Wie wird die Bahn eines Asteroiden berechnet?

Wie erkennen Wissenschaftler und Astronomen die perfekte Bahn oder Umlaufbahn (wenn sie ein Objekt umkreist) eines Asteroiden oder Kometen?

Sie tun es nicht und sie können es nicht. Das Beste, was sie tun können, ist, die Flugbahn des Objekts auf der Grundlage von Beobachtungen und Techniken abzuschätzen, die zur Fortpflanzung des Objekts (und anderer Objekte im Sonnensystem) im Laufe der Zeit verwendet werden. Diese Schätzungen sind immer unvollkommen:

• Die den Schätzungen zugrunde liegenden Messungen sind zahlenmäßig begrenzt. Dies gilt insbesondere für Kometen und Asteroiden. Die historischen Aufzeichnungen über Beobachtungen der Sonne und der Planeten reichen Tausende von Jahren zurück. Die Zahl der Beobachtungen für einen neu beobachteten Kometen oder Asteroiden kann einige Monate zurückliegen.

• Die Messungen, auf denen die Schätzungen basieren, sind von Natur aus mit einigen Fehlern verbunden. Diese Messfehler schränken die Möglichkeit ein, die wahre Flugbahn des Objekts zu bestimmen.

• Die physikalischen Modelle, die zur Ausbreitung von Trajektorien verwendet werden, sind vereinfachte und unvollständige Versionen der Realität.

  • Die Allgemeine Relativitätstheorie, unser bestes Modell zur Funktionsweise der Gravitation, ist äußerst komplex und hochgradig nichtlinear. Selbst die allerbesten Präzisionsprogramme zur Bahnbestimmung verwenden eine linear parametrisierte Post-Newtonsche Erweiterung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die nichtlinearen Effekte? Sie werden ignoriert.
  • Sterne in der Nähe und die Galaxie als Ganzes stören die Bahnen der Sonne, der Planeten usw. Diese Effekte werden ignoriert.
  • Kometen stoßen Gas aus, wenn sie sich der Sonne nähern. Wenn Sie einen Ballon aufblasen und loslassen, dreht sich der Ballon hin und her. Es ist nicht vorhersehbar, wohin der Ballon fliegen wird. Kometen tun dasselbe. Nach der Zeit gibt es keine Vorhersage, wo ein Komet sein wird oder wohin er fliegt.
  • Asteroiden (und Kometen) unterliegen dem Strahlungsdruck , dem Yarkovsky-Effekt und dem YORP-Effekt . Diese sind sehr schwer abzuschätzen. Eines der Hauptziele der bevorstehenden Osiris-REx-Mission ist es, den Yarkovsky-Effekt besser in den Griff zu bekommen.

• Die numerischen Techniken, die verwendet werden, um die Trajektorien von Objekten zu propagieren, sind unvermeidlich bis zu einem gewissen Grad fehlerhaft. Sie führen Fehler ein, die mit der Zeit in die propagierten Trajektorien wachsen. Es gibt immer einen Kompromiss zwischen Präzision, Genauigkeit, Treue zur Physik und Rechenaufwand.

• Das Sonnensystem ist letztlich chaotisch. Dies gilt insbesondere für Asteroiden und Kometen auf stark elliptischen Bahnen. Stellen Sie sich einen Kometen vor, dessen Umlaufbahn ihn von jenseits der Umlaufbahn des Neptun in die Umlaufbahn der Venus führt. Im Laufe der Jahrhunderte hatte dieser Komet reichlich Gelegenheit, einen Planeten dicht zu überqueren. Es gibt nur geringfügige Unterschiede zwischen dem Planeten, der eine geringfügige Änderung der Umlaufbahn des Kometen vornimmt, dem Kometen, der mit dem Planeten kollidiert, dem Planeten, der den Kometen zur Sonne oder einem anderen Planeten schickt, oder dem Planeten, der den Kometen aus dem Sonnensystem ausstößt. Das ist Chaos in seiner schlimmsten Form.