Orbital Capture of Ejecta into Periodic Orbits around Binary Asteroid (65803) Didymos

Fu, Xiaoyu und Saveriano, Flavia und Soldini, Stefania und Ferrari, Fabio und Richardson, Derek C. und Hirabayashi, Masatoshi und Rossi, Alessandro und Fahnestock, Eugene G. und Farnham, Tony L. und Gucsik, Arnold und Ivanovski, Stravro L. und Jutzi, Martin und Kereszturi, Akos und Li, Jian-Yang und Marzari, Francesco und Merrill, Colby C. und Moreno, Fernando und Raducan, Sabina und Rizos, Juan L. und Tancredi, Gonzalo und Trigo-Rodríguez, Josep M. und Tsiganis, Kleomenis und Ulamec, Stephan und Yu, Yang und Yun, Zhang und Chabot, Nancy L. und Rivkin, Andrew S. und Bagatin, A. Campo und Michel, Patrick (2025) Orbital Capture of Ejecta into Periodic Orbits around Binary Asteroid (65803) Didymos. The Planetary Science Journal, 6 (174). Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.3847/PSJ/ade8eb. ISSN 2632-3338.

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Kurzfassung

The successful impact of the Double Asteroid Redirection Test (DART) spacecraft on Dimorphos enabled the firstever extensive observation of a postimpact ejecta tail from a binary asteroid system. Studying the ejecta can provide insights into impact physics and asteroid composition and inform future asteroid missions. In this research, the orbital capture of the impact ejecta around the Didymos binary asteroid system is investigated. The ejecta dynamics are described using an augmented bicircular restricted four-body model, which incorporates the binary’s irregular gravity field and solar radiation pressure (SRP) acceleration. Typical periodic orbit (PO) families, including planar Lyapunov and terminator orbits, are selected as the candidates for capture analysis. The candidate POs are perturbed and backward-propagated using the invariant manifold theory, and eligible trajectories intersecting the asteroids’ surfaces are recorded. The ejecta characteristics of different POs are summarized from three principal aspects: ejection location, ejection velocity, and ejection angle. The influence of two critical factors is qualitatively assessed, including the geometry of the asteroids in the binary system and the strength of SRP acceleration. Lastly, the likelihood for the ejecta from the DART impact being transferred to candidate POs is assessed.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Orbital Capture of Ejecta into Periodic Orbits around Binary Asteroid (65803) Didymos

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Fu, Xiaoyu	Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Liverpool	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Saveriano, Flavia	Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Liverpool	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Soldini, Stefania	Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Liverpool	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ferrari, Fabio	Department of Aerospace Science and Technology, Politecnico di Milano	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Richardson, Derek C.	Department of Astronomy, University of Maryland, College Park, MD, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hirabayashi, Masatoshi	Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA	https://orcid.org/0000-0002-1821-5689	NICHT SPEZIFIZIERT
Rossi, Alessandro	IFAC-CNR, Sesto Fiorentino I-50019, Italy	https://orcid.org/0000-0001-9311-2869	NICHT SPEZIFIZIERT
Fahnestock, Eugene G.	Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA	https://orcid.org/0000-0003-1391-5851	NICHT SPEZIFIZIERT
Farnham, Tony L.	Department of Astronomy, University of Maryland, College Park, MD, USA	https://orcid.org/0000-0002-4767-9861	NICHT SPEZIFIZIERT
Gucsik, Arnold	University of Debrecen, Department of Mineralogy and Geology	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ivanovski, Stravro L.	INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Jutzi, Martin	Physikalisches Institut, University of Bern	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kereszturi, Akos	Collegium Budapest, Institut for Advanced Study, Budapest, Hungary	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Li, Jian-Yang	School of Atmospheric Sciences, Sun Yat-sen University, Zhuhai	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Marzari, Francesco	Dept. Physics, University of Padova, 35131 Padova, Italy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Merrill, Colby C.	Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Cornell University, Ithaca, NY	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Moreno, Fernando	Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Granada, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Raducan, Sabina	Physikalisches Institut, University of Bern	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rizos, Juan L.	Institute of Astrophysics of Andalusia, CSIC, Granada, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tancredi, Gonzalo	Depto. Astronomia, Facultad de Ciencias, Montevideo, Uruguay	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Trigo-Rodríguez, Josep M.	Institute of Space Sciences (CSIC-IEEC), E-08193 Cerdanyola del Vallés (Barcelona), Carrer de Can Magrans, s/n, Catalonia, Spain	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Tsiganis, Kleomenis	Department of Physics, Section of Astrophysics, Astronomy and Mechanics, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Greece	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Ulamec, Stephan	Stephan.Ulamec (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-8856-4622	NICHT SPEZIFIZIERT
Yu, Yang	School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Yun, Zhang	Department of Climate and Space Sciences and Engineering, University of Michigan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Chabot, Nancy L.	Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD 20723, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Rivkin, Andrew S.	Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD 20723, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bagatin, A. Campo	Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Michel, Patrick	Observatoire de la Côte d'Azur, Nice	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

23 Juli 2025

Erschienen in:

The Planetary Science Journal

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.3847/PSJ/ade8eb

Herausgeber:

Herausgeber	Institution und/oder E-Mail-Adresse der Herausgeber	Herausgeber-ORCID-iD	ORCID Put Code
American Astronomical, Society	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT

Verlag:

Institute of Physics (IOP) Publishing

ISSN:

2632-3338

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

asteroids, asteroids dynamics, Ejecta, Astronomical simulations

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Raumfahrt

HGF - Programmthema:

Erforschung des Weltraums

DLR - Schwerpunkt:

Raumfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

R EW - Erforschung des Weltraums

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

R - Small Bodies Lander (Trojan, Phobos)

Standort:

Köln-Porz

Institute & Einrichtungen:

Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)

Hinterlegt von:

Herrmann, Astrid

Hinterlegt am:

04 Aug 2025 08:36

Letzte Änderung:

04 Aug 2025 08:36

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