Hera долетела до Дидима
Вчера ESA выложило ролик подлёта Hera к двойному астероиду Дидим. Кадры там снимала основная камера AFC с 5 по 27 октября. На первом кадре вся система — одна светлая точка с 270 тыс. км. На последнем — уже два астероида с 360 км.
Ролик красивый, но по нему не видно, как аппарат вообще тормозит у объекта размером меньше километра. Поэтому я выгрузил траекторию Hera относительно Дидима из JPL Horizons с шагом в час и построил несколько графиков. Данные до 6 ноября — это пройденный путь, дальше — текущий план полёта, который ещё может поменяться.
Зачем она к ним летит?
Коротко для тех, кто пропустил. В 2022 году аппарат NASA DART массой 580 кг врезался в Диморф — маленький спутник Дидима — на скорости около 6,1 км/с. Период обращения Диморфа вокруг Дидима сократился на 33 ± 1 минуту, заметно больше, чем ожидали (ESA). Так впервые человечество измеримо изменило орбиту небесного тела. Hera — это «выезд на место аварии»: посмотреть кратер, измерить массу Диморфа и понять, насколько повторим такой способ отклонения астероидов.
В сентябре 2022 года аппарат NASA DART массой 579 кг врезался в Диморф на скорости 6,1 км/с. Последние четыре часа он наводился сам, без команд с Земли. По требованиям миссии хватило бы изменить период обращения Диморфа вокруг Дидима хотя бы на 73 секунды. Вышло 33 минуты 15 секунд — в 27 раз больше, по данным JPL.
Так много получилось потому, что Диморф — не монолит, а куча щебня. От удара из него вылетели десятки тысяч тонн грунта, и эта масса толкнула астероид как реактивная струя. В итоге выброс дал толчок в 2–4 раза сильнее, чем сам аппарат. Заодно Диморф из сплюснутого шара стал вытянутым, «как арбуз», а его орбита перестала быть круговой (JPL).
Точнее посчитать мешает одна вещь: массу Диморфа с Земли не измерить. Поэтому и нужна Hera. Её задача — взвесить Диморф, найти кратер и превратить удачный эксперимент в метод, который можно заранее рассчитать для настоящего опасного астероида.
Подлёт
Шкала логарифмическая, иначе последние сотни километров просто не видно. 6 сентября Hera была в миллионе километров от Дидима. Обе точки с кадров ESA — 270 тыс. км 5 октября и 360 км 27 октября — ложатся точно на линию из Horizons. С начала ноября Hera держится в 25–45 км от астероидов.
ESA пишет, что Hera тормозила «с 12 км/с до почти нуля». 12 км/с — это скорость относительно Земли. Относительно самого астероида Hera подлетала со скоростью всего ~296 м/с, около 1070 км/ч. Погасить нужно было именно её.
По эфемеридам видно девять манёвров:
2 октября — 10 м/с, ещё в 350 тыс. км
15 октября — главный удар: 179 м/с в 47 тыс. км и через 11 часов ещё 20 м/с
21–22 октября — 66 и 7 м/с, примерно в 2 тыс. км
25, 28 и 31 октября — 5 м/с, 2,6 м/с и 23 см/с
4 ноября — 12 см/с, это уже первая дуга у астероидов
В сумме около 290 м/с. Каждая следующая ступенька на графике примерно в 3–10 раз меньше предыдущей. Видимо, это и есть та стратегия «тормозить позже и сильнее», благодаря которой ESA прилетела на месяц раньше. Цифры Δv я посчитал сам по скачкам скорости в часовых данных, так что это оценка, а не официальные значения.
Почему нельзя просто выйти на орбиту
Гравитация у Дидима примерно в 40 тыс. раз слабее земной. Я прикинул вторую космическую для Дидима, взяв массу около 5·10¹¹ кг. На расстоянии 30 км она выходит всего 4–5 см/с. Hera движется относительно астероида со скоростью 10–15 см/с, то есть в 2–3 раза быстрее (нижний правый график). Поэтому Hera не на орбите: каждая её дуга — это кусок гиперболы, и без манёвров аппарат просто улетел бы.
Так сделано специально. ESA называет это «гиперболическими дугами» — тот же приём использовала Rosetta у кометы Чурюмова–Герасименко. Дуги чередуются по 3 и 4 дня, вместе ровно неделя. В данных это видно буквально: манёвры по плану идут по средам и субботам в 02:00. На главном графике видна вся эта «паутина» со стороны Солнца, а точки на ней — места манёвров. Ещё одно достоинство схемы: если какой-то манёвр сорвётся, Hera не упадёт на астероид, а просто медленно уйдёт от него.
Ещё заметил: с декабря манёвры в плане становятся почти вдвое сильнее — 20–26 см/с вместо ~14. Скорость начинает скакать между 10 и 14 см/с, а дуги проходят ближе, до 26 км. Официально, что за этим стоит, я не нашёл.
Что дальше
25 ноября ESA обещает выложить детальные снимки обоих астероидов, в том числе места удара DART.
Потом с Hera отделятся два кубсата. Milani будет изучать пыль и состав поверхности, Juventas — просвечивать Диморф радаром и мерить гравитацию. Оба в конце должны сесть на Диморф.
Основная миссия рассчитана как минимум до июня 2027 года.


Исследователи космоса
20.5K постов50.1K подписчика
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу :)