Pols d'estels

Doncs sí, podem estar contents. Els enginyers espacials són capaços de canviar el moviment d’un asteroide com s’acaba de demostrar després de l’impacte de la sonda DART contra Dimorphos. Aquesta ha estat la primera demostració a escala real de la tecnologia de desviació d’un asteroide dins del programa de defensa planetària que s’ha de posar en marxa ben aviat per protegir la civilització humana dels perills de l’espai. Dels perills terrestres causats per nosaltres ja ho mirem un altre dia.

El passat 27 de setembre DART xocà a uns 6 km/s contra Dimorphos, un petit cos tipus pila de runes en òrbita al voltant d’un asteroide més gros, Didymos. L’objectiu era tractar de modificar-li els paràmetres orbitals per tal de reduir el seu període orbital. Donat que l’impacte va ser en la direcció del moviment de l’asteroide, DART el va frenar una mica i, per tant, la velocitat va minvar i amb ella l’energia orbital. I si l’energia es redueix, l’òrbita al voltant del cos principal s’havia de fer més estreta. O dit d’altra manera, el període orbital s’havia de fer més curt.

La NASA afirmava que els efectes del xoc no se sabrien fins d’ací a uns mesos però els fets s’han accelerat i diversos observatoris en terra ja han confirmat l’escurçament del temps en que Dimorphos gira al voltant de Didymos.

El període orbital original de Dimorphos al voltant de Didymos era de 11 h i 55 minuts. Ara, observant la baixada de brillantor quan un asteroide passa per davant de l’altre s’ha pogut mesurar amb gran precisió el nou període orbital, d’11 h i 23 minuts. Per tant l’impacte ha reduït l’òrbita en 32 minuts.

L’animació anterior mostra una visió molt ampliada de com es veu l’òrbita de Dimorphos al voltant de Didymos des de la Terra, aproximadament una setmana després de l’impacte de DART. En cada òrbita, Dimorphos passa a travès de l’ombra projectada per Didymos, i mitja òrbita més tard, ell mateix projecta breument una petita ombra sobre Didymos. En realitat, des de la Terra només podem veure la llum combinada dels dos asteroides amb els telescopis. El gràfic mostra com la brillantor total disminueix lleugerament quan un dels dos cossos és ombrejat per l’altre. Els astrònoms de DART han mesurat els intervals de temps entre les caigudes que marquen aquests esdeveniments d’eclipsi per tal de determinar el nou període de l’òrbita.

Les gràfiques anteriors ofereixen informació sobre les dades que l’equip de DART va utilitzar per determinar l’òrbita de Dimorphos després de l’impacte, concretament, petites reduccions de la brillantor a causa dels eclipsis mutus de Didymos i Dimorphos. Les noves observacions mostren que els eclipsis de Dimorphos es produeixen en moments diferents (fletxes verdes) als que ocorrerien si el període no hagués canviat (fletxes grises). La línia de temps superior mostra les observacions que l’equip de DART va utilitzar per determinar el nou període orbital de Dimorphos, amb dos conjunts d’aquestes dades (del 29 de setembre de 2022 i del 4 d’octubre de 2022) mostrats en detall. Les disminucions observades de la brillantor relativa per al conjunt de dades de cada nit corresponen als eclipsis de Dimorphos d’un nou període orbital d’11 hores i 23 minuts, cosa que demostra que el temps de l’eclipsi difereix del període previ a l’impacte d’11 hores i 55 minuts.

A més de ser observat des de telescopis terrestres també s’ha observat el sistema d’asteroides des de radiotelescopis. Alguns d’aquests, a més de rebre senyals en ràdio des de l’espai, també tenen la capacitat d’enviar fluxos d’ones de ràdio a cossos celestes del sistema solar i captar-ne les ones que s’hi reflecteixen. El radar planetari de Goldstone en California i l’observatori de Green Bank en West Virginia va seguir el sistema d’asteroides binari Didymos i Dimorphos a principis de mes. Com es pot veure en la imatge anterior, el cercle verd mostra la ubicació de l’asteroide Dimorphos, que orbita l’asteroide més gran, Didymos, vist ací com la zona brillant al mig de les imatges. El cercle blau mostra on hauria d’estar Dimorphos si la seua òrbita no hagués canviat a causa de l’impacte de DART. A l’esquerra es mostren observacions de Goldstone del 4 d’octubre de 2022; a la dreta es combinen les observacions de Goldstone i Green Bank del 9 d’octubre de 2022.

Més imatges i informació a:

NASA DART Imagery Shows Changed Orbit of Target Asteroid

Imatges:

1.- El satèl·lit LICIACube de l’Agència Espacial Italiana (ASI) va adquirir aquesta imatge just abans de l’aproximació més propera a l’asteroide Dimorphos, després que la missió DART impactara  el 26 de setembre de 2022. Didymos, l’asteroide principal, Dimorphos i el plomall de roques i pols que es despren de Dimorphos després de l’impacte de DART són clarament visibles. ASI/NASA

2.- Animació de com es veu l’òrbita de Dimorphos al voltant de Didymos des de la Terra, aproximadament una setmana després de l’impacte de DART. NASA/APL/UMD.

3.- Corbes de llum del sistema d’asteroides Didymos/Dimorphos. NASA/Johns Hopkins APL/Institut Astronòmic de l’Acadèmia de Ciències de la República Txeca/Observatori Lowell/JPL/Observatori Las Cumbres/Observatori Las Campanas/Observatori Europeu Austral Telescopi danès (1,54 m)/Universitat d’Edimburg/The Open University/Universidad Católica de la Santísima Concepción/Seoul National Observatory/Universidad de Antofagasta/Universität Hamburg/Northern Arizona University.

4.- Imatges del NASA/Johns Hopkins APL/JPL/NASA JPL Goldstone Planetary Radar/National Science Foundation’s Green Bank Observatory.

Després de 10 mesos volant per l’espai, la missió DART (Double Asteroid Redirection Test), la primera demostració tecnològica de defensa del planeta, va impactar amb èxit contra l’asteroide objectiu la matinada del 27 de setembre del 2022 a la 1:14.  Fou el primer intent de la NASA de desplaçar un asteroide a l’espai. El control de missió del Laboratori de Física Aplicada Johns Hopkins enviava directament les imatges captades cada minut per la nau de manera que es va poder veure, pràcticament en directe, només amb un retràs de 45 segons, l’arribada de DART al sistema d’asteroides, el sobrevol de Didymos i l’aproximació a Dimorphos. Un viatge espacial en directe que meravellà a tots els fans de l’exploració espacial. Des de l’arribada de la nau Rosetta al cometa 67P/Chuyrumov-Gerasimenko que no s’havia vist tanta expectació.

I quan DART va deixar enrere l’asteroide Didymos, veiérem finalment la superfície de l’asteroide objectiu de ben prop. Va ser aleshores quan  veierem que la superfície estava coberta totalment de roques i, per tant, se’l podia classificar com un asteroide tipus munt de runes, com ho són els asteroides Ryugu i Bennu. Sembla que aquest tipus d’asteroide és més comú del que semblava.

Ryugu i Bennu no son cossos sòlids, sinó que en realitat són muntons de runes, és a dir, acumulacions de roques de grandàries diferents. Aquest fet pot causar problemes a l’efecte d’un impacte cinètic com aquest ja que l’energia del xoc pot servir per trencar el cos i no per frenar-lo i desviar-lo de la seua òrbita original.

DART xocà contra l’asteroide Dimorphos, que es troba en òrbita al voltant d’un asteroide major anomenat Didymos. Un segon abans de l’impacte envià la darrera imatge quan estava a un 6 km de la superfície. Ara els investigadors observaran Dimorphos usant telescopis instal·lats a terra per confirmar que l’impacte de DART ha canviat l’òrbita de l’asteroide al voltant de Didymos. Els investigadors esperen que l’impacte escurce l’òrbita de Dimorphos en un 1%, o uns 10 minuts del període orbital.

Quinze dies abans de l’impacte, un cubesat de l’Agència Espacial italiana, LICIACube,  se separà de DART per captar imatges de la col·lisió i del núvol de pols, runes i gas expulsats des de la superfície de l’asteroide. Com que no disposa d’una antena gran, les imatges que ha pres seran retransmeses a la Terra d’una en una durant les properes setmanes.

Passat un dies de l’impacte, els telescopis en terra observen tres cues de pols que ixen del sistema Didymos-Dimorphos. Això resulta ben estrany ja que s’esperava unes ejeccions de material que durarien hores. Seria Dimorphos un antic nucli de cometa capturat per Didymos i que l’impacte ha reactivat. De vegades la frontera de classificació entre asteroide i cometa és ben difusa.

D’ací a quatre anys, la missió europea Hera realitzarà sondejos detallats de Dimorphos i Didymos, amb un interès particular al cràter creat per la col·lisió de DART i farà una mesura precisa de l’òrbita i de la massa de Dimorphos. 

Font: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-dart-mission-hits-asteroid-in-first-ever-planetary-defense-test/

Més informació:

¿Se puede desviar la órbita de un asteroide de tipo pila de escombros con un proyectil? Daniel Marín, 1 juliol 2022.

La nit del dilluns 26 al dimarts 27 de setembre, a les 1:14, DART (Prova de Redireccionament de l’Asteroide Doble per les inicials en anglès), la missió de la NASA i del laboratori Johns Hopkins APL impactarà contra l’asteroide Dimorphos, en la que serà la primera missió de prova per construir el futur escut de defensa planetària. En l’equip científic d’aquesta missió participa l’astrofísic Josep Maria Trigo-Rodríguez, de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i membre de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya.

Lluny de la imatge idíl·lica d’un sistema solar harmònic i d’una Terra segura, l’entorn del nostre planeta està ple de milers d’asteroides que molt sovint es creuen en el nostre camí. De moment, des que els observem, quasi sempre han passat més enllà de l’òrbita de la Lluna, a milions de quilòmetres de nosaltres. D’altres, tanmateix, s’han aproximat molt més i els hem trobat a distàncies més pròximes a la de la Lluna. Aquests asteroides formen part del grup d’Objectes potencialment perillosos (Potentially Hazardous Object o PHO en anglès), amb òrbites que travessen la de la Terra a menys de 0,05 ua i que tindrien una mida prou grossa (major de 150 m) com per provocar danys globals en cas d’impacte.

La probabilitat que impacte un d’aquests cossos no és menyspreable. Es considera que cada 10000 anys en podria caure un d’aquesta mida. De fet, al llarg de la història del planeta ja n’han caigut uns quants amb efectes devastadors, el més conegut dels quals és el que causà el cràter de Chicxulub al Iucatan i acabà amb els dinosaures. Més prop en el temps tenim el casos de l’asteroide de Txeliàbinsk i el fenomen de Tungunska.

És per tot això que cal posar-se ja a la feina per pensar, dissenyar i provar mecanismes per evitar els possibles futurs impactes sobre la Terra, i que poden acabar en poques hores amb la civilització humana. Les agències espacials ja s’ho han pres seriosament i s’han posat, o posaran pròximament en marxa, els anomenats programes de defensa planetària. La NASA i la ESA provaran dilluns a la matinada amb la missió DART la tecnologia per desviar un asteroide. La Xina diu que començarà a treballar-hi el 2025.

La missió DART isqué de la Terra el 24 de novembre de 2021 en direcció al sistema doble (65803) Didymos. L’objectiu era arribar al sistema format per Didymos, un asteroide de 780 metres i la petita lluna Dimorphos d’uns 160 m de diàmetre que l’orbita. I, ara, a poques hores de l’arribada, la nau de de 550 kg ja es prepara per al xoc, a una velocitat d’uns 6,6 km/s, contra el seu objectiu final, la petita lluna.

La missió tracta de veure com l’impacte és capaç o no de canviar, encara que siga una mica, els paràmetres orbitals de la lluna. No hi ha risc que aquesta s’escape del sistema ja que segur que romandrà lligada al cos principal però amb una altra òrbita més menuda.

L’òrbita de Didymos al voltant del Sol és lleugerament inclinada amb respecte al pla dels planetes, per sobre dels 3 graus. El seu període orbital és de 2.11 anys. Per tant es troba entre la Terra i Mart i, ara mateix, es troba a uns 11 milions de quilòmetres de nosaltres.

Didymos és classificat com a membre del grup d’asteroides Amor. Gira ràpidament cada 2.26 hores. La lluna Dimorphos gira al seu voltant una vegada cada 11.9 hores. L’asteroide major i la seua lluna estan separats per un quilòmetre aproximadament.

Com que DART impactarà en contra de la direcció de moviment de Dimorphos, l’impulsarà, encara que siga mínimament, en direcció contraria amb la qual cosa la Lluna perdrà velocitat i energia i, necessàriament, li farà adoptar una òrbita més pròxima a l’asteroide principal Didymos.

Per observar l’impacte i els efectes en la lluna, la missió disposa de diversos instruments. Per veure el sistema d’asteroides de prop amb imatges en directe s’usarà l’únic instrument a bord de DART,  DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical Navigation). DRACO és una càmera d’alta resolució basada en l’instrument LORRI de New Horizons. DRACO ajudarà DART a navegar cap al sistema Didymos i, en els darrers minuts, enviarà imatges a la Terra a una velocitat d’una imatge per segon, cosa que permetrà a l’equip de DART mesurar la mida i la forma de la lluna per determinar el lloc de l’impacte.

Però DART també té un passatger: una petita nau espacial aportada per l’Agència Espacial Italiana (ASI). El LICIACube  (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids), de 14 kg i tan gros com una caixa de sabates, a hores d’ara ja s’haurà separarat de DART. LICIACube capturarà imatges de l’impacte i el material expulsat des de la lluna. Tractarà de fotografiar el cràter causat per l’impacte, tot i que els gasos i pols poden entorpir-ho. I ens mostrà la part posterior de la lluna, donat que, llavors, DRACO serà ja un munt de ferralla enterrat en Dimorphos.

Aquesta és la primera missió de prova de defensa planetària dissenyada per a canviar el curs d’un asteroide. En l’equip científic d’aquesta missió participa l’astrofísic Josep Maria Trigo-Rodríguez, de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i membre de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya.

Aquesta missió busca demostrar la utilitat del mètode d’impacte cinètic per a desviar asteroides potencialment perillosos. DART realitzarà un experiment per a canviar la trajectòria i la velocitat d’un asteroide en l’espai emprant la pròpia sonda per a l’impacte cinètic, sense càrrega explosiva. D’aquesta manera, la NASA pretén posar a prova les capacitats de defensa planetària en cas que fos necessari desviar un asteroide en curs de col·lisió amb la Terra en el futur.

“Amb la missió DART pretenem comprendre millor els aspectes claus que influeixen en la transferència de moment cinètic per un projectil sense càrrega explosiva. És un experiment físic amb el qual desitgem conèixer l’eficiència amb què un projectil kamikaze excava un cràter en un asteroide, llançant els materials de la superfície de l’asteroide en direcció oposada al projectil”, assegura l’astrofísic del CSIC Josep M. Trigo-Rodríguez. “Com més gran siga l’eficiència d’aquest procés, major serà el desviament de l’asteroide, però hi ha un factor multiplicador en el procés d’excavació per impacte que cal comprendre millor a partir d’aquest experiment”, afegeix.

El grup de recerca de Meteorits, Cossos Menors i Ciències Planetàries de l’ICE-CSIC compta amb personal expert en les propietats físico-químiques dels materials que conformen les superfícies d’asteroides i cometes i ha realitzat múltiples contribucions en aquest àmbit. “Des de l’ICE-CSIC i el IEEC, hem realitzat una sèrie d’experiments per a conèixer millor les propietats mecàniques de la regolita i els processos de xoc en asteroides per a ajudar en la comprensió de la seua naturalesa i mineralogia”, afirma Trigo. “Els asteroides posseeixen una estructura diversa que és el resultat del continu bombardeig de projectils des de la seua formació. Això fa que desviar-los constituesca un repte científico-tecnològic de primera magnitud”, assenyala.

“Cal tenir en compte que la missió Hera (ESA) seguirà a DART i, per tant, cal determinar amb precisió el punt d’impacte i les conseqüències de l’excavació del cràter sobre el sistema de l’asteroide (65803) Didymos”, assenyala Trigo que fa més d’una dècada que està involucrat en les diferents propostes que han precedit a la missió DART així com en la missió Hera de l’Agència Espacial Europea (ETA).

Hera visitarà l’asteroide binari Didymos a partir de 2024 després de l’impacte de la missió DART de la NASA contra el seu satèl·lit Dimorphos. Tots dos asteroides seran cartografiats en alta resolució. També es planeja emprar tecnologies CubeSat per a recaptar informació complementària d’enorme interès amb la finalitat de pal·liar futures trobades amb asteroides.

Més informació:

Missió DART. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC.
Didymos i Dimorphos i la missió DART. NASA.
El CSIC participa en la primera misión para desviar la trayectoria de un asteroide potencialmente peligroso.

Observació en directe 27 setembre (hora local Central European Time CET):

• 00:00 – La cobertura en directe (en anglès) de l’impacte de DART amb l’asteroide Dimorphos s’emetrà en la televisió de la NASA y en la pàgina web de l’agència. El públic també ho podrà seguir en directe en els xarxes socials de la NASA en anglès en Facebook, Twitter, y YouTube.
• 1:14  – Impacte cinètic de DART contra l’asteroide Dimorphos.

Imatges:

1.-Il·lustració de la nau espacial DART de la NASA i del LICIACube de l’Agència Espacial Italiana abans de l’impacte amb el sistema binari Didymos. NASA/Laboratori de Física Aplicada de Johns Hopkins APL/Steve Gribben.