W listopadzie 2021 r. sonda kosmiczna Double Asteroid Redirection Test (DART) NASA wystartowała w kosmos na rakiecie SpaceX Falcon 9 z bazy sił kosmicznych Vandenberg w Kalifornii, z misją przechwycenia i zmiany orbity asteroidy .
Jak szczegółowo opisuje ten artykuł na stronie Space.com, gdzieś we wrześniu lub październiku 2022 r., kiedy DART znajduje się około 6,8 miliona mil (11 milionów kilometrów) od naszej planety, ważący 1200 funtów (544 kilogramy) statek kosmiczny o wartości 325 milionów dolarów osiągnie swój cel – Dimorphos , mała asteroida, która krąży wokół drugiego, większego kawałka kosmicznej skały, Didymos , porusza się po eliptycznej orbicie wokół Słońca .
Chociaż Dimorphos nie uderzy w Ziemię, stanowi ładny, bezpieczny cel do testowania technologii, która pewnego dnia może pomóc chronić Ziemię przed katastrofalnym zderzeniem z zabójczą asteroidą , taką jak ta, która zgładziła dinozaury i 75 procent. życia roślinnego i zwierzęcego 66 milionów lat temu.
Kiedy dotrze do Dimorphos, DART uderzy w kosmiczną skałę z prędkością około 6,6 km (4,1 mil) na sekundę, miejmy nadzieję, że da asteroidzie wystarczająco dużo wstrząsu, aby zmienić jej orbitę wokół partnera, tylko nieznacznie, ale wystarczająco, aby zmiana można obserwować przez teleskopy na Ziemi, według strony internetowej NASA.
„DART jest testem skuteczności techniki impaktora kinetycznego do zmiany orbity asteroidy oraz technologii statku kosmicznego wykorzystywanej do dostarczenia impaktora kinetycznego do docelowej asteroidy” – wyjaśnia w e-mailu Lindley Johnson , oficer obrony planetarnej NASA.
Oto pięć rzeczy, które powinieneś wiedzieć o DART.
1. Zderzenie statku kosmicznego w asteroidę może wydawać się łatwe, ale nie jest
„Dimorphos to najmniejszy obiekt, który kiedykolwiek był celem misji, a my zbliżamy się bardzo szybko z potrzebą wpływu przy pierwszej próbie, nie znając podstawowych rzeczy, takich jak kształt lub dokładny rozmiar Dimorphos”, wyjaśnia Andy Rivkin , DART współprowadzący badania z Laboratorium Fizyki Stosowanej Johnsa Hopkinsa , które kieruje projektem dla NASA. „Od centrum Didymos do centrum Dimorphos jest około 3600 stóp (1100 metrów) i prawdopodobnie jest to mniej niż 600 metrów od powierzchni jednego do powierzchni drugiego. panienko, a nie chcemy uderzyć Didymosa.
Co gorsza, statek kosmiczny musi wyprzedzić ten cel z tak dużą prędkością, że margines błędu jest bardzo mały – „dosłownie w mgnieniu oka” – mówi Tom Statler , naukowiec zajmujący się programem DART . Aby osiągnąć niezbędną precyzję, statek kosmiczny będzie kierowany przez SMART Nav , całkowicie zautomatyzowany system nawigacji, który nie wymaga udziału człowieka. Sonda będzie również wykorzystywać kamerę Didymos Reconnaissance & Asteroid do instrumentu obrazowania OpNav , znanego również jako DRACO, aby zobaczyć, dokąd zmierza. „Kamera DRACO będzie w stanie zobaczyć Dimorphos i odróżnić go od Didymosa dopiero w ciągu ostatniej godziny przed uderzeniem” – mówi Statler.
Ale to wszystko dobrze, bo tego rodzaju technologia może się kiedyś przydać. „Jeśli kiedykolwiek będziemy musieli przeprowadzić uderzenie kinetyczne, aby zapobiec katastrofie naturalnej, być może będziemy musieli zrobić to dość daleko od Ziemi, co sprawi, że autonomiczne sterowanie przez statek kosmiczny będzie absolutnie niezbędne” – mówi Statler. „Dlatego chcemy zademonstrować i zweryfikować tę technologię za pomocą DART”.
2. Naukowcy tak naprawdę nie wiedzą, co się stanie, gdy DART uderzy w asteroidę
„Sama asteroida jest najtrudniejsza do przewidzenia. Wiemy, jaki to typ widmowy obiektu, co oznacza, że mamy dość dobre pojęcie o rodzaju materiału, z którego jest wykonana” – wyjaśnia Cristina A. Thomas , adiunkt w wydział Astronomii i Nauk Planetarnych na Uniwersytecie Północnej Arizony, który spędził lata badając Dimorphos i będzie nadal go monitorował po uderzeniu.
„Didymos jest podobny do tego, co nazywamy zwykłym meteorytem chondrytowym. Jest skalisty, ale nie metaliczny. To daje nam dobry punkt wyjścia do myślenia. Nie wiemy, czy Dimorphos to solidny obiekt, czy też jest to kupa gruzu… wiele mniejszych rzeczy utrzymywanych razem przez grawitację. Zmieni to samo uderzenie i ilość materiału wyrzuconego z krateru. Ten materiał, zwany wyrzutem, ma swój własny pęd, który zapewnia dodatkową energię do odchylenia. Ten współczynnik wzmocnienia jest znany jako „ beta”.
„Niepewność wartości beta daje nam niepewność, jak bardzo przewidujemy zmianę orbity” – kontynuuje Thomas. „Dimorphos ma obecnie okres orbitalny wokół Didymos wynoszący około 11 godzin i 55 minut. Przewidujemy zmianę tego okresu orbitalnego o co najmniej 10 minut. To może wydawać się niewiele, ale gdybyśmy próbowali odbić coś od Ziemi, zmiana nie musiałby być duży, zwłaszcza jeśli zrobimy to z dużym wyprzedzeniem.”
3. DART to pierwsza próba dostosowania kosmosu przez ludzi
DART to wczesny krok w ochronie ludzkiego życia przed zniszczeniem przez kosmiczną skałę, ale zmienia też stosunek ludzkości do kosmosu. Do tego momentu kosmos był czymś, co obserwujemy z daleka i od czasu do czasu wysyłamy odważne dusze na krótkie wizyty. Ale teraz stanie się czymś, przy czym ludzie będą mogli majstrować, tak jak zmieniliśmy naszą własną planetę.
„Być może najważniejsze jest to, że DART będzie pierwszą próbą ludzkości celowej zmiany orbity ciała Układu Słonecznego”, Martin Elvis , astrofizyk z Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian i autor książki „ Asteroidy: jak miłość” z 2021 r. Strach i chciwość zdeterminują naszą przyszłość w kosmosie ” – wyjaśnia w e-mailu.
„Ilość, w jakiej zmienimy prędkość orbitalną Dimorphos, księżyca asteroidy bliskiej Ziemi Didymos, wyniesie tylko mniej niż tempo ślimaka (dosłownie) — 4,6 stopy (1,4 metra) na godzinę” – mówi Elvis. „Ale to nie jest zero. Architektura Układu Słonecznego zostanie subtelnie zmieniona”. Mówi, że chociaż nie ma to bezpośredniego znaczenia, jest symboliczne. „Są tacy, którzy będą podekscytowani tym wyjściem z ludzkości. Są inni, którzy powiedzą: „Nie znowu. Czy musimy powtarzać nasze błędy środowiskowe, tylko teraz na znacznie większą skalę?”
4. Nawet mała asteroida może wyrządzić wiele szkód, jeśli uderzy w Ziemię
Dimorphos może wyglądać mizernie w porównaniu z masywną asteroidą, która zgładziła dinozaury, której rozmiar oszacowano na około 6 mil (10 kilometrów) średnicy. Ale nawet mała asteroida może wyrządzić poważne szkody, jeśli uderzy w Ziemię. Johnson zauważa, że jest trzy razy większy i prawdopodobnie pięć razy większy od asteroidy, która utworzyła krater Barringer we wschodniej Arizonie jakieś 50 000 lat temu.
„Uderzyłby z szacowaną energią około 10 megaton TNT – większą niż jakakolwiek bomba jądrowa – i stworzyłby krater o średnicy kilku mil i głębokości 0,4 km” – zauważa Johnson. „Efekty wybuchu mogą rozciągać się na 150 mil (241 kilometrów) we wszystkich kierunkach od miejsca uderzenia”. Perspektywa takiej katastrofy sprawia, że można sobie wyobrazić, że jakaś misja obrony asteroid w przyszłości będzie musiała wycelować w obiekt wielkości Dimorphos.
5. DART może wpłynąć na przyszłe statki kosmiczne ratujące Ziemię
Jeśli DART zadziała zgodnie z planem, „potwierdzi zarówno technikę impaktora kinetycznego do celów obrony planety, jak i to, że obecna technologia umożliwi nam wykonanie odchylenia” – wyjaśnia Johnson. Ale to nie znaczy, że NASA będzie się spieszyć, aby zbudować statek kosmiczny, który może wykonać ten sam wyczyn i przygotować go do startu przy pierwszym spojrzeniu na asteroidę, która może uderzyć w Ziemię.
„Znaczące uderzenie asteroidy to niezwykle rzadka katastrofa naturalna, a to, jakie techniki można zastosować do odwrócenia wykrytej z wyprzedzeniem, zależałoby bardzo od scenariusza, zwłaszcza od tego, ile lat wcześniej została odkryta” – mówi Johnson. „Mogą minąć dziesięciolecia, zanim zostanie odkryty kolejny duży impaktor, a program obrony planetarnej z tego czasu w przyszłości może chcieć wykorzystać bardziej zaawansowaną technologię, która prawdopodobnie będzie dostępna do tego czasu”.
Z drugiej strony „to, w jaki sposób DART wypada w porównaniu z tym, co może zostać wykorzystane w rzeczywistej sytuacji awaryjnej, będzie częściowo zależeć od przebiegu eksperymentu” – mówi Rivkin. Ten przyszły obrońca planety „nie może się strasznie różnić” od projektu DART.
Teraz to jest interesujące
Według tego wpisu na blogu NASA , DART jest wycelowany w Dimorphos, ponieważ zmianę jego wolnej orbity wokół Didymos można zaobserwować znacznie łatwiej niż zmianę orbity asteroidy wokół Słońca .
