Карта астероидов Солнечной Системы (бонусные материалы к "Космической шпане")

В комментариях к моей новой книге был спор о терминах. Дескать, облако Оорта начинается в 2000 а. е. от Солнца и никак не ближе. Он спровоцировал меня на лирическое отступление о том, что вообще такое «находится», если речь идет о космосе.

Я уже писал о системе галактических координат в чарийском цикле. Но там место действия — Местный Пузырь, в котором осваивают в основном землеподобные планеты и спутники газовых гигантов. С ними проще.

«Космическая шпана» — другой мир. Место действия — Солнечная Система, которую осваивают, поначалу, на уровне даже не маскопанка, а буквально завтра. Поэтому основными целями космических экспедиций становятся астероиды. На них же создают первые колонии. И эту сотню станций, разбросанных по внутренней системе, надо как-то категоризировать.

Планета очищает свою орбиту от независимых тел сравнимой массы, и в чарийской системе координат мы можем говорить, что Уран всегда выше Юпитера, но находится с ним на одной широте, а «троянцы» всегда западнее «греков». Астероиды так не работают. Их орбиты пересекаются сложным образом с орбитами планет и друг другом. Отсюда, например, понятие квазиспутника, один из которых притащили к Венере в первой главе.

Относительно солнца траектория выглядит так:

Орбита с высоким эксцентриситетом, но период обращения вокруг Солнца - такой же, как у планеты (в данном случае, Земли). Если смотреть с планеты, получается интереснее:

Находясь вне сферы Хилла и формально являясь спутником Солнца, астероид фактически нарезает круги вокруг планеты. Такие орбиты нестабильны и переходят в подковообразные под гравитационным влиянием других тел.

Но это они на протяжении геологических эпох нестабильные, а для людей — вполне стабильные. Нескольких сотен лет, которые астероид легко доступен, на нашу жизнь вполне хватит. У Земли сейчас известно восемь квазиспутников. 

Теперь поговорим про 2006 US216 - будущий Циньсин-И. Вот его орбита в визуализаторе НАСА, который я использовал при написании книги, чтобы определить взаимное расположение тел. Скриншот не показателен, сходите по ссылке и покрутите годы.

Чем она примечательна? Тем, что он регулярно сближается как с Землёй, так и с Венерой. Это называется «астероид-циклер». Когда он прилетел к Земле, можно погрузить оборудование. Когда он прилетел к Венере — затормозить, используя в качестве реактивной массы вещество самого астероида. И обеспечить «золотую планету» естественным спутником, в котором хватит минералов как для завода, так и для хабитата примерно такого вида:

А вокруг троянских точек астероиды движутся (относительно линии планета-звезда) по т.н. "орбите головастика":

И это ответ на почему-то не заданный вопрос, как Геспероскоп может смотреть на Вегу, если Венера со своими точками Лагранжа находится в плоскости эклиптики, а Вега — нет. Углы обзора могут быть довольно внушительными, а полоса — широкой. Но нужно очень много объективов, чтобы они находились в разных местах этой орбиты и собирали свет непрерывно.

Из сказанного в принципе понятно, что для людей эпохи маскопанка очень важна карта, отражающая не только положение в пространстве, но и относительные скорости. Отсюда слова из начала книги

Все прислали бойцов: Меркурий и Церера, Атония и Пояс, полярные колонии Луны и даже Марсианский Конгресс.

Что такое Атония? Это космический регион - группа орбит с определенными параметрами.

Орбиты Атонии пересекают орбиту Земли, но в основном находятся внутри неё. Орбиты Аполлонии пересекают земную, но в основном находятся вне её. Орбиты Атирии полностью находятся внутри земной. Орбиты Амурии - полностью между орбитами Земли и Марса. Технически, Венера и Меркурий могут относиться к Атирии. Но, по очевидным причинам, так не говорят. Планета достаточно велика, чтобы упоминать её отдельно.

Пока всё просто и понятно. Интереснее бывает с внешней системой. Читателю известно, что там есть Главный пояс астероидов, за ним орбиты планет-гигантов, за ними пояс Койпера, а где-то там вдалеке облако Оорта. Но с 1977 года (это ж как давно школьную программу не актуализируют) в стройную схему врываются...

Кентавры — нечто среднее между астероидами и кометами. Большую часть их открыли в 1990-е и позже. На диаграмме по горизонтали отложено расстояние от Солнца, угол — наклонение орбиты. Линия соединяет перигелий и афелий кентавра: как близко он может подлетать к Солнцу и как далеко улетать. Можно заметить, что некоторые объекты «по вертикали» смещаются сильнее, чем «по горизонтали». Так сильно они наклонены к эклиптике.

Естественно, под постоянным воздействием гравитации планет-гигантов орбиты кентавров в долгосрочной перспективе нестабильны. Их может как отбросить подальше, так и спустить поближе. В том числе, направив на курс столкновения с Землей. Но численность поддерживается за счет того, что в Кентаврию может затянуть другие малые тела. А малых небесных тел в Солнечной Системе потенциально миллиарды.

Остановимся на кентавре Дамокл. Он технически в Аполлонии, то есть, пересекает орбиту Земли. Но улетает аж до орбиты Сатурна. И, что самое неприятное, движется почти «вертикально». То есть, лишь кратковременно попадает в зону поиска наших современных телескопов, работающих в плоскости эклиптики. Сам при этом отражает свет слабо. Подобные ему нужно искать инфракрасным телескопом. А теперь смотрим на 2004 YH32 и понимаем, что Дамокл такой не один. Есть целый класс очень трудных для обнаружения, но вместе с тем опасных для Земли дамоклидов. Потенциально существует много «стелс-комет», которые могут опасно сближаться с Землей, оставаясь незамеченными до последнего момента. Отсюда стартовое допущение книги — пролет дамоклида Назарова как триггер для освоения Луны. Кратеры вечной ночи на Луне — удобное место для размещения инфракрасных телескопов.

Теперь мы добрались до пояса Койпера. В нем тоже есть два типа орбит: плутино и кьюбивано. Первые находятся (как и орбита Плутона) под значительным воздействием гравитации Нептуна, пересекаются с ней, попадают в орбитальный резонанс и возможно даже образуют всякие интересные конфигурации, которые я описал выше. Вторые не находятся в орбитальном резонансе с Нептуном. Когда-то пояс Койпера считался источником короткопериодических комет, но, по современным представлениям, орбиты в нём долгосрочно стабильны, и кометы прилетают откуда-то ещё.

Рассеянный диск (SDO, scattered disc objects, если будете гуглить по-английски). Пояс Койпера в классическом представлении выглядит как такой ледяной бублик, окружающий снаружи орбиту Нептуна. На предыдущей картинке примерно так и есть. Но довольно многие объекты с ледяных окраин Солнечной Системы ведут себя совсем иначе. Они имеют большой эксцентриситет и наклонение. Многие из них, подобно дамоклидам, проходят «по вертикали» больше, чем «по горизонтали». Почему регион называется так? Предполагается, что, несмотря на общую стабильность пояса Койпера, какие-то плутино Нептун нет-нет да и выбрасывает. Либо в кентавры, либо в рассеянный диск.

А дальше у нас есть Седна. Она находится слишком далеко от Нептуна, чтобы её орбита определялась его влиянием, поэтому для неё придумали новый класс «обособленный объект рассеянного диска» (detached SDO). По идее, когда придумывали концепцию облака Оорта и определяли расстояние до него, это было одним из критериев. Но граница облака Оорта предполагалась дальше. Большая полуось орбиты Седны составляет 509,1 а. е. Седна такая не одна: сейчас открывают новые «седноиды».

В общем-то, их существование является одним из аргументов в пользу гипотетической «планеты девять», Эреба из романов Гамильтона. Но с этой планетой все сложно там у науки совсем стройплощадка и в двух словах не объяснить. Поэтому вернемся к облаку Оорта.

По изначальной гипотезе Оорта, кометы прилетают к нам из областей в 20 тысячах а. е. и дальше от Солнца, откуда их выбрасывают гравитационные воздействия соседних звезд. Затем орбиты комет плавно сжимаются за счет потери массы в хвосте и пролетов мимо газовых гигантов. Гипотеза Хиллса урезала осетра в десять раз, по ней облако Оорта начинается в 2000 а. е. После открытия седноидов некоторые ученые считают их внутренней частью облака Оорта (а там расстояние меньше 500 а. е.), а другие — переходными объектами между рассеянным диском и облаком Оорта. Любой из вариантов ответа приближает границу.

А фокус гравитационной линзы Солнца начинается в 500 а.е., но там собирается свет, проходящий совсем рядом с Солнцем. То есть, через фотосферу, в которой дополнительно преломляется. Поэтому без детальной модели фотосферы гравископу нечего ловить вплоть до 2000 а.е. И он попадает как раз в диапазон ближней границы облака Оорта.