом и Юпитером. К 1868 году насчитывалось уже около сотни открытых астероидов, к 1981-му - 10 000 и к 2000-му - более 100 000.

Химический состав, форма, размеры и орбиты астероидов

Если классифицировать астероиды по их расстоянию от Солнца, то в первую группу попадают вулканоиды - некий гипотетический пояс малых планет между Солнцем и Меркурием. Ни одного объекта из этого пояса до сих пор не обнаружено, и хотя на поверхности Меркурия наблюдаются многочисленные кратеры ударного происхождения, образованные падением астероидов, это не может служить доказательством существования указанного пояса. Ранее наличием там астероидов пытались объяснить аномалии в движении Меркурия, но затем их объяснили на основе учёта релятивистских эффектов. Так что окончательный ответ на вопрос о возможном присутствии Вулканоидов пока не получен. Далее следуют околоземные астероиды, принадлежащие четырём группам.

Астероиды главного пояса движутся по орбитам, находящимся между орбитами Марса и Юпитера, то есть на расстояниях от 2,1 до 3,3 астрономической единицы (а.е.) от Солнца. Плоскости их орбит находятся вблизи эклиптики, их наклонение к эклиптике лежит в основном до 20 градусов, доходя у некоторых до 35 градусов, эксцентриситеты - от нуля до 0,35. Очевидно, что первыми были открыты самые большие и яркие астероиды: средние диаметры Цереры, Паллады и Весты равны 952, 544 и 525 километрам соответственно. Чем меньше размер астероидов, тем их больше: только 140 астероидов главного пояса из 100 000 имеют средний диаметр больше 120 километров. Суммарная масса всех его астероидов относительно невелика, составляя всего около 4% массы Луны. Самый большой астероид - Церера - имеет массу 946·10 15 тонн. Сама по себе величина кажется очень большой, но это всего лишь 1,3% массы Луны (735·10 17 тонн). В первом приближении размер астероида можно определить по его яркости и по расстоянию от Солнца. Но надо учитывать и отражательные характеристики астероида - его альбедо. Если поверхность астероида тёмная, светится он слабее. Именно в силу этих причин в списке десяти астероидов, расположенных на рисунке в порядке их открытия, третий по размерам астероид Гигея находится на последнем месте.

На рисунках, иллюстрирующих главный астероидный пояс, как правило, показывают множество булыжников, которые движутся довольно близко друг к другу. На самом деле картина весьма далека от действительности, поскольку, вообще говоря, небольшая суммарная масса пояса распределена по его большому объёму, так что пространство довольно пустое. Все запущенные к настоящему времени за пределы орбиты Юпитера космические аппараты пролетели сквозь астероидный пояс без ощутимого риска столкновения с астероидом. Однако по меркам астрономического времени столкновения астероидов друг с другом и с планетами уже не выглядят столь маловероятными, о чём можно судить по числу кратеров на их поверхностях.

Троянцы - астероиды, движущиеся вдоль орбит планет, первый из которых обнаружил в 1906 году немецкий астроном Макс Вульф. Астероид движется вокруг Солнца по орбите Юпитера, опережая его в среднем на 60 градусов. Далее была открыта целая группа небесных тел, движущихся впереди Юпитера.

Первоначально они получали имена в честь героев легенды о троянской войне, воевавших на стороне осаждавших Трою греков. Помимо опережающих Юпитер астероидов существует группа астероидов, отстающих от него примерно на тот же угол; они были названы троянцами в честь защитников Трои. В настоящее время астероиды обеих групп называют троянцами, и они движутся в окрестности точек Лагранжа L 4 и L 5 , точек устойчивого движения в задаче трёх тел. Небесные тела, попавшие в их окрестности, совершают колебательное движение, не уходя слишком далеко. По необъяснённым пока причинам астероидов, опережающих Юпитер, примерно на 40% больше, чем отстающих. Подтвердили это выполненные совсем недавно американским спутником NEOWISE измерения с помощью 40-сантиметрового телескопа, снабжённого детекторами, работающими в инфракрасном диапазоне. Измерения в ИК-диапазоне существенно расширяют возможности изучения астероидов по сравнению с теми, что даёт видимый свет. Об их эффективности можно судить по числу астероидов и комет Солнечной системы, внесённых в каталоги с помощью NEOWISE. Их насчитывается более 158 000, и миссия аппарата продолжается. Интересно, что троянцы заметно отличаются от большей части астероидов главного пояса. Они имеют матовую поверхность, красновато-коричневатый цвет и относятся в основном к так называемому D-классу. Эти астероиды с очень низким альбедо, то есть со слабо отражающей поверхностью. Подобные им можно найти только во внешних областях главного пояса.

Троянцы есть не только у Юпитера; другие планеты Солнечной системы, включая Землю (но не Венеру и Меркурий), также сопровождают троянцы, группирующиеся в окрестности их точек Лагранжа L 4 , L 5 . Астероид-троянец Земли 2010 ТК7 открыли с помощью телескопа NEOWISE совсем недавно - в 2010 году. Он движется, опережая Землю, при этом амплитуда его колебаний около точки L 4 очень велика: астероид достигает точки, противоположной Земле в движении вокруг Солнца, и необычно далеко выходит из плоскости эклиптики.

Столь большая амплитуда колебаний приводит к возможному его сближению с Землёй вплоть до 20 миллионов километров. Однако столкновение с Землёй, по крайней мере в ближайшие 20 000 лет, полностью исключено. Движение земного троянца сильно отличается от движения троянцев Юпитера, которые не покидают на столь значительные угловые расстояния свои точки Лагранжа. Такой характер движения делает затруднительными миссии к нему космических аппаратов, поскольку вследствие значительного наклонения орбиты троянца к плоскости эклиптики для достижения астероида с Земли и посадки на него требуются слишком высокая характеристическая скорость и, следовательно, большие затраты топлива.

Пояс Койпера лежит за пределами орбиты Нептуна и простирается вплоть до 120 а.е. от Солнца. Он близок к плоскости эклиптики, населён огромным числом объектов, включающих в свой состав водяной лёд и замёрзшие газы, и служит источником так называемых короткопериодических комет. Первый объект из этой области был обнаружен в 1992 году, а к настоящему времени их открыто уже более 1300. Поскольку небесные тела пояса Койпера расположены очень далеко от Солнца, их размеры определить трудно. Делается это на базе измерений яркости отражаемого ими света, а точность расчёта зависит от того, насколько хорошо мы знаем величину их альбедо. Измерения в инфракрасном диапазоне намного надёжнее, поскольку дают уровни собственного излучения объектов. Такие данные были получены космическим телескопом Спитцер (Spitzer) для наиболее крупных объектов пояса Койпера.

Один из интереснейших объектов пояса - Хаумеа (Haumea), названный по имени гавайской богини плодородия и деторождения; он представляет собой часть семейства, образовавшегося в результате столкновений. Этот объект, по-видимому, столкнулся с другим, размером вдвое меньшим. Удар привёл к разбросу больших ледяных кусков и вызвал вращение Хаумеа с периодом около четырёх часов. Столь быстрое вращение придало ему форму мяча для американского футбола или дыни. Хаумеа сопровождают два спутника - Хииака (Hi’iaka) и Намака (Namaka).

Согласно принятым к настоящему времени теориям, около 90% объектов пояса Койпера движутся по удалённым круговым орбитам за орбитой Нептуна - там, где они образовались. Несколько десятков объектов этого пояса (их называют кентаврами, поскольку в зависимости от расстояния до Солнца они проявляют себя то как астероиды, то как кометы), возможно, образовались в более близких к Солнцу областях, а затем гравитационное воздействие Урана и Нептуна перевело их на высокие эллиптические орбиты с афелиями вплоть до 200 а.е. и большими наклонениями. Они образовали диск толщиной 10 а.е., но на самом деле внешняя кромка пояса Койпера до сих пор не определена. Ещё совсем недавно Плутон и Харон рассматривали как единственные примеры наиболее крупных объектов ледяных миров во внешней части Солнечной системы. Но в 2005 году было открыто ещё одно планетное тело - Эрида (по имени греческой богини раздора), диаметр которого чуть меньше диаметра Плутона (первоначально предполагали, что оно на 10% больше). Эрида движется по орбите с перигелием 38 а.е. и афелием 98 а.е. У неё есть небольшой спутник - Дисномия (Dysnomia). Сначала Эриду планировали считать десятой (вслед за Плутоном) планетой Солнечной системы, но затем вместо этого Международный астрономический союз исключил Плутон из списка планет, образовав новый класс, названный карликовыми планетами, куда вошли Плутон, Эрида и Церера. Предполагается, что в поясе Койпера находятся сотни тысяч ледяных тел с поперечником 100 километров и не менее триллиона комет. Однако эти объекты в основном сравнительно невелики - 10–50 километров в поперечнике - и не очень яркие. Период их обращения около Солнца составляет сотни лет, что сильно затрудняет их обнаружение. Если согласиться с предположением, что всего около 35 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 100 километров, то их общая масса в несколько сотен раз превышает массу тел такой величины из главного астероидного пояса. В августе 2006 года сообщалось, что в архиве данных по измерению рентгеновского излучения нейтронной звезды Скорпион Х-1 обнаружены её затмения небольшими объектами. Это дало основание утверждать, что число объектов пояса Койпера размерами около 100 метров и более составляет примерно квадриллион (10 15). Первоначально, на более ранних стадиях эволюции Солнечной системы, масса объектов пояса Койпера была много больше, чем теперь, - от 10 до 50 масс Земли. В настоящее время суммарная масса всех тел пояса Койпера, а также расположенного ещё дальше от Солнца облака Оорта много меньше массы Луны. Как показывает компьютерное моделирование, почти вся масса первозданного диска за пределами 70 а.е. была утрачена из-за вызванных Нептуном столкновений, приведших к измельчению объектов пояса в пыль, которую вымел в межзвёздное пространство солнечный ветер. Все эти тела вызывают большой интерес, поскольку предполагается, что они сохранились в первозданном виде со времени образования Солнечной системы.

Облако Оорта содержит самые удалённые объекты Солнечной системы. Оно представляет собой сферическую область, которая простирается на расстояния от 5 до 100 тысяч а.е. от Солнца и рассматривается как источник долгопериодических комет, долетающих до внутренней области Солнечной системы. Само облако до 2003 года инструментально не наблюдалось. В марте 2004 года группа астрономов объявила об открытии планетоподобного объекта, который движется по орбите вокруг Солнца на рекордном удалении, что означает его уникально низкую температуру.

Этот объект (2003VB12), названный Седна (Sedna) по имени эскимосской богини, дающей жизнь обитателям арктических морских глубин, приближается к Солнцу на очень короткое время, двигаясь по сильно вытянутой эллиптической орбите с периодом 10 500 лет. Но даже во время сближения с Солнцем Седна не достигает внешней границы пояса Койпера, которая находится в 55 а.е. от Солнца: её орбита лежит в пределах от 76 (перигелий) до 1000 (афелий) а.е. Это позволило первооткрывателям Седны отнести её к впервые наблюдаемому небесному телу из облака Оорта, постоянно находящемуся за пределами пояса Койпера.

По спектральным характеристикам наиболее простая классификация распределяет астероиды на три группы:
C - углеродные (75% известных),
S - кремниевые (17% известных),
U - не входящие в первые две группы.

В настоящее время приведённая классификация всё более расширяется и детализируется, включая в себя новые группы. К 2002 году их число увеличилось до 24. Как пример новой группы можно указать М-класс в основном металлических астероидов. Однако следует учесть, что классификация астероидов по спектральным характеристикам их поверхности - задача очень трудная. Астероиды одного класса необязательно имеют идентичный химический состав.

Космические миссии к астероидам

Астероиды слишком малы для детального исследования с помощью наземных телескопов. Их изображения можно получить с использованием радаров, но для этого они должны подлететь к Земле достаточно близко. Довольно интересный метод определения размеров астероидов - наблюдение затмений астероидами звёзд из нескольких точек вдоль трассы на прямой звезда - астероид - точка на поверхности Земли. Метод состоит в том, что по известной траектории астероида вычисляют точки пересечения направления звезда - астероид с Землёй и вдоль этой трассы на некоторых удалениях от неё, определяемых предполагаемыми размерами астероида, устанавливаются телескопы, следящие за звездой. В какой-то момент астероид затеняет звезду, она пропадает для наблюдателя, а затем вновь появляется. По длительности времени затенения и известной скорости астероида определяют его поперечник, а при достаточном числе наблюдателей можно получить и силуэт астероида. В настоящее время организовано сообщество астрономов-любителей, которые успешно проводят скоординированные измерения.

Полёты космических аппаратов к астероидам открывают несравнимо больше возможностей для их исследования. Впервые астероид (951 Гаспра) был сфотографирован космическим аппаратом Галилео в 1991 году на пути к Юпитеру, затем в 1993-м он снял астероид 243 Ида и его спутник Дактиль. Но это было сделано, так сказать, попутно.

Первым специально разработанным для исследования астероидов аппаратом стал NEAR Shoemaker, который сфотографировал астероид 253 Матильда и далее вышел на орбиту около 433 Эроса с посадкой на его поверхность в 2001 году. Надо сказать, что посадка первоначально не планировалась, но после успешного исследования этого астероида с орбиты его спутника приняли решение попытаться совершить мягкую посадку. Хотя аппарат не был снабжён устройствами для посадки и его система управления не предусматривала таких операций, по командам с Земли удалось посадить аппарат, причём его системы продолжали функционировать и на поверхности. Кроме того, облёт Матильды позволил не только получить серию снимков, но и по возмущению траектории аппарата определить массу астероида.

В качестве попутной задачи (в ходе выполнения основной) аппарат Deep Space исследовал астероид 9969 Брайль в 1999 году и аппарат Stardust - астероид 5535 Аннафранк.

С помощью японского аппарата Хайабуса (в переводе - «ястреб») в июне 2010 года удалось вернуть на Землю образцы грунта с поверхности астероида 25 143 Итокава, который относится к околоземным астероидам (аполлоны) спектрального класса S (кремниевые). На фотографии астероида можно видеть пересечённую местность с множеством валунов и булыжников, из которых более 1000 имеют поперечник свыше 5 метров, а размер некоторых доходит до 50 метров. Далее мы вернёмся к этой особенности Итокавы.

Космический аппарат Розетта, запущенный Европейским космическим агентством в 2004 году к комете Чурюмова - Герасименко, 12 ноября 2014 года благополучно посадил на её ядро модуль Филы (Philae). По пути аппарат совершил облёт астероидов 2867 Штейнс (Steins) в 2008 году и 21 Лютеция (Lutetia) в 2010-м. Своё имя аппарат получил по названию камня (Розетта), найденного в Египте наполеоновскими солдатами вблизи древнего города Розетта на нильском острове Филы, давшем имя посадочному модулю. На камне высечены тексты на двух языках: древнеегипетском и древнегреческом, что дало ключ к раскрытию тайн цивилизации древних египтян - расшифровке иероглифов. Выбирая исторические названия, разработчики проекта подчёркивали цель миссии - раскрыть тайны происхождения и эволюции Солнечной системы.

Миссия интересна тем, что в момент посадки модуля Филы на поверхность ядра кометы та находилась далеко от Солнца и поэтому была неактивна. По мере приближения к Солнцу поверхность ядра разогревается и начинается выброс газов и пыли. Развитие всех этих процессов можно будет наблюдать, находясь в центре событий.

Очень интересна ныне продолжающаяся миссия Dawn (Рассвет), выполняемая по программе NASA. Аппарат был запущен в 2007 году, в июле 2011-го достиг астероида Веста, затем переведён на орбиту его спутника и проводил там исследования вплоть до сентября 2012 года. В настоящее время аппарат находится на пути к самому крупному астероиду - Церере. На нём стоит электроракетный ионный двигатель малой тяги. Его эффективность, определяемая скоростью истечения рабочего тела (ксенона), почти на порядок превышает эффективность традиционных химических двигателей (см. «Наука и жизнь» №9, 1999 г., статья «Космический электровоз»). Это и позволило перелететь с орбиты спутника одного астероида на орбиту спутника другого. Хотя астероиды Веста и Церера движутся по довольно близким орбитам главного пояса астероидов и самые крупные в нём, по физическим характеристикам они сильно различаются. Если Веста - это «сухой» астероид, то на Церере, согласно данным наземных наблюдений, обнаружены вода, сезонные полярные шапки из водяного льда и даже есть очень тонкий слой атмосферы.

Китайцы также внесли вклад в исследования астероидов, направив свой космический аппарат Чанъэ к астероиду 4179 Таутатис. Он сделал серию снимков его поверхности, при этом минимальное расстояние пролёта составило всего 3,2 километра; правда, лучший снимок был сделан на удалении 47 километров. На снимках видно, что астероид имеет неправильную вытянутую форму - 4,6 километра в длину и 2,1 километра в поперечнике. Масса астероида 50 миллиардов тонн, весьма любопытная его особенность - очень неравномерная плотность. Одна часть объёма астероида имеет плотность 1,95 г/см 3 , другая - 2,25 г/см 3 . В этой связи высказываются предположения, что Таутатис образовался в результате соединения двух астероидов.

Что касается проектов полётов к астероидам в ближайшем будущем, то можно начать с японского аэрокосмического агентства, которое планирует продолжить свою программу исследований запуском в 2015 году космического аппарата Хайабуса-2 с тем, чтобы вернуть на Землю в 2020 году образцы грунта астероида 1999 JU3. Астероид принадлежит спектральному классу C, находится на орбите, пересекающей орбиту Земли, его афелий почти достигает орбиты Марса.

Годом позже, то есть в 2016-м, стартует проект NASA OSIRIS-Rex, цель которого - возврат грунта с поверхности околоземного астероида 1999 RQ36, недавно получившего имя Бенну и отнесённого к спектральному классу C. Планируется, что аппарат достигнет астероида в 2018 году и в 2023-м доставит на Землю 59 граммов его породы.

Перечислив все эти проекты, невозможно не упомянуть астероид массой около 13 000 тонн, который 15 февраля 2013 года упал вблизи Челябинска, как бы подтвердив высказывание известного американского специалиста по астероидной проблеме Дональда Йоманса: «Если мы не летим к астероидам, то они летят к нам». Тем самым подчёркивалась важность ещё одной стороны исследования астероидов - астероидной опасности и решения задач, связанных с возможностью столкновения астероидов с Землёй.

Весьма неожиданный способ исследования астероидов был предложен проектом по перемещению астероида (Asteroid Redirect Mission), или, как его называют, проектом Keck. Его концепцию разработал Институт космических исследований имени Кека в Пасадене (Калифорния). Уильям Майрон Кек - известный американский филантроп, основавший в 1954 году фонд поддержки научных исследований в США. В проекте в качестве исходного условия принималось, что задача исследования астероида решается с участием человека, иначе говоря, миссия к астероиду должна быть пилотируемая. Но в этом случае длительность всего полёта с возвращением на Землю неизбежно составит по крайней мере несколько месяцев. И что самое неприятное для пилотируемой экспедиции, в случае аварийной ситуации это время не может быть сокращено до приемлемых пределов. Поэтому было предложено, вместо того чтобы лететь к астероиду, поступить наоборот: доставить, используя беспилотные аппараты, астероид к Земле. Но не на поверхность, как само собой получилось с челябинским астероидом, а на орбиту, подобную лунной, и отправить пилотируемый корабль к ставшему близким астероиду. Этот корабль сблизится с ним, захватит, и космонавты изучат его, возьмут образцы породы и доставят их на Землю. А при аварийной ситуации космонавты смогут вернуться на Землю за время в пределах недели. В качестве основного кандидата на роль перемещаемого таким образом астероида NASA уже выбрало околоземный астероид 2011 MD, относящийся к амурам. Его диаметр от 7 до 15 метров, плотность 1 г/см 3 , то есть он может выглядеть как рыхлая груда щебня массой около 500 тонн. Его орбита очень близка к орбите Земли, наклонена к эклиптике на 2,5 градуса, а период равен 396,5 суток, чему соответствует большая полуось в 1,056 а.е. Интересно отметить, что астероид открыли 22 июня 2011 года, а 27 июня он пролетел очень близко от Земли - всего в 12 000 километров.

Миссию по захвату астероида на орбиту спутника Земли планируют на начало 2020-х годов. Космический аппарат, предназначенный для захвата астероида и его перевода на новую орбиту, будет снабжён электроракетными двигателями малой тяги, работающими на ксеноне. В состав операций по изменению орбиты астероида входит и гравитационный манёвр у Луны. Суть этого манёвра состоит в таком управлении движением с помощью электроракетных двигателей, которое обеспечит пролёт окрестности Луны. При этом за счёт воздействия её гравитационного поля скорость астероида изменяется от начальной гиперболической (то есть приводящей к уходу из поля земного тяготения) до скорости спутника Земли.

Образование и эволюция астероидов

Как уже упоминалось в разделе об истории открытия астероидов, первые из них были обнаружены в ходе поисков гипотетической планеты, которая должна была в соответствии с законом Бодэ (сейчас он признан ошибочным) находиться на орбите между Марсом и Юпитером. Оказалось, что вблизи орбиты так и не обнаруженной планеты существует пояс астероидов. Это послужило основанием для построения гипотезы, согласно которой этот пояс образовался в результате её разрушения.

Планету назвали Фаэтон по имени сына древнегреческого бога Солнца Гелиоса. Расчёты, моделирующие процесс разрушения Фаэтона, не подтвердили эту гипотезу во всех её разновидностях, начиная от разрыва планеты гравитацией Юпитера и Марса и кончая столкновением с другим небесным телом.

Образование и эволюцию астероидов можно рассматривать только как составляющую процессов возникновения Солнечной системы в целом. В настоящее время общепринятая теория предполагает, что Солнечная система возникла из первозданного газопылевого скопления. Из скопления образовался диск, неоднородности которого привели к возникновению планет и малых тел Солнечной системы. В пользу этой гипотезы говорят современные астрономические наблюдения, позволяющие обнаруживать развитие планетных систем молодых звёзд в их ранних стадиях. Компьютерное моделирование также подтверждает её, конструируя картины, удивительно похожие на снимки планетных систем на определённых фазах их развития.

На начальной стадии формирования планет возникали так называемые планетезимали - «зародыши» планет, на которые затем в силу гравитационного воздействия налипала пыль. В качестве примера такой изначальной фазы образования планет указывают на астероид Лютеция. Этот довольно большой астероид, достигающий в поперечнике 130 километров, состоит из твёрдой части и налипшего толстого (до километра) слоя пыли, а также разбросанных по поверхности валунов. По мере нарастания массы протопланет увеличивалась сила притяжения и вследствие этого сила сжатия формирующегося небесного тела. Происходили нагрев вещества и его расплавление, ведущее к расслоению протопланеты по плотности её материалов, и переход тела к сферической форме. Большинство исследователей склоняются к гипотезе, что в ходе начальных фаз эволюции Солнечной системы образовалось гораздо больше протопланет, чем планет и малых небесных тел, наблюдаемых сегодня. В то время образовавшиеся газовые гиганты - Юпитер и Сатурн - мигрировали внутрь системы, ближе к Солнцу. Это привнесло существенный беспорядок в движение возникающих тел Солнечной системы и вызвало развитие процесса, названного периодом тяжёлой бомбардировки. В результате резонансных воздействий со стороны главным образом Юпитера часть образовавшихся небесных тел была выкинута на окраины системы, а часть сброшена на Солнце. Этот процесс шёл от 4,1 до 3,8 миллиарда лет тому назад. Следы периода, который называют поздней стадией тяжёлой бомбардировки, остались в виде множества кратеров ударного происхождения на Луне и Меркурии. То же самое происходило с образующимися телами между Марсом и Юпитером: частота столкновений между ними была достаточно высокой, чтобы не дать им превратиться в объекты более крупные и более правильной формы, чем мы наблюдаем сегодня. Предполагается, что среди них есть фрагменты тел, которые прошли определённые фазы эволюции, а затем раскололись при столкновениях, а также объекты, которые не успели стать частями более крупных тел и, таким образом, представляют собой образцы более древних образований. Как упоминалось выше, астероид Лютеция именно такой образец. Подтверждением этому стали проведённые космическим аппаратом «Розетта» исследования астероида, включая съёмку во время близкого пролёта в июле 2010 года.

Таким образом, в эволюции главного астероидного пояса существенная роль принадлежит Юпитеру. В силу его гравитационного воздействия мы получили ныне наблюдаемую картину распределения астероидов внутри главного пояса. Что касается пояса Койпера, то к роли Юпитера здесь добавляется влияние Нептуна, приводящее к выбросу небесных объектов в эту удалённую область Солнечной системы. Предполагается, что влияние планет-гигантов простирается и на ещё более далёкое облако Оорта, которое, однако, сформировалось ближе к Солнцу, чем находится сейчас. На ранних фазах эволюции сближения с планетами-гигантами первородные объекты (планетезимали) в своём естественном движении выполняли то, что мы называем гравитационными манёврами, пополняя пространство, относимое к облаку Оорта. Будучи на столь больших расстояниях от Солнца, они подвержены воздействию и со стороны звёзд нашей Галактики - Млечного Пути, что приводит к их хаотическому переходу на траектории возвращения в близкую область околосолнечного пространства. Мы наблюдаем эти планетезимали как долгопериодические кометы. В качестве примера можно указать самую яркую комету ХХ столетия - комету Хейла-Боппа, открытую 23 июля 1995 года и достигшую перигелия в 1997-м. Период её обращения вокруг Солнца составляет 2534 года, а афелий находится на расстоянии 185 а.е. от Солнца.

Астероидно-кометная опасность

Многочисленные кратеры на поверхности Луны, Меркурия и других тел Солнечной системы часто упоминаются в качестве иллюстрации уровня астероидно-кометной опасности для Земли. Но такая ссылка не вполне корректна, поскольку подавляющая доля этих кратеров образовалась в «период тяжёлой бомбардировки». Тем не менее на поверхности Земли с помощью современных технологий, включая анализ спутниковой съёмки, можно обнаружить следы столкновений с астероидами, которые относятся к существенно более поздним периодам эволюции Солнечной системы. Наибольший и самый древний из известных кратеров - Вредефорт - находится в Южной Африке. Его диаметр около 250 километров, возраст оценивается в два миллиарда лет.

Кратер Чиксулуб на берегу полуострова Юкатан в Мексике образовался после удара астероида 65 миллионов лет назад, эквивалентного энергии взрыва в 100 тератонн (10 12 тонн) тротила. В настоящее время полагают, что исчезновение динозавров было следствием этого катастрофического события, вызвавшего цунами, землетрясения, извержения вулканов и климатические изменения из-за образовавшегося в атмосфере пылевого слоя, закрывшего Солнце. Один из наиболее молодых - кратер Бэрринджера - находится в пустыне штата Аризона, США. Его диаметр 1200 метров, глубина 175 метров. Он возник 50 тысяч лет назад в результате удара железного метеорита диаметром около 50 метров и массой несколько сотен тысяч тонн.

Всего сейчас насчитывают около 170 кратеров ударного происхождения, образованных падением небесных тел. Наибольшее внимание привлекло событие под Челябинском, когда 15 февраля 2013 года в этом районе вошёл в атмосферу астероид, размер которого оценили примерно в 17 метров и массу в 13 000 тонн. Он взорвался в воздухе на высоте 20 километров, самая крупная его часть массой 600 килограммов упала в озеро Чебаркуль.

Его падение не привело к жертвам, разрушения были заметны, но не катастрофичны: на довольно обширной территории выбиты стёкла, обрушилась крыша Челябинского цинкового завода, осколками стёкол ранены около 1500 человек. Полагают, что катастрофы не случилось в силу элемента везения: траектория падения метеорита была пологой, в противном случае последствия оказались бы значительно тяжелее. Энергия взрыва эквивалентна 0,5 мегатонны тротила, что соответствует 30 бомбам, сброшенным на Хиросиму. Челябинский астероид стал наиболее подробно описанным событием такого масштаба после взрыва Тунгусского метеорита 17 (30) июня 1908 года. Согласно современным оценкам, падение небесных тел, подобных Челябинскому, во всем мире происходит примерно один раз в 100 лет. Что касается Тунгусского события, когда были выжжены и повалены деревья на площади диаметром 50 километров в результате взрыва на высоте 18 километров с энергией 10–15 мегатонн тротила, то такие катастрофы случаются примерно один раз в 300 лет. Однако известны случаи, когда тела меньшего размера, сталкивающиеся с Землёй чаще упомянутых, наносили заметный ущерб. В качестве примера можно назвать четырёхметровый астероид, упавший в Сихотэ-Алине к северо-востоку от Владивостока 12 февраля 1947 года. При том, что астероид был небольшим, он состоял почти целиком из железа и оказался крупнейшим из когда-либо наблюдавшихся на поверхности Земли железных метеоритов. На высоте 5 километров он взорвался, и вспышка была ярче Солнца. Территория эпицентра взрыва (его проекция на земную поверхность) была необитаемой, но на площади с поперечником 2 километра повреждён лес и образовалось более сотни кратеров диаметром до 26 метров. Если бы такой объект упал на крупный город, погибли бы сотни и даже тысячи людей.

В то же время совершенно очевидно, что вероятность гибели конкретного человека в результате падения астероида очень низка. Это не исключает того, что могут пройти сотни лет без существенных жертв, а затем падение крупного астероида приведёт к смерти миллионов людей. В табл. 1 даны вероятности падения астероида, соотнесённые с уровнем смертности от других событий.

Неизвестно, когда случится следующее падение астероида, сопоставимое или более тяжёлое по своим последствиям с челябинским событием. Он может упасть и через 20 лет, и через несколько столетий, но может и завтра. Получение раннего предупреждения о событии вроде челябинского не просто желательно - оно необходимо для эффективного отклонения потенциально опасных объектов размером, скажем, более 50 метров. Что касается столкновений с Землёй астероидов меньших размеров, то эти события случаются чаще, чем нам кажется: примерно один раз в две недели. Это иллюстрирует приведённая карта падений астероидов размерами метр и более в течение последних двадцати лет, подготовленная НАСА.

.

Способы отклонения потенциально опасных околоземных объектов

Открытие в 2004 году астероида Апофис, вероятность столкновения которого с Землёй в 2036 году тогда рассматривали как довольно высокую, привело к существенному росту интереса к проблеме астероидно-кометной защиты. Были развёрнуты работы по обнаружению и каталогизации опасных небесных объектов, запущены программы исследований по решению задачи предотвращения их столкновений с Землёй. В результате резко выросло число найденных астероидов и комет, так что к настоящему времени их открыто больше, чем стало известно до начала работ по программе. Предлагались и различные способы отклонения астероидов от траекторий соударения с Землёй, включая довольно экзотические. Например, покрывать поверхности опасных астероидов краской, которая изменит их отражательные характеристики, приведя к требуемому отклонению траектории астероида за счёт давления солнечного света. Продолжались исследования по способам изменения траекторий опасных объектов путём столкновения с ними космических аппаратов. Последние способы представляются достаточно перспективными и не требующими применения технологий, выходящих за пределы возможностей современной ракетно-космической техники. Однако их эффективность ограничивается массой наводимого космического аппарата. Для наиболее мощного российского носителя «Протон-М» она не может превышать 5–6 тонн.

Оценим изменение скорости, например, Апофиса, масса которого около 40 миллионов тонн: соударение с ним космического аппарата массой 5 тонн при относительной скорости 10 км/с даст 1,25 миллиметра в секунду. Если удар нанести задолго до ожидаемого столкновения, создать требуемое отклонение можно, но это «задолго» составит много десятков лет. Так далеко спрогнозировать траекторию астероида с приемлемой точностью в настоящее время невозможно, особенно если учесть, что существует неопределённость в знании параметров динамики удара и, следовательно, в оценке ожидаемого изменения вектора скорости астероида. Таким образом, для отклонения опасного астероида от столкновения с Землёй требуется найти возможность направить на него более массивный снаряд. В качестве такового можно предложить другой астероид с массой, значительно превышающей массу космического аппарата, скажем 1500 тонн. Но для управления движением такого астероида понадобится слишком много топлива, чтобы на практике реализовать идею. Поэтому для требуемого изменения траектории астероида-снаряда предложили использовать так называемый гравитационный манёвр, не требующий сам по себе какого-либо расхода топлива.

Под гравитационным манёвром понимают облёт космическим объектом (в нашем случае - астероидом-снарядом) достаточно массивного тела - Земли, Венеры, других планет Солнечной системы, а также их спутников. Смысл манёвра заключается в таком выборе параметров траектории относительно облетаемого тела (высоты, начального положения и вектора скорости), который позволит за счёт его гравитационного воздействия изменить орбиту объекта (в нашем случае - астероида) вокруг Солнца так, что он окажется на траектории соударения. Иными словами, вместо того чтобы сообщить управляемому объекту импульс скорости с помощью ракетного двигателя, мы получаем этот импульс за счёт притяжения планеты, или, как его ещё называют, эффекта пращи. Причём величина импульса может быть значительной - 5 км/с и более. Чтобы его создать стандартным ракетным двигателем, необходимо затратить количество топлива, которое в 3,5 раза больше массы аппарата. А для метода гравитационного манёвра топливо необходимо лишь для того, чтобы вывести аппарат на расчётную траекторию манёвра, что уменьшает его расход на два порядка. Следует отметить, что такой способ изменения орбит космических аппаратов не нов: его предложил в начале тридцатых годов прошлого века пионер советской ракетной техники Ф.А. Цандер. В настоящее время такую методику широко применяют в практике космических полётов. Достаточно ещё раз назвать, например, европейский космический аппарат «Розетта»: при реализации миссии за десять лет он выполнил три гравитационных манёвра у Земли и один около Марса. Можно вспомнить советские космические аппараты «Вега-1» и «Вега-2», впервые облетевшие комету Галлея, - на пути к ней они совершили гравитационные манёвры с использованием поля тяготения Венеры. Для достижения Плутона в 2015 году космический аппарат НАСА «New Horizons» применил манёвр в поле Юпитера. Этими примерами список миссий, использующих гравитационный манёвр, далеко не исчерпывается.

Использовать гравитационный манёвр для наведения относительно небольших околоземных астероидов на опасные небесные объекты для их отклонения от траектории столкновения с Землёй предложили сотрудники Института космических исследований Российской академии наук на международной конференции по проблеме астероидной опасности, организованной на Мальте в 2009 году. А в следующем году появилась журнальная публикация с изложением этой концепции и её обоснованием.

Для подтверждения реализуемости концепции в качестве примера опасного небесного объекта был выбран астероид Апофис.

Изначально приняли условие, что опасность астероида устанавливается примерно за десять лет до предполагаемого его столкновения с Землёй. Соответственно строился сценарий отклонения астероида от траектории, проходящей через неё. Прежде всего из списка околоземных астероидов, орбиты которых известны, выбрали один, который переведут в окрестность Земли на орбиту, пригодную для выполнения гравитационного манёвра, обеспечивающего попадание астероида в Апофис не позже 2035 года. В качестве критерия отбора приняли величину импульса скорости, которую надо сообщить астероиду для перевода его на такую траекторию. Максимально допустимым посчитали импульс 20 м/с. Далее численный анализ возможных операций по наведению астероида на Апофис проводили в соответствии со следующим сценарием полёта.

После выведения головного блока ракеты-носителя «Протон-М» на низкую околоземную орбиту с помощью разгонного блока «Бриз-М» космический аппарат переводят на траекторию перелёта к астероиду-снаряду с последующей посадкой на его поверхность. Аппарат закрепляется на поверхности и движется вместе с астероидом до точки, в которой включает двигатель, сообщая астероиду импульс, переводящий его на рассчитанную траекторию гравитационного манёвра - облёта Земли. В процессе движения проводят необходимые измерения для определения параметров движения как астероида-цели, так и астероида-снаряда. По результатам измерений вычисляют траекторию снаряда и производят её коррекцию. С помощью двигательной установки аппарата астероиду сообщают импульсы скорости, исправляющие ошибки в параметрах траектории движения к цели. Такие же операции выполняются и на траектории перелёта аппарата к астероиду-снаряду. Ключевым параметром в разработке и оптимизации сценария служит импульс скорости, который нужно сообщить астероиду-снаряду. Для кандидатов на эту роль определяют даты сообщения импульса, прибытия астероида к Земле и соударения с опасным объектом. Эти параметры подбираются таким образом, чтобы величина импульса, сообщённого астероиду-снаряду, была минимальной. В процессе исследований в качестве кандидатов проанализирован весь список астероидов, параметры орбит которых к настоящему времени известны, - их около 11 000.

В результате расчётов нашли пять астероидов, характеристики которых, включая размеры, приведены в табл. 2. В неё попали астероиды, размеры которых заметно превышают величины, соответствующие максимально допустимой массе: 1500–2000 тонн. В этой связи нужно сделать два замечания. Первое: для анализа использовали далеко не полный список околоземных астероидов (11 000), в то время как, по современным оценкам, их по меньшей мере 100 000. Второе: рассматривается реальная возможность использовать в качестве снаряда не астероид целиком, а, например, находящиеся на его поверхности валуны, масса которых укладывается в обозначенные пределы (можно вспомнить астероид Итокава). Заметим, что именно такой подход оценивается как реалистичный в американском проекте по доставке малого астероида на лунную орбиту. Из табл. 2 видно, что наименьший импульс скорости - всего 2,38 м/с - необходим, если использовать в качестве снаряда астероид 2006 XV4. Правда, сам он великоват и превышает предполагаемый лимит в 1500 тонн. Но если использовать его фрагмент или валун на поверхности с такой массой (при его наличии), то указанный импульс создаст стандартный ракетный двигатель со скоростью истечения газов 3200 м/с, истратив 1,2 тонны топлива. Как показали расчёты, на поверхность этого астероида можно посадить аппарат с общей массой более 4,5 тонны, так что доставка топлива не создаст проблем. А применение электроракетного двигателя позволит снизить расход топлива (точнее - рабочего тела) до 110 килограммов.

Однако следует учитывать, что приведённые в таблице данные по необходимым импульсам скорости относятся к идеальному случаю, когда требуемое изменение вектора скорости реализуется абсолютно точно. На самом деле это не так, и, как уже отмечалось, необходимо иметь запас рабочего тела для коррекций орбиты. При достигнутых к настоящему времени точностях на коррекцию может потребоваться суммарно до 30 м/с, что превышает номинальные значения величины изменения скорости для решения задачи перехвата опасного объекта.

В нашем случае, когда управляемый объект имеет массу на три порядка больше, требуется другое решение. Оно существует - это применение электроракетного двигателя, позволяющее снизить расход рабочего тела в десять раз для того же корректирующего импульса. Кроме того, для повышения точности наведения предлагается использовать навигационную систему, включающую в себя небольшой аппарат, снабжённый приёмопередатчиком, который заблаговременно размещают на поверхности опасного астероида, и два субспутника, сопровождающие основной аппарат. С помощью приёмопередатчиков измеряют расстояние между аппаратами и их относительные скорости. Такая система позволяет обеспечить попадание астероида-снаряда в цель с отклонением в пределах 50 метров при условии использования на последней фазе подлёта к цели небольшого химического двигателя с тягой в несколько десятков килограммов, выдающего импульс скорости в пределах 2 м/с.

Из вопросов, возникающих при обсуждении реализуемости концепции использования малых астероидов для отклонения опасных объектов, существенен вопрос о риске столкновения с Землёй астероида, переведённого на траекторию гравитационного манёвра вокруг неё. В табл. 2 приводятся расстояния астероидов от центра Земли в перигее при выполнении гравитационного манёвра. Для четырёх они превышают 15 000 километров, а у астероида 1994 GV равно 7427,54 километра (средний радиус Земли - 6371 километр). Расстояния выглядят безопасными, но гарантировать отсутствие всякого риска всё же нельзя, если размеры астероида таковы, что он может достичь поверхности Земли, не сгорев в атмосфере. Как предельно допустимый размер рассматривают диаметр в 8–10 метров при условии, что астероид не железный. Радикальный способ решения проблемы - использовать для манёвра Марс или Венеру.

Захват астероидов для проведения исследований

Базовая идея проекта Asteroid Redirect Mission (ARM) - перевод астероида на другую орбиту, более удобную для проведения исследований с непосредственным участием человека. В качестве таковой была предложена орбита, близкая к лунной. Как ещё один вариант изменения астероидной орбиты в ИКИ РАН рассмотрены способы управления движением астероидов с использованием гравитационных манёвров у Земли, подобные тем, что были разработаны для наведения малых астероидов на опасные околоземные объекты.

В качестве цели таких манёвров рассматривают перевод астероидов на орбиты, резонансные с орбитальным движением Земли, в частности с соотношением периодов астероида и Земли 1:1. Среди околоземных астероидов есть тринадцать, которые можно перевести на резонансные орбиты в указанном соотношении и при нижнем допустимом пределе радиуса перигея - 6700 километров. Для этого любому из них достаточно сообщить импульс скорости, не превышающий 20 м/с. Их список представлен в табл. 3, где указаны величины импульсов скорости, переводящих астероид на траекторию гравитационного манёвра у Земли, в результате которого период его орбиты становится равный земному, то есть одному году. Там же приведены максимальные и минимальные достижимые манёвром скорости астероида в его гелиоцентрическом движении. Интересно отметить, что максимальные скорости могут быть очень велики, позволяя в результате манёвра забросить астероид довольно далеко от Солнца. Например, астероид 2012 VE77 удастся отправить на орбиту с афелием на расстоянии орбиты Сатурна, а остальные - за пределы орбиты Марса.

Преимущество резонансных астероидов в том, что они возвращаются в окрестность Земли ежегодно. Это даёт возможность хоть каждый год отправлять космический аппарат c посадкой на астероид и доставлять на Землю образцы грунта, причём на возврат спускаемого аппарата на Землю почти не требуется тратить топливо. В этом плане астероид на резонансной орбите имеет преимущества относительно астероида на орбите, подобной лунной, как планируется в проекте Keck, поскольку он для возвращения требуют заметный расход топлива. Для беспилотных миссий это может стать решающим, но для пилотируемых полётов, когда необходимо обеспечить как можно более быстрое возвращение аппарата на Землю в аварийной ситуации (в течение недели или даже раньше), преимущество может оказаться на стороне проекта ARM.

С другой стороны, ежегодное возвращение резонансных астероидов к Земле позволяет периодически проводить гравитационные манёвры, всякий раз изменяя их орбиту для оптимизации условий исследований. Орбита при этом должна оставаться резонансной, что несложно осуществить, совершая многократные гравитационные манёвры. Используя такой подход, можно перевести астероид на орбиту, идентичную земной, но немного наклонённую к её плоскости (к эклиптике). Тогда астероид станет сближаться с Землёй дважды в год. В семейство орбит, получаемых в результате последовательности гравитационных манёвров, входит орбита, плоскость которой лежит в эклиптике, но имеет очень больший эксцентриситет и, как у астероида 2012 VE77, достигает орбиты Марса.

Если далее развить технологию гравитационных манёвров у планет, включающую построение резонансных орбит, то возникает идея использовать Луну. Дело в том, что гравитационный манёвр у планеты в чистом виде не позволяет захватить объект на орбиту спутника, поскольку при облёте планеты энергия его относительного движения не изменяется. Если же при этом он облетит естественный спутник планеты (Луну), то его энергию можно уменьшить. Проблема в том, что уменьшение должно быть достаточным для перехода на орбиту спутника, то есть начальная скорость относительно планеты должна быть невелика. Если это требование не выполнено, объект покинет окрестность Земли навсегда. Но если выбрать геометрию комбинированного манёвра так, что в результате астероид останется на резонансной орбите, то через год можно повторить манёвр. Таким образом, существует возможность захватить астероид на орбиту спутника Земли, применив гравитационные манёвры у Земли с сохранением условия резонанса и координированный облёт Луны.

Очевидно, что отдельно взятые примеры, подтверждающие возможность реализации концепции управления движением астероидов с помощью гравитационных манёвров, не гарантируют решение проблемы астероидно-кометной опасности для любого небесного объекта, угрожающего столкновением с Землёй. Может случиться, что в конкретном случае не найдётся подходящего астероида, который можно на него направить. Но, как показывают последние результаты расчётов, проведённые с учётом самых «свежих» каталогизированных астероидов, при предельно допустимом импульсе скорости, необходимом для перевода астероида в окрестность планеты, равном 40 м/с, число подходящих астероидов составляет 29, 193 и 72 для Венеры, Земли и Марса соответственно. Они входят в список небесных тел, движением которых можно управлять средствами современной ракетно-космической техники. Список стремительно пополняется, поскольку в настоящее время открывают в среднем от двух до пяти астероидов в день. Так, за период с 1 по 21 ноября 2014 года открыто 58 околоземных астероидов. До сих пор на движение естественных небесных тел мы не могли влиять, но наступает новая фаза развития цивилизации, когда это становится возможным.

Словарик к статье

Закон Боде (правило Тициуса - Боде, установленное в 1766 году немецким математиком Иоганном Тициусом и переформулированное в 1772 году немецким астрономом Иоганном Боде) описывает расстояния между орбитами планет Солнечной системы и Солнцем, а также между планетами и орбитами её естественных спутников. Одна из его математических формулировок:R i = (D i + 4)/10, где D i = 0, 3, 6, 12 ... n, 2n, а R i - средний радиус орбиты планеты в астрономических единицах (а. е.).

Этот эмпирический закон выполняется для большинства планет с точностью до 3%, но, похоже, физического смысла не имеет. Есть, однако, предположение, что на стадии формирования Солнечной системы в результате гравитационных возмущений возникла регулярная кольцевая структура областей, в которых орбиты протопланет оказались стабильными. Позднейшее изучение Солнечной системы показало, что закон Боде, вообще говоря, далеко не всегда выполняется: орбиты Нептуна и Плутона, например, находятся гораздо ближе к Солнцу, чем он предсказывает (см. таблицу).

(L-точки, или точки либрации, от лат. Libration - раскачиваю) - точки в системе двух массивных тел, например Солнца и планеты или планеты и её естественного спутника. Тело существенно меньшей массы - астероид или космическая лаборатория - будет оставаться в любой из точек Лагранжа, совершая колебания небольшой амплитуды, при условии, что на него действуют только силы тяготения.

Точки Лагранжа лежат в плоскости орбиты обоих тел и обозначены индексами от 1 до 5. Первые три - коллиниарные - лежат на прямой, соединяющей центры массивных тел. Точка L 1 находится между массивными телами, L 2 - за менее массивным, L 3 - за более массивным. Положение астероида в этих точках наименее устойчиво. Точки L 4 и L 5 - треугольные, или троянские, - находятся на орбите по обе стороны от линии, соединяющей тела большой массы, под углами 60 о от линии, соединяющей их (например, Солнце и Землю).

Точка L 1 системы Земля - Луна - удобное место для размещения обитаемой орбитальной станции, позволяющей космонавтам добраться до Луны с минимальными затратами топлива, или обсерватории для наблюдения за Солнцем, которое в этой точке никогда не заслоняется ни Землёй, ни Луной.

Точка L 2 системы Солнце - Земля удобна для постройки космических обсерваторий и телескопов. Объект в этой точке неограниченно долго сохраняет ориентацию относительно Земли и Солнца. В ней уже находятся американские лаборатории «Планк», «Гершель», WMAP, Gаia и др.

В точку L 3 , по ту сторону от Солнца, писатели-фантасты неоднократно помещали некую планету - Противоземлю, которая то ли прибыла издалека, то ли была создана одновременно с Землёй. Современные наблюдения её не обнаружили.

Эксцентриситет (рис. 1) - число, характеризующее форму кривой второго порядка (эллипса, параболы и гиперболы). Математически оно равно отношению расстояния любой точки кривой до её фокуса к расстоянию от этой точки до прямой, называемой директрисой. У эллипсов - орбит астероидов и большинства других небесных тел - имеются две директрисы. Их уравнения: x = ±(a/e), где a - большая полуось эллипса; e - эксцентриситет - величина, постоянная для любой данной кривой. Эксцентриситет эллипса меньше 1 (у параболы е = 1, у гиперболы е > 1); когда е > 0, форма эллипса приближается к окружности, при е > 1 эллипс становится всё более вытянутым и сжатым, в пределе вырождаясь в отрезок - собственную большую ось 2а. Другое, более простое и наглядное определение эксцентриситета эллипса - отношение разности его максимального и минимального расстояний до фокуса к их сумме, то есть длине большой оси эллипса. Для околосолнечных орбит это отношение разности удаления небесного тела от Солнца в афелии и перигелии к их сумме (большой оси орбиты).

Солнечный ветер - постоянный поток плазмы солнечной короны, то есть заряженных частиц (протонов, электронов, ядер гелия, ионов кислорода, кремния, железа, серы) по радиальным направлениям от Солнца. Он занимает сферический объём радиусом не менее 100 а. е., границу объёма определяет равенство динамического давления солнечного ветра и давления межзвёздного газа, магнитного поля Галактики и галактических космических лучей.

Эклиптика (от греч. ekleipsis - затмение) - большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. В действительности, поскольку Земля движется вокруг Солнца, эклиптика - это сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Линия эклиптики проходит по 12 созвездиям Зодиака. Её греческое название связано с тем, что с древности известно: солнечные и лунные затмения происходят, когда Луна находится вблизи точки пересечения её орбиты с эклиптикой.

Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счет взаимного притяжения плотного газа и пыли, вращающихся по орбите вокруг нашего Солнца на раннем этапе его формирования. Некоторые из таких объектов, вроде астероида , достигли достаточной массы, чтобы сформировать расплавленное ядро. В момент достижения Юпитера своей массы, большая часть планетозималей (будущих протопланет) была расколота и выброшена с изначального пояса астероидов между Марсом и . В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счет столкновения массивных тел в пределах воздействия гравитационного поля Юпитера.

Классификация по орбитам

Астероиды классифицируются по таким признакам как видимый отражения солнечного света и характеристики орбит.

Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы, среди которых могут выделять семейства. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи, то бишь: полуось, эксцентриситет и орбитальный наклон. Семейством астероидов следует считать группу астероидов, которые не просто движутся по близким орбитам, но вероятно являются фрагментами одного большого тела, и образованы в результате его раскола.

Наиболее крупные из известных семей могут насчитывать несколько сотен астероидов, наиболее компактные же – в пределах десяти. Примерно 34% тел астероидов являются членами семей астероидов.

В результате образования большинства групп астероидов Солнечной системы, их родительское тело было уничтожено, однако встречаются и такие группы, родительское тело которых уцелело (например ).

Классификация по спектру

Спектральная классификация основывается на спектре электромагнитного излучения, который является результатом отражения астероидом солнечного света. Регистрация и обработка данного спектра дает возможность изучить состав небесного тела и определить астероид в один из следующих классов:

• Группа углеродных астероидов или C-группа. Представители данной группы состоят по большей части из углерода, а также из элементов, которые входили в состав протопланетного диска нашей Солнечной системы на первых этапах ее формирования. Водород и гелий, а также другие летучие элементы практически отсутствуют в углеродных астероидах, однако возможно наличие различных полезных ископаемых. Другой отличительной чертой подобных тел является низкое альбедо – отражающая способность, что требует использования более мощных инструментов наблюдения, нежели при исследовании астероидов других групп. Более 75% астероидов Солнечной системы являются представителями C-группы. Наиболее известными телами данной группы есть Гигея, Паллада, и некогда — Церера.
• Группа кремниевых астероидов или S-группа. Астероиды такого типа состоят в основном из железа, магния и некоторых других каменистых минералов. По этой причине кремниевые астероиды также называются каменными. Такие тела имеет достаточно высокий показатель альбедо, что позволяет наблюдать за некоторыми из них (например Ирида) просто при помощи бинокля. Число кремниевых астероидов в Солнечной системе составляет 17% от общего количества, и они наиболее распространены на расстоянии до 3-х астрономических единиц от Солнца. Крупнейшие представители S-группы: Юнона, Амфитрита и Геркулина.

Небольшое тело Солнечной системы, которое движется по орбите вокруг Солнца, называется астероидом. Астероиды существенно меньше планет по размерам и не имеют собственной атмосферы, при том что, как и планеты, могут иметь свои спутники. Состоят астероиды из каменистых пород и металлов, преимущественно никеля и железа.


Термин «астероид» в переводе с греческого языка означает «подобный звезде» . В обиход это название ввел Уильям Гершель, который заметил, что через линзу телескопа астероиды выглядят, как небольшие точки звезд. Планеты же видны в телескоп как диски.

До 2006-го года употреблялся синоним термина «астероид» – «малая планета». От метеороидов астероиды отличаются размерами: диаметр астероида должен быть не меньше тридцати метров.

Размеры и движение астероидов

Самые крупные известные сегодня астероиды – (4) Веста и (2) Паллада, диаметром около 500 километров. Весту можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Третий крупный астероид, Церера, в 2006-м году переквалифицировали в разряд карликовых планет. Размеры Цереры – около 909 на 975 километров.

По предположениям ученых, в Солнечной системе находится от миллиона до двух миллионов астероидов размером более километра в диаметре.


Большая часть этих небесных тел расположена в поясе между Юпитером и Марсом, но отдельные астероиды могут двигаться по эллиптической орбите и вне этого пояса, вокруг Солнца. Есть и еще один известный астероидный пояс, недалеко от орбит Плутона и Нептуна – пояс Койера.

Астероиды, как уже было сказано, не стоят на месте; в процессе движения они могут сталкиваться друг с другом, и спутниками. На поверхности планет и спутников, с которыми столкнулись астероиды, остаются глубокие следы – кратеры. Диаметр кратера может достигать нескольких километров. При столкновении от астероидов могут откалываться сравнительно мелкие фрагменты – метеориты.

Происхождение и особенности

Ученые уже очень давно пытаются найти ответ на вопрос – откуда берутся астероиды? На сегодняшний день популярны две версии. По одной из них, астероиды – это остатки вещества, из которого, собственно, и сформировались все планеты Солнечной системы. Другая теория предполагает, что астероиды являются осколками больших планет, существовавших ранее и разрушенных вследствие взрыва или столкновения.


Астероиды – холодные космические тела. Это, по сути, огромные камни, не излучающие тепла и не отражающие его от Солнца, поскольку находятся очень далеко от него. Даже расположенный близко к светилу астероид, нагревшись, отдаст это тепло практически сразу.

Как зовут астероиды?

Первые обнаруженные астероиды получали имена древнегреческих мифологических героев и богов. По странному стечению обстоятельств, сначала это были женские имена, на мужское же имя мог рассчитывать разве что астероид с необычной орбитой. Позже эта тенденция постепенно сошла на нет.

К тому же, право давать астероидам любые имена получили люди, впервые их открывающие. Таким образом, сегодня тот, кто обнаружит новый астероид, может дать ему название по своему вкусу, и даже назвать его своим собственным именем.

Но есть и определенные правила именования астероидов. Давать им названия можно только после того, как орбита небесного тела будет надежно вычислена, а до этого времени астероиду дают непостоянное имя. Обозначение астероида отражает дату его обнаружения.

Например, 1975DС, где цифры означают год, буква D – это номер полумесяца в году, когда был обнаружен астероид, а С – порядковый номер небесного тела в этом полумесяце (приведенный в пример астероид был открыт третьим). Всего полумесяцев 24, букв в английском алфавите 26, поэтому две буквы – I и Z –при именовании астероидов решили не использовать.


Если за один полумесяц будет открыто больше, чем 24 астероида, второй букве приписывают индекс 2, затее – 3, и так далее. И уже после того, как астероид получит имя официально (а бывает, что на это уходит не одно десятилетие – все это время просчитывается орбита), его название включает порядковый номер и само имя.