Uderzymy statkiem kosmicznym w asteroidę, aby spróbować ją odbić

Schemat misji DART pokazuje wpływ na księżyc asteroidy (65803) Didymos Laboratorium Fizyki Stosowanej NASA/Johnsa Hopkinsa; Edytowane przez panią Tech

Asteroida unosząca się na Ziemi nie musiałaby być ogromna, aby stanowić problem. Nawet coś o średnicy zaledwie kilkuset stóp może spowodować rozległe zniszczenia, jeśli uderzy w miasto lub miasto.

W przypadku obiektów, które możemy śledzić (i wiele przemykają, nie zdając sobie z tego sprawy do późna), naukowcy szacują ich trajektorie i obliczają prawdopodobieństwo kolizji. Jak dotąd mieliśmy szczęście, bo nie mieliśmy jeszcze do czynienia ze scenariuszem, w którym kosmiczna skała znajduje się na kursie awaryjnym na Ziemię . Gdyby ktoś był, my móc mieć szansę na skierowanie go na bezpieczniejszą ścieżkę – ale nigdy wcześniej nie próbowaliśmy czegoś takiego.

To się wkrótce zmieni. Tylko w zeszłym tygodniu w Rzymie spotkało się ponad 130 naukowców wymieszać więcej szczegółów o nieformalnej współpracy między NASA a Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) o nazwie AIDA, co jest skrótem od oceny uderzenia i odchylenia asteroidy. AIDA odnosi się do pary misji mających na celu uderzenie statku kosmicznego w asteroidę bliską Ziemi, a następnie zbadanie wpływu, aby zobaczyć, jak wykonalne może być dla ludzi wypchnięcie asteroidy z jej trajektorii, jeśli kiedykolwiek zajdzie taka potrzeba.

Dziś jesteśmy pierwszymi ludźmi w historii, którzy dysponują technologią, która może potencjalnie odeprzeć asteroidę przed uderzeniem w Ziemię, mówi Ian Carnelli z ESA. Kluczowym pytaniem, na które należy odpowiedzieć, jest to, czy technologie i modele, które posiadamy, są wystarczająco dobre, aby faktycznie działać? Zanim zaczniesz prowadzić samochód, musisz mieć polisę ubezpieczeniową. Cóż, AIDA to polisa ubezpieczeniowa planety Ziemia.

Rozpoczyna się testem podwójnego przekierowania asteroid NASA (DART). Półtonowy kawałek metalu zostanie wystrzelony w lipcu 2021 r. i poleci w stronę 65803 Didymos, podwójnej asteroidy (składającej się z jednej dużej asteroidy krążącej wokół mniejszego księżyca). Po 16 miesiącach DART dotrze do Didymos i zderzy się z księżycem z prędkością ponad 14 700 mil na godzinę.

Zderzenie powinno wystarczyć, aby zmienić orbitę i prędkość księżyca wokół głównego ciała o ułamek procenta – niewielką ilość, ale mimo to mierzalną za pomocą ziemskich teleskopów. Produkowany we Włoszech satelita o nazwie LICIACube oddzieli się od DART tuż przed uderzeniem i wykona bezpośrednie zdjęcia kolizji. Jeśli to zadziała, będzie to pierwszy raz w historii, kiedy ludzie fizycznie zmienią trajektorię orbity obiektu w przestrzeni kosmicznej.

DART będzie również testować parę nowatorskich technologii lotów kosmicznych. Pierwszym z nich jest nowy solarny system napędowy, nazwany NASA Evolutionary Xenon Thruster-Commercial (NEXT-C). Opiera się na systemie użytym po raz pierwszy w misji Dawn wystrzelonej ponad dekadę temu w celu zbadania protoplanet Vesta i Ceres. Drugi to Autonomiczna Nawigacja w Czasie Rzeczywistym (SMART Nav), nowy algorytm naprowadzania statków kosmicznych i sterowania nawigacją. SMART Nav będzie odpowiedzialny za celowanie DART w księżyc.

Jednym z głównych wyzwań DART jest niezawodne namierzenie małego księżyca oddalonego o 6,8 miliona mil od Ziemi i jego bezpośrednie uderzenie – mówi Nancy Chabot, planetolożka z Johns Hopkins University, która jest kierownikiem ds. koordynacji DART. Około godziny przed uderzeniem SMART Nav zidentyfikuje właściwą asteroidę z tych dwóch, a następnie skieruje w jej stronę statek kosmiczny.

Tymczasem jest Hera — dziecko ESA we współpracy z AIDA. Hera pojawi się dopiero w 2023 roku, a do Didymos dotrze dopiero pięć lat później.

Hera zawiera dwa satelity-sześciany z własnymi systemami napędowymi, z których jeden będzie próbował wylądować na Didymos. Statek kosmiczny użyje kamery, lidaru i kamery termowizyjnej, aby wykonać więcej obserwacji kształtu krateru uderzeniowego i ocenić, co stało się z asteroidą po próbie odchylenia przez DART. Podobnie jak DART, Hera wykorzystuje autonomiczny system nawigacji — w tym przypadku do niezależnej oceny, które części asteroidy warto zobrazować i zbadać, a także dowiedzieć się, jak dostać się do tych obszarów.

Nic z tego nie byłoby możliwe, gdyby Didymos nie sprawdził jednoznacznie mnóstwa pudełek. Nie znajduje się na ścieżce kolizji z Ziemią, a zatem nie stanowi obecnego zagrożenia dla planety, ale jego binarny charakter umożliwia demonstrację impaktora kinetycznego DART, mówi Chabot. Ponieważ księżyc już krąży po orbicie inne obiekt, mamy bardziej kontrolowany scenariusz, z którego można zmierzyć, jak bardzo wpływ DART wpływa na orbitę księżyca. Co więcej, ta orbita, przechodząca zarówno przed, jak i za głównym ciałem, daje również ziemskim teleskopom naziemnym możliwość zbadania wpływu z najlepszej perspektywy.

NASA, ESA i ich partnerzy robią postępy. Zarówno Carnelli, jak i Chabot uważają, że warsztaty okazały się wielkim sukcesem, zwłaszcza jeśli chodzi o wyzwania nawigacyjne i opracowanie strategii umożliwiającej Hera zobrazowanie krateru DART (który obecnie uważamy, że może być znacznie większy niż sugerowały poprzednie szacunki).

Obrona planetarna jest tak naprawdę przedsięwzięciem ogólnoświatowym, mówi Carnelli. Poza samą technologią i nauką, AIDA jest również naprawdę dobrym eksperymentem pod względem współpracy między naukowcami i agencjami na całym świecie. Tego rodzaju rzeczy byłyby potrzebne, gdyby asteroida znajdowała się na kursie kolizyjnym z Ziemią.

ukryć