Könnte Auswurfmaterial des Asteroiden Bennu in eine vorübergehende Umlaufbahn um ihn eintreten? Wenn das so ist, wie?
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Der Artikel der New York Times Der Asteroid schoss Steine in den Weltraum. "Waren wir im Orbit sicher?" erwähnt Bedenken hinsichtlich Material, das von Bennu ausgestoßen wird und in eine vorübergehende Umlaufbahn um den Asteroiden eindringt und eine Gefahr für sein derzeitiges Besucherraumschiff OSIRIS REx darstellt.
Einige der ausgestoßenen Trümmer, die in der Größe von Zoll bis vielleicht ein paar Fuß Durchmesser variierten, entkamen Bennus schwacher Schwerkraft und wurden in die richtige Richtung und Geschwindigkeit geschleudert, um in die Umlaufbahn einzudringen, wobei sie zumindest für kurze Zeit zu winzigen Monden wurden.
Der Oberflächenspuckabschnitt von OSIRIS-REx von Planetary.org sieht, wie Bennu Dinge in den Weltraum spuckt
Die Missionsaktualisierungen stammen aus einem neu veröffentlichten Nature-Papier (Paywall), einer Präsentation auf der 50. Lunar and Planetary Science Conference in The Woodlands, Texas, und einem heutigen Anruf mit Reportern. OSIRIS-REx sah das Phänomen erstmals am 6. Januar 2019 in Bildern optischer Navigationskameras und hat es seitdem zehn weitere Male beobachtet. Jedes Auswurfereignis kann Dutzende oder Hunderte von Partikeln umfassen, deren Größe von millimetergroßen Sandkörnern bis zu mehreren Zentimetern Kieselsteinen reicht. Die Auswurfgeschwindigkeiten variieren von wenigen Zentimetern bis zu etwa 3 Metern pro Sekunde, was bedeutet, dass ein Teil des Materials an die Oberfläche zurückfällt, ein Teil kurz in die Umlaufbahn eindringt und ein Teil der Schwerkraft von Bennu vollständig entkommt.
Dass "einige treten kurz in die Umlaufbahn ein" getrennt von "etwas Material fällt zurück an die Oberfläche" erwähnt wird, deutet darauf hin, dass sie auch von sich nicht an der Oberfläche kreuzenden Umlaufbahnen sprechen.
Teilchen in Kepler-Umlaufbahnen , die von der Oberfläche ausgehen, werden die Oberfläche definitiv in weniger als einer Umlaufperiode erneut schneiden, was mit dieser Antwort zusammenhängen kann .
Ebenso wie die Suche nach natürlichen Satelliten. Abschnitt von Die Betriebsumgebung und Rotationsbeschleunigung des Asteroiden (101955) Bennu aus OSIRIS-REx-Beobachtungen (ebenfalls gefunden in 1 , 2 ) beschreiben natürliche Satelliten von großen Größen bis hinunter zu kleinen Partikeln, die ein Hauptanliegen sind und aktiv gesucht werden.
Suchen rund um Bennu werden regelmäßig von OSIRIS REx durchgeführt, z. B. Suche nach dem Begriff "Particle" in Status-Updates .
Also ich würde gerne fragen
Frage: Könnte Auswurfmaterial des Asteroiden Bennu in eine vorübergehende Umlaufbahn um ihn eintreten? Wenn das so ist, wie?
Obwohl ich nicht auf das Papier zugreifen kann, erscheint die Zusammenfassung von Orbital Stability Regions for Hypothetical Natural Satellites von (101955) Bennu relevant:
Die Mission Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer (bekannt als OSIRIS-REx) wird den erdnahen Asteroiden (101955) Bennu umkreisen und eine Probe zurückbringen. Bodengestützte Beobachtungen ergaben, dass kein Objekt mit einem Durchmesser von mehr als 15 m um Bennu kreist. Diese Untersuchung untersucht die potenzielle Größe und Stabilität natürlicher Satelliten mit einem Durchmesser von weniger als 15 m, um Vorhersagen darüber zu treffen, wo nach solchen kleinen Satelliten bei ihrer Ankunft gesucht werden sollte. Der Fokus liegt ausschließlich auf der Existenz stabiler Umlaufbahnen für natürliche Satelliten. Wie der natürliche Satellit in diese Umlaufbahn wanderte, wird absichtlich außerhalb der Grenzen dieser Studie platziert. Das numerische Modell umfasst J2 von Bennu, die Dynamik des dritten Körpers von der Sonne und den Sonnenstrahlungsdruck. Dieses Modell wird mit den Anfangsbedingungen verschiedener großer Halbachsen, Neigungen, dem Längengrad der aufsteigenden Knoten und natürlichen Satellitendurchmessern verwendet. Um stabil zu sein, ist es erforderlich, dass eine Reihe von Anfangsbedingungen länger als 1000 Jahre im Orbit verbleiben.Die mögliche Existenz natürlicher Satelliten im Orbit um Bennu mit einer Größe von nur 0,75 cm wird gefunden. Bestimmte Mechanismen wie die modifizierte Laplace-Ebene, die Kozai-Resonanz und sonnensynchrone Umlaufbahnen helfen, die Stabilität einiger Umlaufbahnen zu erklären.
Vom Asteroiden schossen Steine ins All. "Waren wir im Orbit sicher?" . Klicken Sie für volle Größe, damit viel mehr Partikel sichtbar sind.
Partikel, die am 19. Januar von Bennus Oberfläche ausgestoßen wurden, in einem zusammengesetzten Bild, das von der Raumsonde Osiris-Rex aufgenommen wurde. Bildnachweis: NASA/Goddard/Universität Arizona/Lockheed Martin
Antworten (1)
RaptorChief
Die Literatur scheint darauf hinzudeuten, dass die Antwort ja ist. Es gibt einige Untersuchungen zu Auswurfmaterial im Vergleich zu anderen Asteroiden, aber aufgrund der unregelmäßigen Form und geringen Größe von Bennu lassen sich diese Ergebnisse nicht so leicht auf den Fall übertragen, an dem Sie interessiert sind, daher werde ich mich nur auf Bennu-spezifische Studien konzentrieren.
Nach McMahon et. Al. in "Dynamische Evolution simulierter Partikel, die vom Asteroiden Bennu ausgestoßen werden" :
Die kombinierten Wirkungen von Schwerkraft, Sonnenstrahlungsdruck und Wärmestrahlungsdruck von Bennu können viele anhaltende Umlaufbahnen für ausgestoßene Partikel erzeugen.
Basierend auf ihrer Simulation folgen die meisten Auswürfe suborbitalen oder Flucht-/direkten Fluchtbahnen, wobei ein Teil der in eine anfänglich hyperbolische Umlaufbahn gebrachten durch den Sonnenstrahlungsdruck (SRP) zurückgedrängt wird, um Bennu wieder zu umkreisen, bevor sie entkommen (in dem, was Sie argumentieren könnte, ist eine temporäre Umlaufbahn). Wie jedoch in Fig. 2 und 3 des Patents von McMahon et. Al. wurde gezeigt, dass einige der simulierten Teilchen bis zum Ende der Simulation (nach 1 Bennu-Jahr) im Orbit bleiben.
Die McMahon et. Al. Der Artikel befasst sich im Diskussionsabschnitt mit der möglichen Mechanik dieses Phänomens, aber die Erklärung des Artikels wird durch dieses Zitat ziemlich gut zusammengefasst:
SRP kann diesen kleinen Partikeln schnell erhebliche Energie hinzufügen, wodurch sie aus niedrigeren Anfangsgeschwindigkeiten und -energien entkommen. Zweitens, und es überrascht nicht, spielt der Breitengrad des Ortes des Auswurfereignisses eine wichtige Rolle bei der Fluchtchance; Die Ereignisse in niedrigeren Breiten verleihen den Partikeln aus Bennus Spin mehr Geschwindigkeit, und daher können Partikel mit niedrigeren Startgeschwindigkeiten entkommen, aber auch diejenigen mit höheren Geschwindigkeiten, die nach Westen geschossen werden, bewegen sich langsamer und entkommen nicht. Drittens ist die Beziehung zur Startenergie interessant, da es einen optimalen Punkt in Bezug auf die Maximierung der Wahrscheinlichkeit eines erneuten Aufpralls gibt.
Die Rieger et. Al. Das von Ihnen erwähnte Papier, Orbital Stability Regions for Hypothetical Natural Satellites of (101955) Bennu, geht das Problem etwas anders an und konzentriert sich mehr auf die Auswirkungen von Orbitalebenen und Kozai-Resonanz auf die Stabilität potenzieller natürlicher Satelliten von Bennu. (Es ist auf dem technischen Berichtsserver der NASA verfügbar , wenn Sie das vollständige Papier lesen möchten.) Ihre Simulationen unterstützen auch die Möglichkeit, dass Auswurfmaterial in die Umlaufbahn um Bennu eindringt, was sie wie folgt erklären:
Es wurde festgestellt, dass die Sun-Terminator-Ebene die Umlaufbahn ist, in der kleinere natürliche Satelliten existieren. Es wurde festgestellt, dass die Terminatorebene der Grund für diese Umlaufbahn ist, da die Präzessionsrate der Länge des aufsteigenden Knotens der Umlaufrate von Bennu um die Sonne entspricht. Die Terminatorebene war die Umlaufbahn für die kleinsten natürlichen Satelliten bei 2-13 km. Von 8 bis 13 km war die Präzessionsrate jedoch geringer und wird schließlich dazu führen, dass die Umlaufbahnen instabil werden. Die stabilen Punkte bei 0◦ und 180◦ sind auf die modifizierte Laplace-Ebene zurückzuführen. Diese Gleichgewichtspunkte bestanden für Durchmesser von 1,5 m bis 15 m. Schließlich kann die Kozai-Resonanz für stabile Umlaufbahnen großer oder weit entfernter Objekte verantwortlich sein, die 360◦ durch die Länge des aufsteigenden Knotens präzedieren.
Zusammenfassend scheinen die Beweise die Möglichkeit stark zu unterstützen, dass sich Auswürfe im Orbit um Bennu befinden, obwohl das tatsächliche Vorhandensein von Auswürfen im Orbit um Bennu anhand tatsächlicher Daten (von O-Rex oder vielleicht einer anderen zukünftigen Mission) verifiziert werden muss.
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Anton Hengst
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