Российские учёные рассчитали орбиты угрожающих Земле астероидов
Источник - http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=21731&d_no=43747
Астрономы насчитывают более 8 тысяч потенциально опасных для Земли астероидов. Каждый из этих объектов в течение нескольких последующих столетий может приблизиться на расстояние меньше радиуса Земли к нашей планете. В таких случаях специалисты не исключают падение этих тел на Землю, что может доставить нам, её жителям, мягко выражаясь, некоторые неудобства. Впрочем, тут стоит сразу оговориться: столь большое количество астероидных угроз связано, скорее, с неопределённостью орбит многих астероидов.
Положение 300 тысяч нумерованных (то есть астероидов, орбиты которых известны хорошо) астероидов на 4 декабря 2011 года, а также больших планет: Меркурия, Земли, Марса и Юпитера
Практически все каменные планеты, которые учёные подозревают в «недобрых намерениях» по отношению к Земле, открыты совсем недавно, и дуги их наблюдений пока ещё слишком малы, чтобы давать по ним более точные прогнозы. По мере того как растёт число наблюдений астероидов, вероятность их соударений с Землёй, как правило, снижается. Вместе с тем постоянно открываются новые объекты, за которыми нужно вести пристальное наблюдение: чем раньше и точнее будут определены орбиты этих небесных тел, тем спокойнее будет Земле.
Для расчёта траекторий движения астероидов, как правило, используют классический метод наименьших квадратов, который основывается на предположении, что ошибки наблюдений имеют случайный характер и подчиняются нормальному распределению, сформулированному немецким математиком Гауссом. Но поскольку большинство потенциально опасных для Земли астероидов движется по очень вытянутым орбитам, в поле зрения учёных попадает, как правило, лишь небольшая часть дуг этих орбит. Кроме того, наблюдения астероидов, сближающихся с Землёй, обладают рядом особенностей, в частности они проводятся в большом диапазоне расстояний до астероидов. Из-за быстрых видимых движений этих небесных тел в моменты их сближений с Землёй наблюдения за ними могут выполняться со значительными ошибками. Поэтому метод наименьших квадратов в таких условиях не является оптимальным, то есть не даёт возможность получить наилучшую с точки зрения статистики орбиту. В связи с этим возникает проблема вычисления более точных траекторий движения потенциально опасных для Земли вновь открываемых каменных планет.
Группа исследователей Института прикладной астрономии РАН под руководством заведующего лабораторией малых тел Солнечной системы Юрия Медведева предложила рассчитывать орбиты астероидов методом наименьших модулей, который отличается от классического тем, что предписание метода наименьших квадратов заменяется условием минимума суммы взвешенных модулей невязок (разностей между наблюдаемым и вычисленным положением астероида).
«Это известная методика, которая до этого не применялась к решению данных задач, отмечает Юрий Медведев. Но именно для таких астероидов было выявлено, что нормальное гауссовское распределение ошибок измерений не всегда пригодно, поэтому было рассмотрено распределение Лапласа, которое, как известно, менее чувствительно к неточностям, закладываемым в модели ошибок. Этот метод открывает большие перспективы в определении орбит, в частности даёт возможность точнее предсказывать движение астероидов в будущем и просчитывать их вероятность столкновения с Землёй».
Методика была опробована на 16-ти потенциально опасных для Земли астероидах, имеющих большое число и большую дугу наблюдений, охватывающую несколько оборотов астероидов вокруг Солнца. Орбиты этих астероидов вычислены с большой точностью, поэтому их наблюдения могут быть хорошим полигоном для опробования различных методик. По первым наблюдениям этих астероидов (астрономы сказали бы «по наблюдениям в первой оппозиции») различными методиками определялись их орбиты, то есть моделировались ситуации, когда эти объекты были только открыты, и затем их вычисленные орбиты сравнивались с более точными, полученными по всем имеющимся наблюдениям. Исследования показали, что в 13-ти случаях предположение о том, что ошибки наблюдений этих тел в первых оппозициях распределяются по закону Лапласа, даёт более точные орбиты этих малых планет. Поэтому применение этой методики к вновь открываемым астероидам позволяет надеяться на вычисление более точных орбит и, соответственно, более точно предсказывать их дальнейшее движение.
Об одном из «камешков» в Солнечной системе, который уверенно держит курс на сближение с нашей планетой, стоит сказать отдельно. Это астероид Апофис, ставший в последние годы героем многочисленных медиа-страшилок. В 2029 году он действительно очень близко, на расстоянии 38 тысяч километров, подойдёт к Земле. В результате этого астероид может изменить орбиту, в связи с чем в 2036 году снова возникнет ненулевая вероятность того, что это тело может столкнуться с Землёй. Напомним, что открыли Апофис и впервые рассчитали его орбиту классическим способом американцы в 2004 году. Российские учёные с помощью метода наименьших модулей попытались уточнить движение этого астероида, но получили лишь минимальное отличие от результата расчётов коллег из США.
«Это связано в первую очередь с тем, что сегодня Апофис имеет достаточно большую дугу наблюдений, а предложенный нами метод наименьших модулей актуален для наблюдений первой оппозиции, поясняет Юрий Медведев. Когда дуга растёт, то хорошо работают и классические методики. Сейчас и мы, и американцы в пределах погрешностей с очень большой вероятностью можем предсказать движение этого астероида до 2029 года. Но после этого его орбита претерпит значительные изменения, в связи с чем неопределённость его движения возрастёт. Для дальнейшего прогнозирования нужны новые наблюдения, которые, соответственно, уточнят орбиту астероида и позволят предсказывать её уверенно не только до 2029 года, но и после назначенной даты».
Данные по рассчитанным орбитам сближающихся с Землёй астероидов планируется заносить в единый информационный центр, создание которого, впрочем, пока ещё тоже только в планах Института прикладной астрономии РАН. О выявлении даже минимальных опасностей центр будет сразу оповещать все заинтересованные организации и средства массовой информации. Заметим, что пока наиболее мощной системой прогнозирования космических угроз обладает одна страна в мире США. Создание подобной системы в нашей стране позволит повысить надёжность прогнозов об опасностях, исходящих из космоса, а также расширит возможности учёных в получении знаний о движении малых тел в Солнечной системе.
Источник информации:
Ю. Д. Медведев «Определение орбит астероидов, сближающихся с Землёй, по наблюдениям первой оппозиции». Астрономический вестник, 2011, том 45, № 5.
Астрономы насчитывают более 8 тысяч потенциально опасных для Земли астероидов. Каждый из этих объектов в течение нескольких последующих столетий может приблизиться на расстояние меньше радиуса Земли к нашей планете. В таких случаях специалисты не исключают падение этих тел на Землю, что может доставить нам, её жителям, мягко выражаясь, некоторые неудобства. Впрочем, тут стоит сразу оговориться: столь большое количество астероидных угроз связано, скорее, с неопределённостью орбит многих астероидов.
Положение 300 тысяч нумерованных (то есть астероидов, орбиты которых известны хорошо) астероидов на 4 декабря 2011 года, а также больших планет: Меркурия, Земли, Марса и Юпитера
Практически все каменные планеты, которые учёные подозревают в «недобрых намерениях» по отношению к Земле, открыты совсем недавно, и дуги их наблюдений пока ещё слишком малы, чтобы давать по ним более точные прогнозы. По мере того как растёт число наблюдений астероидов, вероятность их соударений с Землёй, как правило, снижается. Вместе с тем постоянно открываются новые объекты, за которыми нужно вести пристальное наблюдение: чем раньше и точнее будут определены орбиты этих небесных тел, тем спокойнее будет Земле.
Для расчёта траекторий движения астероидов, как правило, используют классический метод наименьших квадратов, который основывается на предположении, что ошибки наблюдений имеют случайный характер и подчиняются нормальному распределению, сформулированному немецким математиком Гауссом. Но поскольку большинство потенциально опасных для Земли астероидов движется по очень вытянутым орбитам, в поле зрения учёных попадает, как правило, лишь небольшая часть дуг этих орбит. Кроме того, наблюдения астероидов, сближающихся с Землёй, обладают рядом особенностей, в частности они проводятся в большом диапазоне расстояний до астероидов. Из-за быстрых видимых движений этих небесных тел в моменты их сближений с Землёй наблюдения за ними могут выполняться со значительными ошибками. Поэтому метод наименьших квадратов в таких условиях не является оптимальным, то есть не даёт возможность получить наилучшую с точки зрения статистики орбиту. В связи с этим возникает проблема вычисления более точных траекторий движения потенциально опасных для Земли вновь открываемых каменных планет.
Группа исследователей Института прикладной астрономии РАН под руководством заведующего лабораторией малых тел Солнечной системы Юрия Медведева предложила рассчитывать орбиты астероидов методом наименьших модулей, который отличается от классического тем, что предписание метода наименьших квадратов заменяется условием минимума суммы взвешенных модулей невязок (разностей между наблюдаемым и вычисленным положением астероида).
«Это известная методика, которая до этого не применялась к решению данных задач, отмечает Юрий Медведев. Но именно для таких астероидов было выявлено, что нормальное гауссовское распределение ошибок измерений не всегда пригодно, поэтому было рассмотрено распределение Лапласа, которое, как известно, менее чувствительно к неточностям, закладываемым в модели ошибок. Этот метод открывает большие перспективы в определении орбит, в частности даёт возможность точнее предсказывать движение астероидов в будущем и просчитывать их вероятность столкновения с Землёй».
Методика была опробована на 16-ти потенциально опасных для Земли астероидах, имеющих большое число и большую дугу наблюдений, охватывающую несколько оборотов астероидов вокруг Солнца. Орбиты этих астероидов вычислены с большой точностью, поэтому их наблюдения могут быть хорошим полигоном для опробования различных методик. По первым наблюдениям этих астероидов (астрономы сказали бы «по наблюдениям в первой оппозиции») различными методиками определялись их орбиты, то есть моделировались ситуации, когда эти объекты были только открыты, и затем их вычисленные орбиты сравнивались с более точными, полученными по всем имеющимся наблюдениям. Исследования показали, что в 13-ти случаях предположение о том, что ошибки наблюдений этих тел в первых оппозициях распределяются по закону Лапласа, даёт более точные орбиты этих малых планет. Поэтому применение этой методики к вновь открываемым астероидам позволяет надеяться на вычисление более точных орбит и, соответственно, более точно предсказывать их дальнейшее движение.
Об одном из «камешков» в Солнечной системе, который уверенно держит курс на сближение с нашей планетой, стоит сказать отдельно. Это астероид Апофис, ставший в последние годы героем многочисленных медиа-страшилок. В 2029 году он действительно очень близко, на расстоянии 38 тысяч километров, подойдёт к Земле. В результате этого астероид может изменить орбиту, в связи с чем в 2036 году снова возникнет ненулевая вероятность того, что это тело может столкнуться с Землёй. Напомним, что открыли Апофис и впервые рассчитали его орбиту классическим способом американцы в 2004 году. Российские учёные с помощью метода наименьших модулей попытались уточнить движение этого астероида, но получили лишь минимальное отличие от результата расчётов коллег из США.
«Это связано в первую очередь с тем, что сегодня Апофис имеет достаточно большую дугу наблюдений, а предложенный нами метод наименьших модулей актуален для наблюдений первой оппозиции, поясняет Юрий Медведев. Когда дуга растёт, то хорошо работают и классические методики. Сейчас и мы, и американцы в пределах погрешностей с очень большой вероятностью можем предсказать движение этого астероида до 2029 года. Но после этого его орбита претерпит значительные изменения, в связи с чем неопределённость его движения возрастёт. Для дальнейшего прогнозирования нужны новые наблюдения, которые, соответственно, уточнят орбиту астероида и позволят предсказывать её уверенно не только до 2029 года, но и после назначенной даты».
Данные по рассчитанным орбитам сближающихся с Землёй астероидов планируется заносить в единый информационный центр, создание которого, впрочем, пока ещё тоже только в планах Института прикладной астрономии РАН. О выявлении даже минимальных опасностей центр будет сразу оповещать все заинтересованные организации и средства массовой информации. Заметим, что пока наиболее мощной системой прогнозирования космических угроз обладает одна страна в мире США. Создание подобной системы в нашей стране позволит повысить надёжность прогнозов об опасностях, исходящих из космоса, а также расширит возможности учёных в получении знаний о движении малых тел в Солнечной системе.
Источник информации:
Ю. Д. Медведев «Определение орбит астероидов, сближающихся с Землёй, по наблюдениям первой оппозиции». Астрономический вестник, 2011, том 45, № 5.