NASA gør sig klar til at slå en asteroide i 2022 med DART -mission

I 1990'erne, planetforskere begyndte at blive klar over, at vores planet kunne blive et hovedmål i det kosmiske skydeskytte. Der var en voksende erkendelse af, at over geologiske tidsskalaer, Jorden bliver ret ofte ramt af store asteroider og kometer; imidlertid, i modsætning til månens indlysende kratere, Jordens atmosfære er meget effektiv til at udhule beviserne for massive påvirkninger.

Forskere havde tidligere identificeret det berygtede Chicxulub-krater begravet under Yucatán-halvøen i Mexico og knyttet det til grænsen for kridt-tertiær (KT)-et stenet lag, der blev skabt omkring tidspunktet for en masseudryddelse, der udslettede dinosaurerne 66 millioner år siden. På samme tid, astronomer opdagede flere og flere store klumper af rumsten, der zoomer rundt om vores sol. Det begyndte at blive klart, at det ikke er et spørgsmål om hvis vi kommer til at blive ramt af en marauding space rock igen, men snarere hvornår .

Inspireret af erkendelsen af, at asteroider kan udgøre en trussel, Andy Cheng begyndte at overveje det værste tilfælde:Hvis vi opdagede en indkommende asteroide, hvad kunne vi gøre for at forhindre den i at ramme Jorden?

"I de første 20 år med at arbejde med dette problem, vi skulle være virkelig forsigtige. Folks reaktioner på at høre om dette var 'er du seriøs?' Vi var nødt til at overvinde den såkaldte fnisefaktor, men vi er forbi det nu, "siger Cheng, der arbejder på Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland.

Missionen

Cheng udtænkte et koncept, der bruger en kinetisk påvirker til fysisk at slå en asteroide ud af kurs. Kinetiske påvirkninger er dybest set hurtigt bevægelige rumfartøjer, der bruger deres kinetiske energi til at smadre ind i en asteroide for lidt at ændre rumrockens hastighed og/eller retning. Der kræves ingen atomsprænghoveder i Hollywood-stil. Indtil nu, de er kun blevet testet i computersimuleringer, noget Cheng håber at ændre meget snart. Nu, han leder en NASA-mission, der endelig vil teste hans tidlige arbejde som en del af Asteroid Impact and Deflection Assessment (AIDA) mission.

AIDA -konceptet består af to rumfartøjer:Double Asteroid Redirection Test (DART) og Asteroid Impact Mission (AIM). NASA vil udvikle DART, og European Space Agency (ESA) vil udvikle AIM. I juni, NASA godkendte DART til at gå ind i designfasen.

Forskere planlægger at teste denne afbøjningsteknik på en enkelt asteroide ved hjælp af to rumfartøjsmissioner:den ene er nedslagsfaktoren, mens den anden vil mødes på målet for at måle kredsløbets ændring (af den påvirkede asteroide), Cheng fortæller HowStuffWorks.

Selvom DART ikke er fuldt finansieret endnu, Cheng og hans kolleger har allerede identificeret et helt specielt mål. En binær asteroide kaldet Didymos vil lave en meget tæt flyby af Jorden i 2022, kommer inden for 11 millioner kilometer fra vores planet, så håber forskerne, at begge AIDA -rumfartøjer vil blive lanceret i tide for at opfylde dette mål om muligheder.

Didymos består af to asteroider i en tæt orbital dans. Den større komponent, Didymos A, måler cirka 780 meter bred og den mindre asteroide, Didymos B, er omkring 160 meter bred. Da Didymos B er så lille, Det kaldes ofte "Didymoon, "og det vil være DARTs mål.

"Denne binære asteroide Didymos kommer meget tæt på Jorden. Vi vidste i 2010, at Didymos 2022-tilgang til jorden var virkelig speciel ... Det er den nærmeste tilgang i mange årtier; tæt nok til jordbaserede observationer af små teleskoper og for radar . Det er et system, der allerede er blevet godt observeret og kendt for at være en binær asteroide, "tilføjer han.

Naturligt, der er sikkerhedsproblemer med at ramme en asteroide for at se, hvordan dens bane ændres. Sig missionens team fejlberegner og ændrer asteroidens bane. Ville det blive en trussel mod Jorden i fremtiden? Heldigvis, fordi Didymos er en binær asteroide, selvom DART signifikant påvirker bane af Didymoon omkring Didymon A, det vil ikke udgøre en trussel mod Jorden. Didymoon er simpelthen for lille til væsentligt at ændre kredsløbet for hele det binære system.

"Vi ændrer ikke [den binære asteroides] bane omkring solen i nogen målbar grad, "siger Cheng.

Det ukendte

Astronomer har også en god idé om den kemiske sammensætning af denne velstuderede asteroide. Det store ukendte er, hvordan materialet fra Didymoon er pakket - en faktor, der i høj grad vil påvirke dets reaktion på at blive ramt af et fartøjer med fart i fart. Er det fast sten eller en løst pakket klump af materiale kendt som en "murbrokker"?

"Virkningen kan reagere meget forskelligt afhængigt af, hvad asteroiden er lavet af, "Cheng fortsætter." Det er ikke specifikt den kemiske sammensætning, fordi vi for mange asteroider tror, ​​at vi har en grundlæggende idé om, hvad deres kemiske sammensætning er - baseret på deres spektre og det faktum, at vi har haft to missioner. "

NASA lancerede sin NÆRE mission i 1996, tilbringer et år i kredsløb om asteroiden Eros nær jorden. Og Japans Hayabusa -mission returnerede fysisk en prøve af asteroidemateriale fra overfladen af ​​asteroiden Itokawa i 2010. Fra disse missioner og spektroskopiske analyser af asteroiden, astronomer er overbeviste om, at Didymos er en silikoneholdig (eller "S-type") asteroide. S-type asteroider er stenede rumsten og de næst mest almindelige asteroider (efter kulstofholdige, eller "C-type, "asteroider) kendt for at eksistere i vores solsystem, befolker det indre asteroide bælte mellem Mars og Jupiters baner. Men for at få "grundsandheden" om, hvor effektiv en kinetisk slagkraft, der slår ind i en asteroides overflade, vil være at fysisk ændre sin bane, vi skal starte en mission som DART.

"Det, der IKKE kendes i denne type asteroider, er, hvordan materialet er pakket. Så, ting som styrken og porøsiteten, faktorer, der gør en kæmpe forskel som reaktion på en påvirkning, "Cheng tilføjer, men han er overbevist om, at nedslagsgiveren ikke vil ramme den så hårdt, at asteroiden vil bryde op.

"Vi arbejder meget hårdt på, hvordan vi kan beregne virkningsresponserne ved computersimulering ... men usikkerheden kommer, fordi når vi har en hypervelocity -indvirkning på en krop, det skaber et krater; det udspringer krater ejecta tilbage i den retning, du kom, men ved at gøre det, disse ejecta bærer meget momentum væk, og der er en reaktion, som kan ændre mængden af ​​nedbøjning på kroppen - det er problemet, og det er et stort spørgsmål. "

Detaljerne

Cheng påpeger, at mængden af ​​momentum, der fjernes fra asteroiden, kan være flere gange højere end mængden af ​​momentum, som en kinetisk impactor vil bære til asteroiden - og det er helt ned til, hvor meget materiale (impact ejecta) der drives i rummet i øjeblikket af påvirkning. Og da DART vil ramme Didymoon med en hastighed på omkring 6 kilometer pr. sekund (det er ni gange hurtigere end en kugle!) og giver en kollisionsenergi på "et par tons TNT -ækvivalent, "Den eneste måde at forstå, hvordan dette påvirker bevægelsen af ​​en asteroide i rummet, er at teste det.

Men der er udfordringer, før DART kan lave sin kollisionsdato i 2022. ESA -komponenten i AIDA -missionen er endnu ikke gået ud over konceptfasen og, i december, midler blev omdirigeret til rumfartsagenturets ExoMars -mission. Dette er en af ​​grundene til, at Didymos blev valgt som mål:DART -missionen kan stadig fortsætte uden sin AIM -rumfartøjskammerat. Da den binære asteroide nærmer sig jorden, jordbaserede observatorier kan observere virkningerne af den kinetiske påvirkningsanordning på Didymoon ved at timing dens bane. Selvfølgelig, det er mere ideelt at få et andet rumfartøj til at observere virkningen på nært hold og udføre videnskab om påvirkningsejektoren, men det ville ikke være slutningen af ​​missionen, hvis, sige, ESA lancerer ikke i sidste ende AIM.

"Afkobling af missionerne er hemmeligheden (til missionens succes), "Påpeger Cheng.

For 66 millioner år siden, dinosaurerne havde ikke et rumprogram, der kunne opdage og aflede en indkommende asteroide eller komet -trussel. Skulle noget så stort som objektet, der skabte Chicxulub ramme vores planet nu, nedfaldet kunne udgøre en eksistentiel trussel mod menneskeheden og ville uden tvivl ødelægge civilisationen, som vi kender den. Afprøvning af konsekvensreducerende strategier, som DART -missionen foreslår at gøre, kunne gavne menneskeheden som helhed.

Forskere tror, ​​at objektet, der skabte Chicxulub-krateret og sandsynligvis forårsagede masseudryddelsen for 66 millioner år siden, var en asteroide på 6-9 miles (10-15 kilometer) bred. I mellemtiden har NASA beregnet, at en asteroide, der kun måler cirka 1 kilometer bred, er alt, hvad der er nødvendigt for at forårsage en global katastrofe.