Как известно, астероидами называют естественные космические объекты с размером более 30 метров, движущиеся по замкнутым траекториям вокруг Солнца. В Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов. Астероиды подобно камням имеют разнообразные неправильные формы. Из-за малых размеров сила тяжести на астероидах ничтожна и поэтому они не имеют атмосферы. Например, сила тяжести на поверхности астероида размером в один километр в 15 000 раз меньше земной.
Астероиды делят на несколько классов по преобладающему химическому составу. Около 75% всех известных астероидов состоят в основном из углеродистых хондритов. Углеродистые или С-хондриты содержат до 3% углерода в виде графита, карбонатов и органических соединений. Также углеродные астероиды могут иметь в своем составе полезные ископаемые в форме полиминералов и металлических руд.
Кроме углеродистых (С-класс) и кремниевых (S-класс) астероидов в Солнечной системе вращаются и астероиды М-класса, состоящие в основном из железа и никеля.
Считается, что все добываемые на Земле металлы: железо, никель, марганец, кобальт, молибден, палладий, осмий, рений, родий, рутений, золото, платина, являются остатками астероидов, огромное количество которых обрушилось в свое время на остывающую земную кору. В дальнейшем, под воздействием гравитации основная масса тяжелых элементов опускалась к ядру планеты. В результате этих процессов, происходивших более 4 млрд. лет назад тяжелых металлов на доступных глубинах осталось не так много. И в настоящее время проблема истощения земных ресурсов становится все более серьезной.
А на большинстве астероидов, составляющие их минералы, из-за отсутствия гравитационного воздействия, распределены по глубине более равномерно и практически лежат на поверхности.
Сегодня интерес к освоению астероидов возродился с новой силой. Американские, европейские, китайские компании возобновили свои амбициозные проекты. Этому поспособствовала наступившая эра коммерческого освоения космоса. Технология многоразового использования ракетоносителей компании SpaceX значительно удешевила стоимость доступа в космос. Открывшиеся перспективы привлекли в проекты покорения астероидов новые инвестиции.
Гаспра был первым астероидом, который в октябре 1991 года наблюдал космический аппарат «Галилео» по пути к Юпитеру. Снимки «Галилео», сделанные с расстояния около 5 000 км, показали, что Гаспра, астероид класса S, является телом неправильной формы с размерами: 19×12×11 км и средней плотностью 2,6 г/см3.
В конце августа 1993 года «Галилео», пролетая мимо астероида Ида на расстоянии 2390 км обнаружил у него спутник размером 1,4 км. Спутник был назван Дактиль. Дактиль стал первым спутником, обнаруженным у астероида. Сам астероид S-класса имеет неправильную вытянутую форму, несколько напоминающую круассан, со средним размером 32 км.
Оценка массы астероида позволила определить ускорение свободного падения на нем. Оно настолько мало, что космонавт, находясь на поверхности, мог бы, подпрыгнув, перелететь с одного конца Иды на другой. А разогнавшись до скорости 20 м/сек., мог бы и вовсе улететь с астероида.
Данные полученные «Галилео» при сближении с Гаспра и Ида впервые позволили провести детальные исследования геологии астероидов.
Автоматическая межпланетная станция NASA «NEAR Shoemaker» отправленная в 1996 году к астероиду Эрос, стала первым искусственным спутником астероида и первым земным объектом, совершившим мягкую посадку на астероид. По пути к Эросу аппарат исследовал астероид Матильда.
В конце апреля 2000 года «NEAR Shoemaker» вышел на наиболее удобную для исследования Эроса 50-километровую орбиту и пробыл на ней почти до конца года.
13 декабря 2000 года аппарат в последний раз изменил орбиту и приблизился к астероиду на расстояние 35 км.
12 февраля 2001 года аппарат начал торможение и стал медленно приближаться к астероиду. Через два дня NEAR опустился на его поверхность. Состоялась мягкая посадка и аппарат не получил повреждений.
Находясь на астероиде, станция ещё более двух недель передавала данные. 28 февраля миссия NEAR была завершена.
Проработав около года на орбите и на поверхности Эроса, «NEAR Shoemaker» смог собрать большой объем научной информации.
Эрос является астероидом S-класса с размерами: 34,4×11,2×11,2 км. Освещённая Солнцем поверхность может нагреваться до +100 °C, а неосвещённая остывать до -150 °C.
В целом состав Эроса напоминает состав каменных метеоритов, падающих на Землю. Это означает, что он может содержать всего лишь около 3 % металлов. Но в этих трех процентах одного только алюминия содержится 20 млрд тонн. А ещё в его составе есть такие редкие металлы, как золото, цинк, платина. 2 900 кубических километров Эроса содержат больше алюминия, золота, серебра, цинка и других цветных металлов, чем было добыто на Земле за всю историю человечества. Поэтому астероиды рассматриваются как потенциальные источники ресурсов.
«Хаябуса» («Сапсан») – космический аппарат Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), созданный для изучения астероида Итокава.
12 сентября 2005 года Хаябуса приблизился к астероиду на расчетные 20 км и начал производить детальные исследования.
В ноябре 2005 года «Хаябуса» должен был совершить три короткие посадки на астероид - одну пробную и две штатные. Одна посадка прошла неудачно, но во время нее аппарат успел оставить послание в виде алюминиевой пластинки с именами 880 тысяч землян из 150 стран.
26 ноября аппарат произвел вторую штатную посадку для забора грунта. Из-за сбоя бортового компьютера была нарушена ориентация и поврежден один из двигателей. И связь с аппаратом была потеряна. Но образцы грунта удалось собрать. Было захвачено немного астероидной пыли, поднявшейся после выстрела в грунт танталовыми гранулами.
К марту 2006 года связь восстановили.
4 февраля 2009 года операторы JAXA все же смогли перезапустить ионный двигатель и заключительным маневром направили «Хаябуса» к Земле.
13 июня 2010 года аппарат вошел в атмосферу Земли и сбросил спускаемую капсулу с веществом астероида. Капсула приземлилась в районе австралийского космодрома Woomera. Сам аппарат сгорел в плотных слоях атмосферы.
«Хаябуса» стал первым космическим аппаратом, доставившим на Землю грунт астероида.
Астероид Итокава является астероидом S-класса длиной 535 метров со средней плотностью вещества 2 г/см3. Главная особенность Итокавы - большое количества камней и валунов. Было обнаружено более тысячи валунов с размерами более пяти метров. Размер некоторых глыб достигал пятидесяти метров.
«Хаябуса-2» был запущен 3 декабря 2014 года с космодрома Танегасима к астероиду Рюгу. Космический аппарат имел на борту три марсохода и небольшой посадочный модуль.
Аппарат достиг астероида 7 июля 2018 года. 21 сентября 2018 года была совершена первая в истории успешная мягкая посадка модулей-роботов на астероид.
В конце февраля 2019 года с орбитального модуля в астероид был выпущен кумулятивный снаряд, образовавший кратер диаметром около 18-ти метров и глубиной три метра, из которого были взяты образцы породы.
Пробыв на Рюгу около полутора лет, в ноябре 2019 года «Хаябуса-2» направился к Земле. Не входя в атмосферу, аппарат сбросил капсулу с 5,4 граммами вещества астероида, которая 5 декабря 2020 года приземлилась в районе австралийского космодрома Woomera.
В январе 2021 года «Хаябуса-2» произвел навигацию и контроль орбиты в рамках продолжающейся миссии по сближению с еще двумя астероидами.
В результате проведенных исследований выяснилось, что Рюгу является типичным околоземным углеродистым астероидом диаметром 920 метров. Поверхность Рюгу пористая и почти не содержит пыли. На Рюгу было обнаружено около 4400 валунов размером более пяти метров. Самая большой камень имеет размеры 160×120×70 метров.
OSIRIS-REx - американская автоматическая межпланетная станция, предназначенная для доставки образцов грунта с астероида Бенну и исследования астероида Апофис. Станция была запущена 8 сентября 2016 года.
31 декабря 2018 года OSIRIS-REx прибыл к астероиду Бенну и вышел на круговую орбиту вокруг него на расстоянии 1 600 метров от поверхности. Средний диаметр астероида составляет 510 метров. Бенну стал наименьшим небесным телом с искусственным спутником. Астероид совершает полный оборот вокруг своей оси примерно за 4,3 часа.
21 октября 2020 года OSIRIS-REx на скорости 10 сантиметров в секунду приблизился к поверхности и манипулятором захватил образцы грунта.
10 мая 2021 года OSIRIS-REx покинул окрестности астероида и направился к Земле с собранным грунтом на борту.
24 сентября 2023 года пролетая мимо Земли, аппарат сбросил капсулу с высоты 102 000 км, которая затем, после вхождения в атмосферу совершила мягкую посадку на военном полигоне в штате Юта. Вес вещества с Бенну составил 121,6 грамма.
Сегодня аппарат OSIRIS-REx продолжает свой путь к астероиду Апофис для его изучения.
Астероиды, будучи кладовыми полезных ископаемых, являются и потенциально опасными объектами. Об опасных астероидах и возможной защите от них читаем статью: «Бурение астероида. Технология.»