Борис Шустов - Астероидно-кометная опасность - вчера, сегодня, завтра

Какие еще возмущения следует учитывать при определении орбиты из наблюдений и при прогнозировании движения опасного тела? Совершенно очевидно, что следует учитывать гравитационные возмущения тела от больших планет Солнечной системы и Луны. Для получения координат и скоростей планет, Земли и Луны в настоящее время повсеместно используются численные эфемериды этих тел, публикуемые Лабораторией реактивного движения (ЛРД) НАСА (DE405/LE405 [Standish, 2000] и более поздние промежуточные версии). Численные эфемериды того же уровня точности EPM2004, EPM2006, EPM2008 созданы и постоянно совершенствуются в Институте прикладной астрономии РАН [Питьева, 2005; 2007]. В основе всех этих численных теорий лежат релятивистские (составленные на основе общей теории относительности) уравнения движения больших планет, Солнца и Луны относительно барицентра Солнечной системы [Расширенное объяснение к Астрономическому ежегоднику, гл. 6, 2005]. Многочисленные параметры теории движения (их около 200) определяются из высокоточных радарных наблюдений внутренних планет, радионаблюдений КА, лазерных наблюдений Луны и оптических наблюдений планет и спутников, полученных за последние 100 лет. В уравнения движения тел включены возмущения, вызываемые сжатием Солнца, и возмущения от 300 наиболее массивных астероидов. Найденные значения параметров теории прошли многочисленные перекрестные проверки и сравнения. Точность теории DE405 оценивается величиной порядка 1 км для внутренних планет. Надо отметить, что для разных планет и Луны численные эфемериды обеспечивают различную точность. Некоторое представление о точности координат планет, вычисляемых по этим эфемеридам, можно составить, сравнивая между собой максимальные различия значений гелиоцентрических расстояний планет, вычисляемых по теориям, созданным в разных организациях. Так, например, на интервале с 1960 г. по 2020 г. модуль разности этих величин, вычисляемых по DE405 и EPM2006, для Венеры не превышает 180 м, для Земли — 26 м, для Марса — 120 м, для Юпитера — 16 км [Питьева, 2007]. Более поздние версии эфемерид обнаруживают еще меньшие различия.

Вопрос о том, насколько сказывается неточность используемых координат возмущающих планет, Земли и Луны на прогнозе столкновений опасных космических тел с Землей, может быть исследован на примере все того же опасного астероида Апофис. С этой целью следует провести уточнение параметров орбиты астероида и последующее прогнозирование его движения дважды: один раз с использованием, например, численной эфемериды DE405, а второй раз с использованием более современной эфемериды DE414. Такие вычисления были выполнены в ЛРД [Giorgini et al., 2008] и в ИПА РАН на основе несколько различающихся моделей движения. Из результатов этих вычислений следует, что различие между DE405 и DE414 оказывает заметное влияние на координаты Апофиса в апреле 2029 г. Разница расстояний до центра Земли, рассчитанная с применением этих двух теорий, на входе в сферу действия Земли составляет всего –0,597 км. Та же величина, рассчитанная в момент наибольшего сближения тел с Землей, составила уже +3,2 км. Это различие продолжает стремительно возрастать при переходе к сближению в апреле 2036 г., когда оно уже составляет 136 000 км. Причина заключается в том, что в ходе тесного сближения в апреле 2029 г. Земля оказывает очень разное воздействие на тела, движущиеся по орбитам с минимальными геоцентрическими расстояниями, различающимися всего на несколько километров. Пучок орбит с почти одинаковыми геоцентрическими расстояниями после тесного сближения расходится своеобразным веером, вследствие чего точность последующего предсказания резко снижается. Это весьма неприятная особенность тесных сближений, поскольку близкие прохождения астероидов около Земли чреваты повторными сближениями с ней спустя всего лишь несколько лет (см. раздел 7.7.1), и надо уметь заранее предвычислять эти сближения. Потеря точности при тесных сближениях предъявляет весьма суровые требования к точности исходной орбиты.

Выше было отмечено, что теории DE и EPM в настоящее время строятся с учетом возмущений от 300 малых планет. Однако учет этих возмущений оказывает незначительное влияние на движение Земли, Луны и других планет. Поэтому при исправлении орбит подавляющего числа потенциально опасных астероидов и при прогнозе их движения целесообразно включать в число возмущающих планет только большие планеты (возмущения от Земли и Луны учитываются раздельно) и три наиболее массивных астероида: Цереру (которая в настоящее время рассматривается как карликовая планета), Палладу и Весту. Точность, с которой вычисляются координаты трех последних тел, не является при этом критически важной. Величины возмущающих масс, обязательные для использования для всех возмущающих тел, указываются в описаниях соответствующих теорий.