Estimating the Asteroid’s Impact Risk under Significant Nonlinearity in the Orbit Determination Problem

A. P. Baturin; Батурин А. П.

doi:10.31857/S0320930X23030015

Estimating the Asteroid’s Impact Risk under Significant Nonlinearity in the Orbit Determination Problem

Authors: Baturin A.P.¹
Affiliations:
1. Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Tomsk State University, Tomsk, Russia
Issue: Vol 57, No 4 (2023)
Pages: 373-384
Section: Articles
URL: https://rjmseer.com/0320-930X/article/view/648493
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320930X23030015
EDN: https://elibrary.ru/HYISTY
ID: 648493

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

A method has been developed for estimating the probability of an asteroid impact on the Earth. The method is based on the detection of impact orbit tubes in the initial confidence region, taking into account the nonlinearity in the problem of orbit determination. The method consists in sequential iteration of level surfaces of the minimized function and conditionally minimizing the distance from the asteroid to the Earth on them in some considered approach of the asteroid to the Earth. An approximate method has been developed for calculating the confidence level at any point in the initial region with a noticeable nonlinearity in the orbit determination problem. The impact risk is estimated by applying this method to the identified tube of impact orbits. The method has been tested for a number of potentially dangerous asteroids in their expected approaches to Earth.

Keywords

Alfvén velocity, group velocity, geometric optics, heavy ions, radiation belt, magnetotelluric sounding

About the authors

A. P. Baturin

Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Tomsk State University, Tomsk, Russia

Author for correspondence.
Email: apbaturin@mail.tsu.ru
Россия, Томск

References

Батурин А.П. Выявление областей столкновительных орбит с помощью цилиндрических аппроксимаций и оценивание вероятности столкновения астероидов с Землей // Изв. вузов. Физика. 2012. Т. 55. № 10-2. С. 34–49.
Батурин А.П. Выявление столкновительных орбит астероидов с помощью представления начальной доверительной области в виде последовательности эллипсоидальных гиперповерхностей // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59. № 10. С. 145–150.
Батурин А.П. Выявление столкновительных орбит астероидов с помощью условной минимизации расстояния до Земли // Астрон. вестн. 2020. Т. 54. № 6. С. 560–566. (Baturin A.P. Detection of asteroid impact orbits using conditional minimization of the distance to the Earth // Sol. Syst. Res. 2020. V. 54. № 6. P. 550–556.)
Батурин А.П. Выявление столкновительных орбит астероидов при заметной нелинейности в задаче улучшения орбиты // Астрон. вестн. 2022. Т. 56. № 5. С. 335–343. (Baturin A.P. Detection of collisional asteroid orbits under observable nonlinearity in the problem of orbit improvement // Sol. Syst. Res. 2022. V. 56. № 5. P. 318–326.)
Железнов Н.Б. Влияние корреляционных связей между орбитальными параметрами астероида на определение вероятности его столконовения с планетой методом Монте-Карло // Астрон. вестн. 2010. Т. 44. № 2. С. 150–157. (Zheleznov N.B. The influence of the correlations between an asteroid’s orbital parameters on the estimation of the probability of planetary collision by the Monte Carlo method // Sol. Syst. Res. 2010. V. 44. № 2. P. 136–143.)
Ивашкин В.В., Стихно К.А. О предотвращении возможного столкновения астероида Апофис с Землей // Астрон. вестн. 2009. Т. 43. № 6. С. 502–516. (Ivashkin V.V., Stikhno C.A. On the prevention of a possible collision of asteroid Apophis with the Earth // Sol. Syst. Res. 2009. V. 43. № 6. P. 483–496.)
Прохоренко В.И. Об анализе тесных сближений двух космических тел на близких почти круговых орбитах // Космич. исслед. 2010. Т. 48. № 6. С. 541–548.
Розенфельд Б.А. Многомерные пространства. М.: Наука, 1966. 648 с.
Соколов Л.Л., Башаков А.А., Борисова Т.П., Петров Н.А., Питьев Н.П., Шайдулин В.Ш. Траектории соударения астероида Апофис с Землей в XXI веке // Астрон. вестн. 2012. Т. 46. № 4. С. 311–320. (Sokolov L.L., Bashakov A.A., Borisova T.P., Petrov N.A., Pitjev N.P., Shaidulin V.S. Impact trajectories of the asteroid Apohpis in the 21st century // Sol. Syst. Res. 2012. V. 46. № 4. P. 291–300.)
Сюсина О.М., Черницов А.М., Тамаров В.А. Построение доверительных областей в задаче вероятностного исследования движения малых тел Солнечной системы // Астрон. вестн. 2012. Т. 46. № 3. С. 209–222. (Syusina O.M., Chernitsov A.M., Tamarov V.A. Construction of confidence regions in problem on probabilistic study into motion of minor bodies of the Solar system // Sol. Syst. Res. 2012. V. 46. № 3. P. 195–207.)
Черницов А.М., Тамаров В.А., Баранников Е.А. Оценивание вероятности столкновения астероида с Землей методом Монте-Карло // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59. № 5. С. 84–91.
Черницов А.М., Сюсина О.М., Тамаров В.А. Оценивание нелинейности в задаче построения доверительных областей движения потенциально опасных астероидов, наблюдаемых в одной оппозиции // Изв. вузов. Физика. 2014. Т. 57. № 12. С. 139–145.
Черницов А.М., Тамаров В.А., Баранников Е.А. Построение доверительных областей в задаче определения орбит астероидов // Астрон. вестн. 2017. Т. 51. № 5. С. 432–440. (Chernitsov A.M., Tamarov V.A., Barannikov Y.A. Construction of confidence regions in the problem of asteroid orbit determination // Sol. Syst. Res. 2017. V. 51. № 5. P. 400–408.)
Everhart E. An efficient integrator that uses Gauss–Radau spacings // Proc. 83rd Colloq. Int. Astron. Union “Dynamics of Comets: Their Origin and Evolution”. Rome, June 11–15, 1984 / Eds Carusi A., Valsecchi G.B. Dordrecht: D. Reidel, 1985. P. 185–202.
Ivashkin V.V., Stikhno C.A. A problem of the orbit correction for the near-Earth asteroid Apophis // 58th Int. Astronautical Congress-2007, Hyderabad, India, September 24–28, 2007. Proc., ISSN 1995-6258), Paper IAC-07-C1.7.08.
Ivashkin V.V., Stikhno C.A. Analysis of correction of asteroid Apophis’ orbit providing its collision with the Moon // Int. Meeting “Fundamental and applied problems of mechanics-2018”. IOP Conf. Series: J. Physics: Conf. Ser. 1301 (2019) 012003 IOP Publishing, 2019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1301/1/012003.
Milani A. Asteroid impact monitoring // Serb. Astron. J. 2006. V. 172. P. 1–11.
Milani Andrea, Chesley Steven R., Sansaturio M.E, Bernardi F., Valsecchi G.B., Arratia O. Long term impact risk for (101955) 1999RQ36 // Icarus. 2009. V. 203. № 2. P. 460–471.