Могли ли выбросы астероида Бенну выйти на временную орбиту вокруг него? Если да, то как?

Статья в New York Times «Астероид стрелял камнями в космос». «Были ли мы в безопасности на орбите?» упоминает об опасениях по поводу материала, выброшенного из Бенну, находящегося на временной орбите вокруг астероида и представляющего опасность для космического корабля-посетителя OSIRIS REx.

Размером от дюймов до, возможно, нескольких футов в диаметре, некоторые из выброшенных обломков избежали слабой гравитации Бенну и запустились в правильном направлении и со скоростью, чтобы выйти на орбиту, превратившись, по крайней мере, на короткое время в крошечные луны.

В разделе OSIRIS-REx Planetary.org, посвященном извержению поверхности, Бенну извергает вещество в космос.

Обновления миссии были получены из недавно выпущенной газеты Nature (с платным доступом), презентации на 50-й конференции по лунным и планетарным наукам в Вудлендсе, штат Техас, и сегодняшнего разговора с журналистами. OSIRIS-REx впервые увидел это явление на изображениях с оптических навигационных камер 6 января 2019 года, и с тех пор оно наблюдалось еще 10 раз. В каждом выбросе могут участвовать десятки или сотни частиц размером от миллиметровых песчинок до булыжников размером в несколько сантиметров. Скорость выброса варьировалась от нескольких сантиметров до примерно 3 метров в секунду, что означает, что часть материала падает обратно на поверхность, часть ненадолго выходит на орбиту, а часть полностью избегает гравитации Бенну.

То, что «некоторые ненадолго выходят на орбиту» упоминается отдельно от «некоторое вещество падает обратно на поверхность», предполагает, что они также говорят о пересекающихся вне поверхности орбитах.

Частицы на кеплеровских орбитах , стартующие с поверхности, определенно снова пересекают поверхность менее чем за один орбитальный период, что может быть связано с этим ответом .

Также как Поиск естественных спутников. раздел Оперативная среда и ускорение вращения астероида (101955) Бенну из наблюдений OSIRIS-REx (также найденных в 1 , 2 ), описывающих естественные спутники от крупных размеров до мелких частиц, вызывают серьезную озабоченность и активно разыскиваются.

OSIRIS REx регулярно выполняет поиск вокруг Бенну, например, поиск по термину «частица» в обновлениях статуса .

Поэтому я хотел бы спросить

Вопрос: Могли ли выбросы астероида Бенну выйти на временную орбиту вокруг него? Если да, то как?

Хотя я не могу получить доступ к статье, реферат об областях орбитальной стабильности для гипотетических естественных спутников (101955) Бенну кажется актуальным:

Миссия Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer (известная как OSIRIS-REx) выйдет на орбиту и вернет образец с околоземного астероида (101955) Бенну. Наземные наблюдения показали, что вокруг Бенну не вращается ни один объект диаметром более 15 м. В этом исследовании изучается потенциальный размер и стабильность естественных спутников диаметром менее 15 м, чтобы дать прогнозы того, где следует искать такие малые спутники по прибытии. Основное внимание уделяется исключительно существованию стабильных орбит для естественных спутников. То, как естественный спутник мигрировал на эту орбиту, намеренно вынесено за рамки данного исследования. Численная модель включает J2 Бенну, динамику третьего тела от Солнца и давление солнечного излучения. Эта модель используется с начальными условиями различных больших полуосей, наклонений, долготы восходящих узлов и естественных диаметров спутников. Чтобы быть стабильным, требуется, чтобы набор начальных условий оставался на орбите более 1000 лет.Обнаружено возможное существование естественных спутников на орбите вокруг Бенну размером всего 0,75 см. Определенные механизмы, такие как модифицированная плоскость Лапласа, резонанс Козаи и солнечно-синхронные орбиты, помогают объяснить стабильность некоторых орбит.

введите описание изображения здесь

С астероида стреляли камнями в космос. «Были ли мы в безопасности на орбите?» . Щелкните для полного размера, чтобы было видно гораздо больше частиц.

Частицы, вылетающие с поверхности Бенну 19 января, на составном изображении, полученном космическим кораблем Osiris-Rex. Авторы и права: НАСА/Годдард/Университет Аризоны/Lockheed Martin

Ответы (1)

Литература, кажется, указывает на то, что да. Есть некоторые существующие исследования выброса по сравнению с другими астероидами, но из-за неправильной формы и небольшого размера Бенну эти результаты не так легко распространить на интересующий вас случай, поэтому я сосредоточусь только на конкретных исследованиях Бенну.

Согласно McMahon et. др. в «Динамической эволюции смоделированных частиц, выброшенных из астероида Бенну» :

комбинированное воздействие гравитации, давления солнечного излучения и давления теплового излучения Бенну может создать множество устойчивых орбит для выброшенных частиц.

Основываясь на их моделировании, большинство выбросов следуют суборбитальным траекториям или траекториям побега/прямого побега, при этом часть тех, что были запущены на первоначально гиперболическую орбиту, отталкиваются назад под давлением солнечного излучения (SRP), чтобы вернуться обратно вокруг Бенну перед побегом (в том, что вы можно утверждать, что это временная орбита). Однако, как видно на рис. 2 и 3 работы McMahon et. др. В статье было показано, что пара смоделированных частиц остается на орбите до конца моделирования (через 1 год Бенну).

МакМахон и др. др. статья рассматривает возможную механику этого явления в разделе обсуждения, но объяснение статьи довольно хорошо резюмируется этой цитатой:

SRP может быстро добавить значительную энергию этим маленьким частицам, заставив их уйти от более низких начальных скоростей и энергий. Во-вторых, что неудивительно, широта места выброса играет важную роль в шансе на побег; события на более низких широтах обеспечивают большую скорость частицам из-за вращения Бенну, и, таким образом, частицы с более низкими скоростями запуска могут улететь, но также и те, которые с более высокими скоростями запущены на запад, движутся медленнее и не убегают. В-третьих, взаимосвязь с энергией запуска интересна, потому что существует выигрышная точка с точки зрения максимизации шанса повторного удара.

Ригер и др. др. В статье, на которую вы ссылаетесь, «Области орбитальной стабильности для гипотетических естественных спутников Бенну» (101955) используется несколько иной подход к проблеме и больше внимания уделяется влиянию орбитальных плоскостей и резонанса Козаи на стабильность потенциальных естественных спутников Бенну. (Он доступен на сервере технических отчетов НАСА, если вы хотите прочитать статью полностью.) Их симуляции также подтверждают возможность выхода выброса на орбиту вокруг Бенну, что они объясняют следующим образом:

Было обнаружено, что плоскость солнечного терминатора - это орбита, на которой существуют естественные спутники меньшего размера. Плоскость терминатора была определена как причина этой орбиты из-за того, что скорость прецессии долготы восходящего узла эквивалентна скорости обращения Бенну вокруг Солнца. Плоскостью терминатора была орбита для самых маленьких естественных спутников в 2-13 км. Однако от 8 до 13 км скорость прецессии была ниже, что в конечном итоге приведет к нестабильности орбит. Устойчивые точки вблизи 0◦ и 180◦ обусловлены модифицированной плоскостью Лапласа. Эти точки равновесия существовали для диаметров от 1,5 м до 15 м. Наконец, резонанс Козаи может быть ответственен за стабильные орбиты больших или далеких объектов, прецессирующих на 360° относительно долготы восходящего узла.

В заключение, доказательства, по-видимому, убедительно подтверждают возможность наличия выбросов на орбите вокруг Бенну, хотя фактическое присутствие выбросов на орбите вокруг Бенну необходимо проверить на основе фактических данных (от O-Rex или, возможно, другой будущей миссии).

Блестящая находка на этой бумаге!
больше новостей: 1 , 2 , 3 , 4
Могли ли выбросы астероида Бенну выйти на временную орбиту вокруг него? Если да, то как?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v