Руководитель

Заведующий лабораторией — Медведев Юрий Дмитриевич, доктор физико-математических наук.

Тематика исследований лаборатории

Основные усилия лаборатории направлены на исследование динамики малых планет и комет, в том числе на задачи, связанные с проблемами астероидно-кометной опасности. Для этих целей проводятся следующие работы:

• Каталогизация наблюдений и вычисление элементов орбит малых планет и комет Элементы 2025 г. txt
• подготовка пакетов AMPLE и AMPLE 3
• Разработка новых более точных алгоритмов обработки наблюдений и улучшения орбит малых планет и комет
• Сопровождение каталога небесных тел, сближающихся с Землей
• Уточнение динамических и физических параметров, таких как размер, масса, форма, параметры вращений ядер комет и астероидов
• Разработка новых более полных моделей негравитационных эффектов, действующих на кометные ядра
• Пополнение каталога «Halley — Electronic Catalogue of Comets», который включает динамические и физические данные о кометах
• Изучение динамики пылевой материи в голове кометы

Для решения этих задач в лаборатории поддерживается ряд каталогов и баз данных, в число которых входят каталоги наблюдений нумерованных и ненумерованных малых планет и каталог наблюдений комет (поддерживаются в соответствии с каталогами наблюдений Центра малых планет (США)), каталоги элементов нумерованных и ненумерованных малых планет, каталог данных об астероидах, сближающихся с Землей — АСЗ, база данных малых планет, открытых отечественными и зарубежными астрономами, названных в честь событий отечественной истории, топонимов, граждан России и бывшего СССР (ДОЗОР). Отмеченный выше электронный каталог комет Halley размещается на сайте ИПА РАН, начиная с 2011 года. Каталог позволяет работать с регулярно обновляемой базой данных, прослеживать эволюцию орбит и визуализировать динамику движения комет.

Совместные работы

Лаборатория участвует в совместных работах по наблюдению малых планет, сближающихся с Землей, и избранных малых планет с Крымской астрофизической обсерваторией. Лаборатория активно сотрудничает с Центром малых планет (Смитсоновский Астрофизический центр, США). Лаборатория снабжает наблюдателей эфемеридами, передает экстренные сообщения о появлении быстродвижущихся объектов, ведет обработку поступающих наблюдений, определяет и уточняет орбиты вновь открываемых объектов.

Поддерживаемые каталоги

В лаборатории поддерживается база данных, публикуемых в Minor Planet and Comet Circular, Minor Planet and Comet Electronic Circular и в телеграммах Центрального бюро астрономических телеграмм, относящихся к малым планетам и кометам.

Лаборатория поддерживает и регулярно обновляет:

• каталог малых планет
• пакет AmpleForComets.

Основные результаты работы лаборатории

• Разработан электронный каталог комет «Halley — Electronic Catalogue of Comets»
• Выпущена компьютерные версия «Эфемерид малых планет» на 2024 г. (пакет AMPLE)
• Издан том трудов Международной научной конференции «Asteroid-Comet Hazard – 2009» (21–25 сентября 2009 г., С.-Петербург, ИПА РАН)
• Выполнена работа по уточнению орбиты потенциально опасного астероида (99942) Apophis по наземным оптическим и радиолокационным наблюдениям 2004–2012 гг.

По всем имеющимся наблюдениям (1483 оптических и 7 радарных наблюдений) методом наименьших квадратов найдена орбита астероида (99942) Apophis. Вычислены: расстояние астероида до Земли в момент его наибольшего сближения в апреле 2029 г., расстояние от центра Земли до середины замочной скважины (т. н. keyhole - области на плоскости цели, через которую должен пройти центр астероида Apophis, чтобы через шесть лет он столкнулся с Землей, и ширина замочной скважины, выраженная в единицах ошибки среднего движения астероида. На основании этих данных оценена вероятность столкновения астероида Apophis с Землей в 2036 г. Результаты опубликованы в работе. Полный список публикаций Лаборатории по этой теме приводится здесь.

Разработаны программы вычисления вероятности столкновения астероида с планетой методом Монте-Карло. Начальные условия движения астероида (виртуальные астероиды) выбираются случайным образом в пределах области возможных начальных значений, определенной на основе имеющегося набора наблюдений. Далее движение виртуальных астероидов со всей возможной точностью прослеживается до тех пор, пока они не столкнутся с планетой или не пролетят мимо нее. При большом числе испытаний отношение числа начальных условий, приводящих к столкновению, к общему числу испытаний рассматривается как вероятность столкновения. Выбор начальных условий производится с учетом ковариационных связей между найденными элементами орбиты. Для этого корреляционная матрица элементов, описывающая связь элементов друг с другом, преобразуется к системе координат, в которой она имеет диагональный вид и где розыгрыш случайных значений элементов может выполняться независимо. Затем обратным преобразованием найденные случайные элементы преобразуются в исходную систему. Показано, что не учет корреляционных связей при выборе начальных условий приводит к значительным искажениям в оценках вероятности столкновения астероидов с планетами. Получены оценки вероятности столкновения астероида 2007 WD5 с Марсом и Apophis с Землей в 2036 г. (на основе наборов наблюдений, выполненных до 26 декабря 2004 г.). Более подробно с этими результатами можно познакомиться в работе.

Построена численная теория движения кометы Темпель 1 - объекта исследования космической миссии DeepImpact на интервале 1967-2010 гг. 4 июля 2005 г. 320 килограммовый медный ударник, направленный в сторону ядра кометы, столкнулся с поверхностью ядра, что привело к выбросу большого количества пыли и газа. Наблюдения этого события как космическими, так и наземными обсерваториями позволили оценить массу выброшенного вещества и импульс, который приобрела комета в результате этого столкновения. В данной работе, используя позиционные наблюдения на интервале с 1967 г. по 2010 г., найдена орбита кометы до и после столкновения, а также импульс, приобретенный кометой, и изменение негравитационного ускорения. Эти вычисления показали, что столкновение ядра кометы с ударником привело к значительно большему изменению ее скорости, чем это следует из оценки импульса. Объяснением этого факта является изменение режима сублимации вещества с поверхности кометы в результате столкновения. Более подробно с результатами можно познакомиться в препринте Института.

Выполнено уточнение параметров орбит астероидов, имеющих долгую наблюдательную историю, с учетом действия дополнительного ускорения. Предполагалось, что зависимость этого ускорения от гелиоцентрического расстояния r имеет вид 1/r², а его величина характеризуется трансверсальной составляющей A₂ в орбитальной системе координат. На примере астероидов (2100) Ra-Shalom и (6489) Golevka показано, что величина A₂ достаточно надежно определяется не только у астероидов, имеющих радарные наблюдения, но и по рядам оптических наблюдений. В результате уточнения орбит астероидов, сближающихся с Землей, наблюдавшихся не менее чем в трех оппозициях, были найдены 107 астероидов, у которых составляющая A₂ определяется с достаточно малой ошибкой (только 42 астероида из 107 имеют радарные наблюдения). Из числа астероидов Главного пояса с диаметрами, меньшими 40 км, найдено 112 тел с небольшими ошибками определения A₂. Полученные значения A₂ находятся в интервале (–10^-13 – +10^-13) а.е./сут². Некоторый избыток отрицательных значений A₂ и статистическая зависимость абсолютной величины A₂ от диаметров астероидов позволяют интерпретировать полученные таким образом значения дополнительного ускорения как проявление эффекта Ярковского. Более подробно с результатами можно познакомиться в Трудах конференции по АКО-2009 (Protecting the Earth against collisions with asteroids and comet nuclei).

Для построения численных теорий движения комет разработан метод, позволяющий объединять наблюдения большого количества появлений. Этот метод предполагает определение несколько наборов значений параметров (радиальной, трансверсальной и нормальной составляющих негравитационного ускорения) и величин смещения фотоцентра, а также моментов, где производится изменение этих констант.

В случае, если принятая модель негравитационных ускорений не позволяет представить наблюдения достаточно точно, имеется возможность дополнительно определять мгновенные изменения вектора скорости кометы. Такие изменения скорости могут вызываться изменением газопроизводительности, о чем свидетельствуют вспышки яркости, значительными смещениями максимумов газопроизводительности комет относительно перигелиев, тесными сближениями с планетами или столкновениями с другими телами.

Эффективность методики подтверждена при построении численных теорий движения нескольких комет. Результаты опубликованы в работе.

Разработаны методы оценивания влияния ошибок наблюдений на определяемые из улучшений параметры орбит малых тел. Отличие первого предлагаемого метода от общепринятого - отказ от упрощающего предположения о линейной зависимости ошибок определяемых параметров от ошибок наблюдений. В предлагаемом методе область рассеяния параметров орбиты вокруг параметров номинальной орбиты определяется методом Монте-Карло. Разыгрываемыми величинами являются ошибки наблюдений. Предполагается, что ошибки наблюдений являются нормальными несмещенными случайными величинами. Величина среднеквадратического отклонения наблюдений σ и параметры орбиты определяется методом наименьших квадратов.

Во втором методе область рассеяния начальных условий также строится методом Монте-Карло, однако предполагается, что ошибки наблюдений имеют лапласовское распределение. Определение номинальной орбиты и орбит, формирующих область рассеяния, выполняется методом наименьших модулей. Более подробно с результатами можно познакомиться в работе.