In een woensdag gepubliceerd onderzoek NASA-onderzoekers gebruikten nauwkeurige trackinggegevens van Origins van het bureau, Spectrale interpretatie, Bronidentificatie, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx) ruimtevaartuig om de bewegingen van de potentieel gevaarlijke asteroïde Bennu door het jaar 2300 beter te begrijpen, de onzekerheden met betrekking tot zijn toekomstige baan aanzienlijk verminderen, en het verbeteren van het vermogen van wetenschappers om de totale impactwaarschijnlijkheid te bepalen en banen van andere asteroïden te voorspellen.

De studie, getiteld "Ephemeris and hazard assessment for near-earth asteroïde (101955) Bennu gebaseerd op OSIRIS-REx-gegevens, " werd gepubliceerd in het tijdschrift Icarus .

"NASA's planetaire verdedigingsmissie is het vinden en volgen van asteroïden en kometen die in de buurt van de aarde kunnen komen en een gevaar kunnen vormen voor onze planeet, " zei Kelly Snel, programmamanager voor het Near-Earth Object Observations Program op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "We voeren dit streven uit door voortdurende astronomische onderzoeken die gegevens verzamelen om voorheen onbekende objecten te ontdekken en onze orbitale modellen voor hen te verfijnen. De OSIRIS-REx-missie heeft een buitengewone kans geboden om deze modellen te verfijnen en te testen, ons helpt beter te voorspellen waar Bennu zal zijn wanneer het over meer dan een eeuw de aarde dicht nadert."

in 2135, asteroïde Bennu zal dicht bij de aarde komen. Hoewel het nabije-aarde-object op dat moment geen gevaar zal vormen voor onze planeet, wetenschappers moeten Bennu's exacte baan tijdens die ontmoeting begrijpen om te kunnen voorspellen hoe de zwaartekracht van de aarde het pad van de asteroïde rond de zon zal veranderen - en het gevaar van een inslag op de aarde zal beïnvloeden.

Met behulp van NASA's Deep Space Network en ultramoderne computermodellen, wetenschappers waren in staat om de onzekerheden in de baan van Bennu aanzienlijk te verkleinen, het bepalen van de totale impactkans door het jaar 2300 is ongeveer 1 op 1, 750 (of 0,057%). De onderzoekers waren ook in staat om 24 september te identificeren, 2182, als de belangrijkste enkele datum in termen van een mogelijke impact, met een impactkans van 1 op 2, 700 (of ongeveer 0,037%).

Hoewel de kans dat het de aarde raakt erg klein is, Bennu blijft een van de twee gevaarlijkste bekende asteroïden in ons zonnestelsel, samen met een andere asteroïde genaamd 1950 DA.

Voordat we Bennu op 10 mei verlaten, 2021, OSIRIS-REx bracht meer dan twee jaar door in de nabijheid van de asteroïde, het verzamelen van informatie over de grootte (het is ongeveer een derde van een mijl, of 500 meter, breed), vorm, massa, en compositie, terwijl hij zijn spin en orbitale baan bewaakt. Het ruimtevaartuig schepte ook een monster van steen en stof van het oppervlak van de asteroïde, die het op 24 september aan de aarde zal leveren, 2023, voor verder wetenschappelijk onderzoek.

"De OSIRIS-REx-gegevens geven ons zoveel nauwkeurigere informatie, we kunnen de limieten van onze modellen testen en het toekomstige traject van Bennu met een zeer hoge mate van zekerheid berekenen tot 2135, " zei studieleider Davide Farnocchia, van het Center for Near Earth Object Studies (CNEOS), die wordt beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "We hebben nog nooit het traject van een asteroïde met deze precisie gemodelleerd."

Zwaartekracht sleutelgaten

De precisiemetingen op Bennu helpen om beter te bepalen hoe de baan van de asteroïde in de loop van de tijd zal evolueren en of deze tijdens zijn nadering in 2135 door een "zwaartekrachtsleutelgat" zal gaan. Deze sleutelgaten zijn gebieden in de ruimte die Bennu op weg zouden zetten naar een toekomstige botsing met de aarde als de asteroïde er op bepaalde tijden doorheen zou gaan. vanwege het effect van de zwaartekracht van de aarde.

Om precies te berekenen waar de asteroïde zal zijn tijdens zijn nadering in 2135 - en of hij door een zwaartekrachtsleutelgat zou kunnen gaan - evalueerden Farnocchia en zijn team verschillende soorten kleine krachten die de asteroïde kunnen beïnvloeden terwijl deze om de zon draait. Zelfs de kleinste kracht kan zijn baan in de loop van de tijd aanzienlijk doen afwijken, waardoor het door een sleutelgat gaat of volledig mist.

Onder die krachten de warmte van de zon speelt een cruciale rol. Terwijl een asteroïde rond de zon reist, zonlicht verwarmt zijn dagzijde. Omdat de asteroïde draait, het verwarmde oppervlak zal wegdraaien en afkoelen wanneer het de nachtzijde binnenkomt. Als het afkoelt, het oppervlak geeft infrarode energie af, die een kleine hoeveelheid stuwkracht op de asteroïde genereert - een fenomeen dat het Yarkovsky-effect wordt genoemd. In korte tijdspannes, deze stuwkracht is minuscuul, maar gedurende lange perioden, het effect op de positie van de asteroïde wordt groter en kan een belangrijke rol spelen bij het veranderen van het pad van een asteroïde.

"Het Yarkovsky-effect zal inwerken op alle asteroïden van elke grootte, en hoewel het voor een klein deel van de asteroïdepopulatie van ver is gemeten, OSIRIS-REx gaf ons de eerste mogelijkheid om het in detail te meten terwijl Bennu rond de zon reisde, " zei Steve Chesley, senior onderzoeker bij JPL en medeonderzoeker. "Het effect op Bennu is gelijk aan het gewicht van drie druiven die constant op de asteroïde inwerken - klein, Ja, maar belangrijk bij het bepalen van Bennu's toekomstige impactkansen in de komende decennia en eeuwen."

Het team hield ook rekening met vele andere storende krachten, inclusief de zwaartekracht van de zon, de planeten, hun manen, en meer dan 300 andere asteroïden, de weerstand veroorzaakt door interplanetair stof, de druk van de zonnewind, en Bennu's deeltjesejectiegebeurtenissen. De onderzoekers evalueerden zelfs de kracht die OSIRIS-REx uitoefende bij het uitvoeren van zijn Touch-And-Go (TAG) monsterverzamelingsevenement op 20 oktober, 2020, om te zien of het de baan van Bennu enigszins heeft veranderd, uiteindelijk bevestigde eerdere schattingen dat de TAG-gebeurtenis een verwaarloosbaar effect had.

"De kracht die tijdens het TAG-evenement op Bennu's oppervlak werd uitgeoefend, was klein, zelfs in vergelijking met de effecten van andere beschouwde kleine krachten, " zei Rich Burns, OSIRIS-REx projectmanager bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "TAG veranderde niets aan de waarschijnlijkheid van Bennu om de aarde te beïnvloeden."

Klein risico, enorme winst

Hoewel een impactkans van 0,057% tot het jaar 2300 en een impactkans van 0,037% op 24 september, 2182, zijn laag, deze studie benadrukt de cruciale rol die OSIRIS-REx-operaties speelden bij het nauwkeurig karakteriseren van Bennu's baan.

"De orbitale gegevens van deze missie hielpen ons om Bennu's impactkansen in de komende paar eeuwen en ons algemene begrip van potentieel gevaarlijke asteroïden beter te waarderen - een ongelooflijk resultaat, " zei Dante Lauretta, OSIRIS-REx hoofdonderzoeker en professor aan de Universiteit van Arizona. "Het ruimtevaartuig keert nu terug naar huis, met een kostbaar monster van dit fascinerende oude object dat ons niet alleen zal helpen de geschiedenis van het zonnestelsel beter te begrijpen, maar ook de rol van zonlicht bij het veranderen van Bennu's baan, aangezien we de thermische eigenschappen van de asteroïde op ongekende schaal zullen meten in laboratoria op aarde."

Meer over OSIRIS-REx

Goddard biedt algemeen missiebeheer, systems engineering en de veiligheids- en missieborging voor OSIRIS-REx. Lauretta is de hoofdonderzoeker, en de Universiteit van Arizona leidt ook het wetenschappelijke team en de wetenschappelijke observatieplanning en gegevensverwerking van de missie. Lockheed Martin Space Systems in Denver bouwde het ruimtevaartuig en verzorgt de vliegoperaties. Goddard en KinetX Aerospace in Tempe, Arizona is verantwoordelijk voor het navigeren door het ruimtevaartuig OSIRIS-REx. OSIRIS-REx is de derde missie in het New Frontiers-programma van NASA. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, beheert het New Frontiers-programma van het bureau voor het directoraat Wetenschapsmissies van het bureau in Washington.