Исследование физиков ТГУ позволит снизить число ложных тревог об астероидах

Ученые Томского государственного университета (ТГУ) разработали новый способ оценки рисков потенциального столкновения астероидов с Землей, который позволяет уменьшить количество ошибок и ложных сигналов при отсутствии реальной угрозы.

Ежегодно астрономы обнаруживают около 30 000 астероидов, из которых примерно 3000 сближаются с Землей. Чтобы оценить уровень угрозы, для каждого объекта строят облако неопределенности (разброса) — множество возможных траекторий его полета. Вероятность столкновения определяется исходя из доли в облаке «виртуальных астероидов», пути которых пересекаются с нашей планетой.

Сегодня для оценки вероятности столкновения астероида с Землей чаще всего используют линейные методы. Однако, как выяснили ученые физического факультета (ФФ) ТГУ, при оценке объектов с малым количеством наблюдений линейные методы могут давать серьезные ошибки и прогнозировать высокий риск катастрофы при отсутствии реальной угрозы, поэтому в таких случаях необходимо использовать более алгоритмически сложные нелинейные модели. Результаты оценки, полученные с помощью двух разных методов, могут отличаться в десятки и даже сотни раз. Исследования проводились на смоделированных сотрудниками ТГУ тестовых объектах.

«Наш основной инструмент — это компьютерное моделирование. Мы строим модели движения объектов и проводим исследования с помощью таких моделей. Чтобы понять, как поведет себя объект с определенными характеристиками, создается тестовый астероид, и на нем тестируется методика», — рассказала один из авторов исследования доцент кафедры астрономии и космической геодезии ФФ ТГУ Ольга Сюсина.

Расчеты для четырех тестовых астероидов показали, что при недостатке данных о движении объекта, а значит, сильной нелинейности обратной задачи, использование линейных методов является недостаточным для стохастического моделирования параметрической неопределенности. Это может привести к неверным оценкам вероятности столкновения и ложно предсказать угрозу там, где ее нет. Так, в некоторых случаях нелинейная оценка показывала нулевую вероятность столкновения, в то время как линейная прогнозировала катастрофу.

«Области неопределенности на основе линейных оценок всегда имеют эллипсоидальную форму. Но для объектов с малым количеством наблюдений форма области искривляется, и это хорошо отражают только нелинейные методы. Поэтому мы считаем, что в условиях сильной нелинейности, когда асимметрия возможных траекторий превышает 0,5, следует отдавать предпочтение нелинейным методам, несмотря на то что они сложнее алгоритмически и требуют больше времени», — объяснила Ольга Сюсина.

Ученые ФФ ТГУ системно проводят высокоточное моделирование траектории всех новых объектов, сближающихся с Землей, и занимаются уточнением моделей движения известных астероидов. Построению моделей различной точности и обработке наблюдений обучают студентов на образовательной программе бакалавриата ФФ ТГУ «Цифровая астрономия и геоинформационные системы». Для некоторых объектов физики ТГУ также проводят наблюдения самостоятельно на одном из крупнейших телескопов в России Zeiss-2000 в международной Терскольской обсерватории.

Исследование выполнено в рамках госзадания Минобрнауки России.