NASA zamierza uderzyć sondą kosmiczną w asteroidę. Sprawy mogą stać się chaotyczne.

NASA/Johns Hopkins APL

Dinozaury nie miały programu kosmicznego, więc kiedy asteroida zmierzała w kierunku Ziemi 65 milionów lat temu z ich imieniem, nie miały żadnego ostrzeżenia ani możliwości obrony. Wiemy, jak to się skończyło.

Ludzie, co zrozumiałe, chcą uniknąć tego samego losu. Jeszcze w tym roku NASA rozpocznie misję, aby przećwiczyć, w jaki sposób możemy odbić przyszłą asteroidę naziemną. ten Test przekierowania podwójnej asteroidy (DART) ma zostać uruchomiony już 24 listopada (lub dopiero w lutym 2022 ) i zajmie rok, aby osiągnąć swój cel: Dimorphos, asteroidę wielkości stadionu, która krąży wokół znacznie większej asteroidy zwanej Didymos.

Plan zakłada uderzenie w Dimorphos z prędkością 6,5 kilometra na sekundę za pomocą statku kosmicznego DART wielkości samochodu, który waży około jednej trzeciej tony, zmieniając swoją prawie 12-godzinną orbitę wokół Didymos o kilka minut. Przybywająca pięć lat później misja Europejskiej Agencji Kosmicznej o nazwie Hera sprawdzi, czy misja zadziałała. Uderzenie będzie miało tylko niewielki wpływ na orbitę, ale powinno to wystarczyć, aby w przyszłości odbić asteroidę z ziemskiej ścieżki – o ile uderzymy w nią z odpowiednim wyprzedzeniem. Robimy to, aby móc zapobiec naprawdę katastrofalnej katastrofie naturalnej, mówi Tom Statler, naukowiec programu DART w siedzibie NASA w Waszyngtonie.

Potencjalne zmiany orbity Dimorphos zostały dobrze zbadane. Ale do tej pory nie wiedzieliśmy zbyt wiele o tym, co stanie się z samym Dimorphos po uderzeniu. Papier opublikowane w czasopiśmie Icarus dokumentuje pierwsze symulacje, aby się dowiedzieć.

Powiązana historia

Ten statek kosmiczny jest przygotowywany do jednokierunkowej misji odbicia asteroidy Czy uderzenie w kosmiczną skałę z prędkością 15 000 mil na godzinę może zapobiec jej uderzeniu w Ziemię? Misja DART ma się dowiedzieć.

Kierowani przez Harrisona Agrusę z University of Maryland naukowcy modelowali, jak bardzo DART może zmienić obrót lub rotację Dimorphos, obliczając, w jaki sposób pęd uderzenia zmieni obrót, nachylenie i odchylenie asteroidy. Wyniki mogą być dramatyczne. Może zacząć się walić i wejść w stan chaosu, mówi Agrusa. To była naprawdę spora niespodzianka.

Nieoczekiwane kręcenie stwarza ciekawe wyzwania. Zwiększy to trudność lądowania na asteroidzie, którą ESA ma nadzieję spróbować za pomocą dwóch małych statków kosmicznych podczas misji Hera. Może to również sprawić, że przyszłe próby odchylenia asteroidy naziemnej będą bardziej skomplikowane, ponieważ każdy obrót może wpłynąć na ścieżkę asteroidy w przestrzeni.

Kiedy DART uderza w Dimorphos, energia uderzenia będzie porównywalna z wybuchem trzech ton TNT, wysyłając tysiące kawałków gruzu wyrzucanie w kosmos . Statler opisuje to jako wózek golfowy poruszający się z prędkością 15 000 mil na godzinę, rozbijający się o bok stadionu piłkarskiego. Siła uderzenia nie spowoduje żadnych natychmiastowych zmian w obrocie Dimorphosa, ale według Agrusy i jego zespołu w ciągu kilku dni wszystko zaczną się zmieniać.

Wkrótce Dimorphos zacznie się lekko chwiać. To chwianie będzie rosło i rosło, gdy pęd zderzenia wytrąca rotację Dimorphos z równowagi, bez tarcia w próżni kosmicznej, które by go spowolniło. Dimorphos może zacząć kręcić się w jedną i drugą stronę. Może zacząć się obracać wzdłuż swojej długiej osi, jak rożna. Dla obserwatora na Didymosie patrzącego w niebo, ten pozornie stateczny satelita przyjmie nową formę – zacznie szaleńczo kołysać się w przód iw tył, a jego wcześniej ukryte boki będą teraz widoczne.

W ciągu kilku tygodni Dimorphos może obracać się tak bardzo, że wchodzi w stan chaotycznego przewracania się, w którym wiruje w niekontrolowany sposób wokół swoich osi. W bardziej ekstremalnych scenariuszach blokada pływowa z Didymos może się całkowicie zerwać, a Dimorphos może zacząć przewracać głowę, mówi Agrusa.

To, co się wydarzy, będzie zależeć od kilku rzeczy. Kształt Dimorphos będzie odgrywał ważną rolę – jeśli jest bardziej wydłużony, a nie kulisty, będzie się obracał bardziej chaotycznie. Dotychczasowe obserwacje radarowe sugerują, że jest on wydłużony, ale nie dowiemy się dopiero na kilka godzin przed trafieniem DART, kiedy uzyska pierwsze widoki swojego małego celu.

Miejsce uderzenia również będzie odgrywać pewną rolę. DART będzie dążyć do centrum Dimorphos, celem jest przyłożenie jak największej siły, aby zmienić jego orbitę, ale im bardziej jest od centrum, tym bardziej chaotyczny będzie wynikowy obrót. Jednak w większości scenariuszy Dimorphos powinien dramatycznie kołysać się w przód iw tył lub przewracać się w wielu kierunkach w ciągu kilku tygodni.

Kiedy misja ESA Hera przybywa pięć lat później, scena może być dość dramatyczna, a Dimorphos wiruje dziko na orbicie wokół Didymos w wyniku wpływu ludzkości. Prawdopodobnie miną dziesięciolecia, a nawet wieki, zanim grawitacyjne holowanie Didymosa przywróci Dimorphos do pierwotnego, przypuszczalnie zablokowanego stanu. Prawdopodobieństwo, że Hera może znaleźć Dimorphosa w chaotycznym stanie upadania, jest naprawdę interesująca i naprawdę ekscytująca, mówi Statler.

Przybycie Hery będzie jedynym sposobem, w jaki będziemy wiedzieć na pewno, co stało się z obrotem Dimorphos, ponieważ DART zostanie zniszczony przez uderzenie, a Dimorphos jest zbyt mały, aby można go było szczegółowo zobaczyć z Ziemi. Mały włoski satelita o nazwie LICIACube zostanie rozmieszczony przed uderzeniem i będzie robił zdjęcia podczas wydarzenia, gdy przelatuje obok, ale będzie to robić tylko przez kilka minut – nie wystarczająco długo, aby zobaczyć, jak chwianie się chwyta.

Hera planuje również rozmieszczenie dwóch mniejszych satelitów, które będą próbowały wylądować na powierzchni Dimorphos. Oczekuje się, że ruch przewracania się nie przeszkodzi w tych wysiłkach, ale może je utrudnić. Bez odpowiedniego zaplanowania chaotycznej rotacji, dwa małe pojazdy mogą podskakiwać i nie kończyć dokładnie tam, gdzie chcą naukowcy. Lądowanie na tak małym ciele i tak jest trudne, mówi Patrick Michel z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS), jeden z kierowników misji w sprawie Hery i współautor artykułu Agrusy. Ale [to] nie ułatwia tego.

Oczekuje się, że upadający ruch Dimorphos nie wpłynie na próbę generalną DART na jeden dzień ratowania Ziemi, ani nie będzie stanowić żadnego zagrożenia dla nas na planecie, ale z tego wydarzenia mogą pochodzić pewne naukowo przydatne informacje. Stan wirowania asteroid może wpływać na inne właściwości, takie jak ilość odbijanego światła słonecznego, co może mieć wpływ na ich trajektorie – być może należy wziąć pod uwagę przyszłą misję odbijania asteroid. To nie jest tak proste, jak zderzenie statku kosmicznego z asteroidą, mówi astronom Paul Wiegert z University of Western Ontario. Musisz zrozumieć wiele fizyki.

Obserwowanie tego systemu przez lata, dekady, a nawet stulecia da nam również bezprecedensową możliwość zobaczenia, jak ewoluuje układ podwójny asteroid po takim uderzeniu. Sama Hera może dać nam wskazówkę, jak silny jest efekt pływowy w przywracaniu układu do normalnego stanu, pomagając nam zrozumieć związek grawitacyjny między dwiema asteroidami, takimi jak te.

Niedługo zobaczymy, co się stanie, gdy uderzymy wózkiem golfowym w stadion. Wyniki mogą być, no cóż, dość chaotyczne. To bardzo fajne, mówi Federica Spoto, która bada dynamikę asteroid w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Massachusetts. Naprawdę modyfikujemy system.

ukryć