Afgebeeld is een kunstenaarsconcept van NASA's Double Asteroid Redirection Test (DART) ruimtevaartuig. DART zou de eerste missie van NASA kunnen zijn om een ​​asteroïde-afbuigtechniek voor planetaire verdediging te demonstreren. NASA/JHUAPL

In de jaren 1990, planetaire wetenschappers begonnen zich ervan bewust te worden dat onze planeet een belangrijk doelwit zou kunnen worden in de kosmische schietgalerij. Er was een groeiend besef dat over geologische tijdschalen, De aarde wordt vrij vaak geraakt door grote asteroïden en kometen; echter, in tegenstelling tot de duidelijke kraters van de maan, De atmosfeer van de aarde is zeer efficiënt in het uithollen van het bewijs van enorme inslagen.

Wetenschappers hadden eerder de beruchte Chicxulub-krater, begraven onder het schiereiland Yucatán in Mexico, geïdentificeerd en verbonden met de Krijt-Tertiair (KT) grens - een rotsachtige laag die werd gecreëerd rond de tijd van een massale uitsterving die de dinosauriërs 66 miljoen jaar wegvaagde geleden. Tegelijkertijd, astronomen ontdekten steeds meer grote brokken ruimterots die rond onze zon zoomden. Het begon duidelijk te worden dat het geen kwestie van indien we worden opnieuw geraakt door een plunderende ruimterots, maar liever: wanneer .

Geïnspireerd door het besef dat asteroïden een bedreiging kunnen vormen, Andy Cheng begon na te denken over het worstcasescenario:als we een inkomende asteroïde zouden ontdekken, wat kunnen we doen om te voorkomen dat het de aarde raakt?

"De eerste 20 jaar dat we aan dit probleem werken, we moesten heel voorzichtig zijn. De reacties van mensen toen ze dit hoorden waren 'meen je het serieus?' We moesten de zogenaamde lachfactor overwinnen, maar dat zijn we nu voorbij, " zegt Chen, die werkt bij het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland.

De missie

Cheng bedacht een concept dat een kinetisch botslichaam gebruikt om een ​​asteroïde fysiek uit zijn koers te slaan. Kinetische impactors zijn in feite snel bewegende ruimtevaartuigen die hun kinetische energie gebruiken om tegen een asteroïde te botsen om de snelheid en/of richting van de ruimterots enigszins aan te passen. Er zijn geen kernkoppen in Hollywood-stijl nodig. Tot dusver, ze zijn alleen getest in computersimulaties, iets waar Cheng heel snel verandering in hoopt te brengen. Nutsvoorzieningen, hij leidt mede een NASA-missie die eindelijk zijn vroege werk zal testen als onderdeel van de Asteroid Impact and Deflection Assessment (AIDA) -missie.

Het AIDA-concept bestaat uit twee ruimtevaartuigen:de Double Asteroid Redirection Test (DART) en de Asteroid Impact Mission (AIM). NASA gaat DART ontwikkelen, en de European Space Agency (ESA) zal AIM ontwikkelen. In juni, NASA heeft DART goedgekeurd om de ontwerpfase in te gaan.

Wetenschappers zijn van plan deze afbuigtechniek op een enkele asteroïde te testen met behulp van twee ruimtevaartuigmissies:de ene is het botslichaam, terwijl de andere samenkomt bij het doel om de baanverandering (van de getroffen asteroïde) te meten, Cheng vertelt HowStuffWorks.

Hoewel DART nog niet volledig is gefinancierd, Cheng en zijn collega's hebben al een heel bijzonder doelwit geïdentificeerd. Een binaire asteroïde genaamd Didymos zal in 2022 zeer dicht langs de aarde vliegen, binnen een straal van 11 miljoen kilometer van onze planeet komen, dus hopen de onderzoekers dat beide AIDA-ruimtevaartuigen op tijd zullen worden gelanceerd om dit doel van de kans te ontmoeten.

Didymos bestaat uit twee asteroïden in een close orbitale dans. Het grotere onderdeel, Didymos A, meet ongeveer een halve mijl (780 meter) breed, en de kleinere asteroïde, Didymos B, is ongeveer 160 meter breed. Omdat Didymos B zo klein is, het wordt vaak "Didymoon, " en dat wordt het doelwit van DART.

"Deze binaire asteroïde Didymos komt heel dicht bij de aarde. We wisten in 2010 dat de nadering van Didymos naar de aarde in 2022 echt speciaal was ... Het is de dichtste nadering in vele decennia; dichtbij genoeg voor observaties op aarde door kleine telescopen en voor radar Het is een systeem dat al goed is waargenomen en waarvan bekend is dat het een binaire asteroïde is, " hij voegt toe.

Van nature, er zijn veiligheidsproblemen bij het raken van een asteroïde om te zien hoe zijn baan wordt gewijzigd. Stel dat het team van de missie een misrekening maakt en de baan van de asteroïde verandert. Zou het in de toekomst een bedreiging voor de aarde worden? Gelukkig, omdat Didymos een binaire asteroïde is, zelfs als DART de baan van Didymoon rond Didymon A aanzienlijk beïnvloedt, het zal geen bedreiging vormen voor de aarde. Didymoon is gewoon te klein om de baan van het hele binaire systeem aanzienlijk te veranderen.

"We veranderen de baan van [de binaire asteroïde] rond de zon niet in meetbare mate, ' zegt Chen.

Het onbekende

Astronomen hebben ook een goed idee van de chemische samenstelling van deze goed bestudeerde asteroïde. Het grote onbekende is hoe het materiaal van Didymoon is verpakt - een factor die de reactie van Didymoon enorm zal beïnvloeden als hij wordt geraakt door een snel rijdend ruimtevaartuig. Is het vast gesteente of een los opeengepakte klomp materiaal die bekend staat als een "puinhoop"?

Deze afbeelding van de asteroïde Eros toont zijn zwaartekrachttopografie. Volgens NASA, rode gebieden zijn "bergopwaarts" en blauwe gebieden zijn "bergafwaarts". Een bal die op een van de rode vlekken valt, probeert over het dichtstbijzijnde groene gebied naar het dichtstbijzijnde blauwe gebied te rollen. NASA/JPL/JHUAPL

"De inslag kan heel verschillend reageren, afhankelijk van waar de asteroïde van gemaakt is, " Cheng vervolgt. "Het is niet specifiek de chemische samenstelling, omdat we voor veel asteroïden denken dat we een basisidee hebben van wat hun chemische samenstelling is - op basis van hun spectra en het feit dat we twee missies hebben gehad."

NASA's lanceerde zijn NEAR-missie in 1996, een jaar rond de asteroïde Eros rond de aarde hebben doorgebracht. En de Japanse Hayabusa-missie bracht in 2010 fysiek een monster asteroïde materiaal terug van het oppervlak van asteroïde Itokawa. Uit deze missies en spectroscopische analyses van de asteroïde, astronomen zijn ervan overtuigd dat Didymos een siliciumachtige (of "S-type") asteroïde is. S-type asteroïden zijn steenachtige ruimterotsen en de tweede meest voorkomende asteroïden (na koolstofhoudende, of "C-type, " asteroïden) waarvan bekend is dat ze in ons zonnestelsel voorkomen, bevolken de binnenste asteroïdengordel tussen de banen van Mars en Jupiter. Maar om de "grondwaarheid" te krijgen over hoe effectief een kinetisch botslichaam dat op het oppervlak van een asteroïde botst, zal zijn om zijn baan fysiek te wijzigen, we moeten een missie als DART lanceren.

"Wat NIET bekend is in dit type asteroïde is hoe het materiaal is verpakt. Dus, zaken als de kracht en porositeit, factoren die een enorm verschil maken in reactie op een impact, "Cheng voegt eraan toe, maar hij is ervan overtuigd dat het botslichaam het niet zo hard zal raken dat de asteroïde uiteen zal vallen.

"We werken heel hard aan het berekenen van de impactreacties door computersimulatie ... maar de onzekerheid komt omdat wanneer we een hypervelocity-impact op een lichaam hebben, het creëert een krater; het spuwt kraterafval terug in de richting waarin je kwam, maar daarbij, die ejecta dragen veel momentum weg en er is een reactie, die de hoeveelheid doorbuiging op het lichaam kan veranderen - dat is het probleem en dat is een grote vraag."

De details

Cheng wijst erop dat de hoeveelheid momentum die van de asteroïde wordt verwijderd, meerdere malen groter kan zijn dan de hoeveelheid momentum die een kinetisch botslichaam naar de asteroïde zal dragen - en het komt allemaal neer op hoeveel materiaal (impactejecta) op dit moment de ruimte in wordt gestuwd van invloed. En aangezien DART Didymoon zal raken met een snelheid van ongeveer 6 kilometer per seconde (dat is negen keer de snelheid van een kogel!) en een botsingsenergie geven van "een paar ton TNT-equivalent, "De enige manier om te begrijpen hoe dit de beweging van een asteroïde in de ruimte beïnvloedt, is door het te testen.

Maar er zijn uitdagingen voordat DART zijn 2022-botsingsdatum kan halen. De ESA-component van de AIDA-missie is nog niet verder gekomen dan de conceptfase en, in december, fondsen werden omgeleid voor de ExoMars-missie van het ruimteagentschap. Dit is een van de redenen waarom Didymos als doelwit werd geselecteerd:de DART-missie kan nog steeds doorgaan zonder zijn AIM-ruimtevaartuigmaatje. Terwijl de binaire asteroïde de aarde dicht nadert, observatoria op de grond kunnen de effecten van het kinetische botslichaam op Didymoon observeren door zijn baan te timen. Natuurlijk, het is ideaal om een ​​ander ruimtevaartuig de inslag van dichtbij te laten observeren en wetenschappelijk onderzoek te doen naar de inslag, maar het zou niet het einde van de missie zijn als, zeggen, de ESA lanceert uiteindelijk AIM niet.

"Het ontkoppelen van de missies is het geheim (tot missiesucces), ' merkt Chen op.

Zesenzestig miljoen jaar geleden, de dinosauriërs hadden geen ruimteprogramma dat een inkomende asteroïde- of komeetdreiging kon detecteren en afbuigen. Mocht iets zo groot als het object dat Chicxulub heeft gemaakt nu onze planeet bereiken, de fall-out zou een existentiële bedreiging kunnen vormen voor de mensheid en zou ongetwijfeld de beschaving zoals wij die kennen vernietigen. Impactbeperkende strategieën testen, zoals de DART-missie voorstelt te doen, zou de mensheid als geheel ten goede kunnen komen.

Dat is nu interessant

Wetenschappers denken dat het object dat de Chicxulub-krater creëerde en waarschijnlijk de massale uitstervingsgebeurtenis 66 miljoen jaar geleden veroorzaakte, een asteroïde was van 10-15 kilometer breed. Ondertussen heeft NASA berekend dat een asteroïde van slechts ongeveer 1 kilometer breed genoeg is om een ​​wereldwijde catastrofe te veroorzaken.