Программа 22 Президиума РАН «Фундаментальные проблемы исследований и освоения Солнечной системы» Направление 8 Малые тела Солнечной системы Координаторы: - презентация

1 Программа 22 Президиума РАН «Фундаментальные проблемы исследований и освоения Солнечной системы» Направление 8 Малые тела Солнечной системы Координаторы: А.В.Захаров, Л.В.Рыхлова

2 8: Малые тела Солнечной системы Динамика астероидов, баллистические сценарии (4 проекта) Миграция, ударные процессы, свойства малых тел (7проектов) Пыль и метеорные потоки (5 проектов) Основные направления исследований

3 8: Малые тела Солнечной системы Миграция, ударные процессы, свойства малых тел 8.1. Емельяненко, ИНАСАН, Исследование процессов миграции малых тел в околоземное пространство 8.2. Рыхлова, ИНАСАН, Исследование динамических и физических характеристик астероидов и комет, сближающихся с планетами, и решение проблем астероидно- кометной опасности 8.3. Иванов, ИДГ, Роль гигантских ударов в ранней эволюции Луны, планет земной группы, и крупнейших астероидов 8.5. Герасимов, ИКИ, Исследование химического и изотопного состава органического вещества в валовых пробах и в разных гранулометрических фракциях углистых хондритов различных типов Гаврик, ФИРЭ, Синтез двумерных радиоизображений пролетающих вблизи Земли астероидов по радиолокационным эхо-сигналам Манагадзе, ИКИ, Нарушения зеркальной симметрии энантиомеров в процессе их синтеза в локальных хиральных физических полях плазменного факела метеоритного удара Чернетенко, ИПА, Определение масс ряда двойных астероидов динамическим методом Гладышева, ФТИ Доказательство кометной природы и моделирование структуры ядра Тунгусского космического тела (ТКТ)

4 8.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МИГРАЦИИ МАЛЫХ ТЕЛ В ОКОЛОЗЕМНОЕ ПРОСТРАНСТВО Изучается процесс перехода комет в околоземное пространство. Планируется выполнить сравнение модельного распределения комет в околоземном пространстве с наблюдаемым распределением активных комет и кометных астероидов и сделать выводы о среднем времени жизни кометных объектов в различных состояниях, а также получить улучшенные оценки кометной составляющей в популяции околоземных объектов. Будет осуществлен поиск, улучшение орбит и исследование динамики избранных объектов, важных для решения проблемы миграции малых тел. Рук.: Емельяненко В.В. (ИНАСАН) Исполнители: Андреев М.В., Нароенков С.А., Сергеев А.В., Шеляков М.А. Кооперация: Armagh Observatory (UK)

5 8.2.Исследование динамических и физических характеристик астероидов и комет, сближающихся с планетами, и решение проблем астероидно-кометной опасности Л.В. Рыхлова (ИНАСАН) 1.Отбор объектов для исследования. Расчет и анализ орбитальной эволюции наблюдаемых малых тел. Исследование движения и физических характеристик избранных малых тел. 2. Качественный анализ сближений малых тел с планетами. Исследование астероидов и комет, совершающих движение по временным спутниковым орбитам относительно планет.

6 Астероид 2012 DA 14 Диаметр 45 м 2011 AG5 140 м Как правило, все АСЗ имеют тесные сближения с внутренними планетами, некоторые имеют многократные сближения.

7 8.3. Роль гигантских ударов в ранней эволюции Луны, планет земной группы, и крупнейших астероидов Удар астероида Переходный кратер Коллапс кратера Окончательная форма D projectile = 60 км ~300 сек ~1500 сек ~4000 сек Испольнители: Б. Иванов и Д. Камышенков, ИДГ РАН Предлагаемые методы и подходы: Численное моделирование гигантских ударов, сравнение модельных результатов с данными сравнительной планетологии Результаты 2012 года: Научная статья о механизмах формирования крупнейшего ударного кратера (Реясильвия, диаметр ~500 км) на астероиде Веста с использованием данных КА «Dawn» Карта высот вблизи южного полюса Весты (данные КА DAWN). Синий цвет соответствует глубине 22 км, красно-белесый цвет – высоте 17 км относительно модельного эллипса, подогнанного к общей форме астероида. Два расчетных профиля кратера (черная кривая слева и красная кривая справа) в сравнении с единственным пока опубликованным профилем для кратера Реясильвия. Параметры модельных вариантов приведены в нижней части рисунка.

8 Цель работы: Всестороннее исследование летучих соединений во внеземном веществе, в частности, в метеоритах (углистых и обыкновенных хондритах) Содержание работы: 1) Исследование содержания воды в углистых и обыкновенных хондритах. Определение в ней изотопного состава водорода и кислорода. 2) Исследование химического и изотопного состава органического вещества в валовых пробах и в разных гранулометрических фракциях углистых хондритов различных типов Исследование химического и изотопного состава органического вещества в валовых пробах и в разных гранулометрических фракциях углистых хондритов различных типов. Рук. проекта – Герасимов М.В. (ИКИ) Исполнители: Зайцев М.А., Сафонова Э.Н., Ильюхина Н.И., Диков Ю.П., Яковлев О,И., Ушин Н.С., Асеев С.А., Иванова М.А., Лоренц К.А. Кооперация: ИКИ РАН, ГЕОХИ РАН

9 Программа 22 фундаментальных исследований Президиума РАН Раздел: 8.6. Исследование астероидов и кометных ядер, представляющих АКО О ж и д а е м ы е р е з у л ь т а т ы : Разработка оптимального метода синтеза двумерных радиоизображений астероидов по радиолокационным эхо-сигналам. Разработка программных средств для получения и анализа двумерных радиоизображений. Численное моделирование рассеяния радиоволн при радиолокации сложных целей, состоящих из элемен- тарных отражателей (центров рассеяния) и диффузно рассеивающих шероховатых объектов. Определение и анализ параметров астероида по двумерному радиоизображению. Руководитель проекта: к.ф.-м.н. Гаврик Юрий Анатольевич исполнители ФИРЭ им. В.А.Котельникова РАН: к.ф.-м.н. Гаврик А.Л., к.ф.-м.н. Секистов В.Н. кооперация ОАО НПК НИИДАР: Сорокин В.А. Спектры эхо-сигнала Астероид Эхо-сигнал λ = 6 см С о д е р ж а н и е п р о е к т а : Разработка и обоснование метода синтеза двумерных радиоизображений пролетающих вблизи Земли астероидов по радиолокационным эхо-сигналам. Апробация метода на материалах радиолокации астероидов "1998 WT24" и "1991 JX"

10 8.15. Определение масс ряда двойных астероидов динамическим методом Проект направлен на определение значений масс нескольких десятков двойных астероидов динамическим методом. При этом масса более массивного тела в системе определяется двояким образом: с одной стороны, по возмущениям в движении третьих тел, более или менее случайным образом сближающихся с двойной системой, с другой, - по движению спутника главного компонента в соответствии с третьим законом Кеплера, что, как правило, дает формально более точные значения массы. Параллельное определение масс для ряда кратных астероидов позволит выполнить сравнение двух методов, выбрать более подходящий метод решения систем условных уравнений (метод наименьших квадратов (МНК) в сравнении с регуляризацией Тихонова (МРТ)) и оценить правильность предлагаемых процедур отбора возмущаемых астероидов и взвешивания их наблюдений. Ожидаемые результаты: Определение масс нескольких десятков кратных астероидов и их средних плотностей по МНК, МРТ. Выработка рекомендаций по использованию того или другого метода. Определение периодов обращения спутников астероидов для ряда кратных систем, для которых он не известен. Руководитель - Ю.А. Чернетенко, исполнители: О.М. Кочетова, В.Б. Кузнецов, В.А. Шор.

11 8.16. Доказательство кометной природы и моделирование структуры ядра Тунгусского космического тела (ТКТ) Из наблюдавшихся особенностей полета объекта и области рассеяния его вещества планируется определить эллипс рассеяния и траекторию ТКТ, а также родственную связь ТКТ с малыми телами Солнечной системы. Из наблюдавшейся формы летящего объекта, особенностей его разрушения над эпицентром и результатам исследования остатков вещества вблизи эпицентра планируется смоделировать структуру ядра ТКТ и обосновать возможность его формирования на ранних стадиях эволюции газо-пылеваго облака. Руководитель проекта Гладышева О.Г. (кооперация обсуждается)

12 8.11. Нарушения зеркальной симметрии энантиомеров в процессе их синтеза в локальных хиральных физических полях плазменного факела метеоритного удара Г.Г. Манагадзе, ИКИ РАН Цель проекта: поиск и экспериментальные исследования среды, которая приводит к нарушениям симметрии в процессах синтеза энантиомеров в добиологическом мире. Это в дальнейшем могло способствовать возникновению такой важнейшей структурной особенности среды, каким являлось гомохиральность. Плазменный факел, возникающий в процессе сверхскоростного метеоритного удара, обладает исключительными свойствами, которые ранее были неизвестны. В процессе взрывоподобного разлета плазменная среда факела обеспечивает синтез сложных органических соединений, их сборку и упорядочение. При взаимодействии генерируемых в факеле электрических и магнитных полей с излучением плазмы, могли возникать локальные хиральные физические поля, которые могли обеспечить нарушение зеркальной симметрии продуктов синтеза, и определить « знак асимметрии » биоорганического мира. Для исследования плазменных процессов в факеле была создана лабораторная установка, позволяющая накопление продуктов синтеза и в которой факел ударной природы моделировался с помощью лазерного воздействия. Дальнейшие исследования по нарушению симметрии в продуктах синтеза проводились на хроматографах, оснащённых хиральными колонками. Было показано, что подобное нарушения имеет место, и оно обладает « знаком » асимметрии совпадающим со « знаком » асимметрией биоорганического мира. Этот результат хорошо вписывался в общую картину плазменной концепции, согласно которой факел, обладал « врождённой » асимметрией, « знак » которой задавался магнитно-оптическими эффектами в плазме, и мог определяться направлением магнитного поля. Однако из-за малого количества продуктов синтеза, достоверность этих результатов была не высокой. Для подтверждения столь важного научного результата требовалось значительное увеличение общей массы продуктов синтеза. Если в этих опытах, будет с высокой достоверностью показано, что в плазменном факеле ударной природы в процессе синтеза аминокислот преимущественно возникали L-изомеры этих соединении, то это позволить сделать следующие важнейшее заключение. А именно, плазменные процессы, сопровождающие метеоритный удар генерировали ту уникальную природную среду, которая могла обеспечить формировании условий, необходимые для зарождения первичных, простейших форм живой материи. И этими процессами определялся « знак » асимметрии биоорганического мира.

13

14 July 29, 2008 Preliminary research report. Tsuneomi Kawasaki, Kenta Suzuki, Kenso Soai. Dept. of Applied Chemistry, Tokyo University of Sciencе. Asymmetric autocatalysis initiated by molecular matter formed under high energy collisions. EntrySample 5-Pyrimidyl alkanol 2 Yield (%)Ee (%)Config. 1A9417S 2B9258S 3C89 S 4D87 S

15 8: Малые тела Солнечной системы Динамика астероидов, баллистические сценарии 8.6. Сидоренко, ИПМ, Теоретическое исследование динамики астероидов с орбитами, лежащими в окрестности орбиты Земли, и анализ баллистических сценариев, обеспечивающих достижение этих астероидов космическими аппаратами 8.7. Шор, ИПА, Уточнение орбиты потенциального опасного астероида (99942) Apophis по наземным оптическим и радиолокационным наблюдениям 2004 – 2012 гг 8.8. Эйсмонт, ИКИ, Развитие методов и требований к средствам высокоточного определения параметров орбит малых тел Солнечной системы и исследование динамики их движения вблизи планет.

16 8.6. Теоретическое исследование динамики астероидов с орбитами, лежащими в окрестности орбиты Земли, и анализ баллистических сценариев, обеспечивающих достижение этих астероидов космическими аппаратами Руководитель проекта: В.В.Сидоренко (ИПМ им. М.В.Келдыша РАН) Ожидаемые результаты: должно быть проведено исследование долговременной эволюции орбиты астероида при резонансе средних движений 1:1 с Землей (особое внимание предполагается уделить квазиспутниковым режимам, обеспечивающим длительное нахождение астероида в окрестности Земли) Астероид на квазиспутниковой орбите (синодическая СК) Участники проекта: А.Б.Батхин (ИПМ им. М.В.Келдыша РАН), А.А.Власюк (МФТИ) Кооперация: ИКИ РАН (Л.М.Зеленый, А.И.Нейштадт, А.В.Артемьев, А.А.Васильев)

17 8.7. Уточнение орбиты потенциального опасного астероида (99942) Apophis по наземным оптическим и радиолокационным наблюдениям 2004 – 2012 гг Уточнение орбиты Апофиса предполагается выполнить на основе имеющегося массива примерно 1400 наземных оптических и радиолокационных наблюдений на интервале 2004 – 2011 гг плюс те наземные оптические наблюдения, которые, как ожидается, будут выполнены в течение первой половины 2012 г, когда условия для наблюдений складываются существенно более благоприятным образом, чем в марте-апреле 2011, когда был получен большой набор новых наблюдений. Ожидается определение орбиты Апофиса с существенно большей надежностью, чем в настоящий момент. Вероятность столкновения Земли с астероидом в обозримом будущем будет оценена с учетом влияния гравитационных и негравитационных возмущений. Будет построена рабочая модель для уточнения орбиты Апофиса по радиосигналам трансмиттера, помещенного на орбиту искусственного спутника Апофиса. Модель можно будет использовать при планировании экспедиции к Апофису, выборе начальных параметров искусственного спутника и разработке программы наблюдений с борта спутника. Руководитель проекта В.А. Шор, исполнители: Т.А. Виноградова, Н.Б. Железнов, О.М. Кочетова, Ю.Д. Медведев, Ю.А. Чернетенко

18 Сокращение эллипса рассеяния виртуальных астероидов на плоскости цели 13 апреля 2029 г при увеличении наблюдательного интервала гг гг гг

19 8.8. Развитие методов и требований к средствам высокоточного определения параметров орбит малых тел Солнечной системы (астероиды, сближающиеся с Землей) и исследование динамики их движения вблизи планет. Анализ моделей движения малых тел солнечной системы. Рассмотрение источников воздействий на малые небесные тела и классификация этих источников по степени влияния на движение небесных тел. Исследование гравитационных эффектов, возникающих при сближениях малых тел солнечной системы с планетами и апостериорных орбит малых тел. Исследование ускорений негравитационной природы, воздействующих на малые тела и изучение источников таких ускорений. Анализ результатов воздействия малых ускорений на движение небесных тел и количественная оценка сверху их значимости для различных небесных тел как фактор, обуславливающий необходимость их учета в некоторых специальных задачах небесной механики. Формулирование и обоснование основных требований к средствам высокоточного определения текущего движения малых небесных тел. Анализ структурной комплексной схемы определения высокоточного движения и исследование основных принципов измерений и их обработки. Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты: Инициативный проект «Астероид » должен завершиться разработкой концепции теоретического научного исследования деталей движения малых тел солнечной системы, и их сближений с планетами в единстве с рекомендациями по решению прикладной задачи уточнения движения конкретных астероидов, для которых существует потенциальная вероятность столкновения с Землей в течение XXI века. ИКИ, ИНАСАН, НПО им. Лавочкина Н.А. Эйсмонт, А.Ледков, В.М. Готлиб, А.В.Захаров, В.Г. Поль, К.С.Федяев

20 8: Малые тела Солнечной системы Пыль и метеорные потоки 8.4. Попель, ИДГ, Исследование плазменно-пылевых процессов в системе Земля-Луна Пылевая плазма вблизи поверхности Луны Петров, ОИВТ, Пылевая плазма вблизи поверхности Луны Дольников, ИКИ, Пыль в Солнечной системе, её динамика, состав, свойства Борисов, ИЗМИРАН, Теоретическое изучение электризации и движения пыли вблизи поверхности астероидов (Эрос и др.) Багров, ИНАСАН, Исследование потоков метеорного вещества через околоземное пространство и их динамики

21 8.4. Исследование плазменно-пылевых процессов в системе Земля-Луна Цель проекта – создание целостной картины, характеризующей роль плазменно-пылевых процессов в системе Земля-Луна. Ожидаемые результаты: I.Будут развиты теоретические модели и разработаны схемы численного моделирования для определения зарядов и концентраций частиц лунной пыли и космических пылевых частиц. II.Будет проведена оценка влияния водорода на поверхности Луны на зарядку пылевых частиц и плазменно-пылевые процессы. III.Будут развиты теоретические модели и разработаны схемы численного моделирования для описания электрических полей у поверхности Луны в полярной области. IV.Будут развиты теоретические модели и разработаны схемы численного моделирования для описания поведения пыли у поверхности Луны (в том числе и в полярных областях). V.Будут выработаны рекомендации по экспериментальному исследованию плазменно-пылевых процессов и измерению электрических полей в полярных областях лунной поверхности лунными станциями «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс». Руководитель проекта: Попель С.И. Исполнители: Голубь А.П., Дубинский А.Ю., Извекова Ю.Н., Копнин С.И, Лосева Т.В., Дольников Г.Г., Захаров А.В. Кооперация: ИДГ РАН; ИКИ РАН; МФТИ

22 8.14. Теоретическое изучение электризации и движения пыли вблизи поверхности астероидов (Эрос и др.) Участники проекта – д.ф.-м.н. Н.Д.Борисов (ИЗМИРАН), д.ф.м.н. А.В. Захаров (ИКИ). Руководитель проекта – Н.Д.Борисов. Проект посвящен теоретическому изучению электризации пыли и ее движения в сильных локальных электрических полях, возникающих под влиянием солнечного ветра вблизи неровностей на поверхности астероида. Вращение в пространстве астероида Эрос В Будут даны оценки для характерных напряженностей локальных электрических полей и приведены результаты модельных расчетов траекторий движения пылинок разных размеров в подобных полях в двумерном приближении. Проект явится важным этапом подготовки к исследованию динамики пыли на Луне с помощью аппаратов Луна-Грунт и Луна-Ресурс.

23 8.12. Пылевая плазма вблизи поверхности Луны Проект направлен на исследование фотоиндуцированной пылевой плазмы, присутствие которой необходимо учитывать при высадке космических летательных аппаратов на поверхность Луны. Цель проекта: экспериментальные исследования динамических процессов, возникающих в комплексной плазме под действием ультрафиолетового излучения, а также численное исследование электродинамических свойств среды и процессов массопереноса у поверхности спутника Земли. Руководитель проекта – чл.корр. РАН, зав. отделением ОИВТ РАН Петров О.Ф. Исполнители проекта: Лисин Е.А., Васильев М.М., Чепелев В.М., Тараканов В.П. (ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН) Кооперация: ФГБУН Институт Космических Исследований РАН В конце 2012 года планируется получить: 1. Численные расчеты плазменного слоя вблизи поверхности Луны, обусловленного действием УФ-излучения, потоками частиц солнечного ветра и магнитосферой Земли. 2. Результаты численного моделирования динамики заряженных пылевых частиц лунного реголита в приповерхностном плазменном слое с учетом рельефа местности и времени суток. 3. Условия формирования и стабильной левитации пылевых облаков над лунной поверхностью. 4. Данные лабораторных экспериментов по фотоэмиссионной зарядке частиц- имитаторов лунной пыли под действием имитатора солнечного излучения и левитации заряженной пыли в фотоэмиссионной плазменной ловушке. 5. Результаты лабораторных исследований процессов массопереноса пыли на различных поверхностях под действием ультрафиолета.

24 8. Малые тела Солнечной системы Пыль в Солнечной системе, её динамика, состав, свойства. - краткое содержание проекта: Разработка методов и приборов для регистрации пыли в различных условиях космического пространства: Численное моделирование пылевых и плазменно-пылевых систем в приповерхностных слоях Луны, планет и их спутников. Исследование различных типов детекторов для регистрации пылевых частиц. - ожидаемый результат: модель электростатической обстановки вблизи поверхности безатмосферного тела, определяющей поведение пылевых частиц расчеты разработка стенда для исследования динамики низкоскоростных заряженных частиц в условиях вакуума - рук. проекта, исполнители, кооперация: Сотрудники ИКИ РАН Дольников Г.Г. (рук.), Захаров А.В., Попель С.И., Алешина М.А., Шашкова И.А., Головнин В.А., Бедняков С.П. ИДГ РАН, ОИВТ РАН, НИИЯФ

25 8.10. Исследование потоков метеорного вещества через околоземное пространство и их динамики. Телевизионные камеры в Подмосковье и Иркутске позволят получать регистрации метеорных явлений яркостью до 9 m как исходный материал для составления национальной Модели Метеорного Вещества (взамен «ГОСТ 25645_128-85») А.В. Багров, ИНАСАН