NASA gaat een ruimtevaartuig in een asteroïde knallen. Dingen kunnen chaotisch worden.

NASA/Johns Hopkins APL

De dinosauriërs hadden geen ruimteprogramma, dus toen 65 miljoen jaar geleden een asteroïde naar de aarde ging met hun naam erop, hadden ze geen waarschuwing en geen manier om zichzelf te verdedigen. We weten hoe dat is afgelopen.

Het is begrijpelijk dat mensen hetzelfde lot willen vermijden. Later dit jaar zal NASA een missie lanceren om te oefenen hoe we een toekomstige aardgebonden asteroïde kunnen afbuigen. De Dubbele asteroïde-omleidingstest (DART) wordt naar verwachting zo snel mogelijk gelanceerd op 24 november (of tot februari 2022 ) en zal een jaar nodig hebben om zijn doel te bereiken: Dimorphos, een asteroïde ter grootte van een stadion die in een baan om een ​​veel grotere asteroïde genaamd Didymos draait.

Het plan is om Dimorphos te raken met een snelheid van 6,5 kilometer per seconde met het DART-ruimtevaartuig ter grootte van een auto, dat ongeveer een derde van een ton weegt, en zijn baan van bijna 12 uur rond Didymos met een paar minuten verandert. Een missie van het Europees Ruimteagentschap die vijf jaar later arriveert, genaamd Hera, zal controleren of de missie heeft gewerkt. De impact zal slechts een klein effect hebben op de baan, maar dat zou genoeg moeten zijn om in de toekomst een asteroïde van het pad van de aarde af te leiden - zolang we hem maar ver genoeg van tevoren raken. We doen dit om een ​​werkelijk catastrofale natuurramp te voorkomen, zegt Tom Statler, DART-programmawetenschapper op het NASA-hoofdkwartier in Washington, DC.

De mogelijke veranderingen in de baan van Dimorphos zijn goed bestudeerd. Maar tot nu toe weten we niet veel over wat er met Dimorphos zelf zal gebeuren na de impact. Een krant gepubliceerd in het tijdschrift Icarus documenteert de eerste simulaties om erachter te komen.

Verwant verhaal

Dit ruimtevaartuig wordt klaargemaakt voor een eenrichtingsmissie om een ​​asteroïde af te buigen Kan een botsing met een ruimterots met een snelheid van 15.000 mijl per uur voorkomen dat deze de aarde raakt? De DART-missie heeft tot doel daar achter te komen.

Onder leiding van Harrison Agrusa van de Universiteit van Maryland hebben onderzoekers gemodelleerd hoeveel DART de spin of rotatie van Dimorphos zou kunnen veranderen door te berekenen hoe het momentum van de impact de rol, stamp en gier van de asteroïde zal veranderen. De resultaten kunnen dramatisch zijn. Het kan gaan tuimelen en in een chaotische toestand terechtkomen, zegt Agrusa. Dit was echt een hele grote verrassing.

Het onverwachte draaien brengt een aantal interessante uitdagingen met zich mee. Het zal de landing op de asteroïde, die ESA hoopt te proberen met twee kleine ruimtevaartuigen op zijn Hera-missie, nog moeilijker maken. Het zou ook toekomstige pogingen om een ​​asteroïde die aan de aarde is gebonden, ingewikkelder kunnen maken, omdat elke rotatie het pad van een asteroïde door de ruimte kan beïnvloeden.

Wanneer DART Dimorphos inslaat, zal de energie van de impact vergelijkbaar zijn met drie ton TNT die explodeert, waardoor duizenden stukken puin worden verzonden spuwen in de ruimte . Statler beschrijft het als een golfkar die met een snelheid van 25.000 mijl per uur tegen de zijkant van een voetbalstadion botst. De kracht van de impact zal geen onmiddellijke veranderingen veroorzaken in de spin van Dimorphos, maar binnen enkele dagen zullen de dingen beginnen te veranderen, volgens Agrusa en zijn team.

Binnenkort begint Dimorphos heel licht te wiebelen. Deze wiebeling zal groeien en groeien naarmate het momentum van de impact de rotatie van Dimorphos uit balans brengt, zonder wrijving in het vacuüm van de ruimte om het te vertragen. Dimorphos kan op de een of andere manier beginnen te draaien. Het kan beginnen te draaien langs zijn lange as, zoals een rotisserie. Voor een waarnemer op Didymos die naar de lucht kijkt, zal deze schijnbaar bezadigde satelliet een nieuwe vorm aannemen: hij begint wild heen en weer te zwaaien en zijn voorheen verborgen kanten komen nu in beeld.

Binnen enkele weken zou Dimorphos zo veel kunnen draaien dat het in een chaotische staat van tuimelen komt waarin het ongecontroleerd rond zijn assen draait. In extremere scenario's zou de vloedsluis met Didymos volledig kunnen breken en zou Dimorphos halsoverkop kunnen gaan flippen, zegt Agrusa.

Wat er precies gaat gebeuren, hangt van een aantal zaken af. De vorm van Dimorphos zal een belangrijke rol spelen - als het meer langwerpig is in plaats van bolvormig, zal het chaotischer draaien. Radarwaarnemingen tot dusver suggereren dat het langwerpig is, maar we zullen het pas weten enkele uren voordat DART toeslaat, wanneer het zijn eerste zicht krijgt op zijn kleine doelwit.

Ook de plaats van de inslag zal een rol spelen. DART zal gericht zijn op het centrum van Dimorphos, met als doel de grootste hoeveelheid kracht uit te oefenen om zijn baan te veranderen, maar hoe meer uit het midden, hoe chaotischer de resulterende spin zal zijn. In de meeste scenario's zou Dimorphos echter binnen enkele weken dramatisch heen en weer moeten zwaaien of in vele richtingen tuimelen.

Als ESA's Hera-missie vijf jaar later arriveert, kan het tafereel behoorlijk dramatisch zijn, met Dimorphos die wild ronddraait in zijn baan rond Didymos als gevolg van de invloed van de mensheid. Het zal waarschijnlijk tientallen jaren of zelfs eeuwen duren voordat de zwaartekrachtsleepboot van Didymos Dimorphos terugbrengt naar zijn oorspronkelijke, vermoedelijk door de tijd afgesloten toestand. De mogelijkheid dat Hera Dimorphos in een chaotische, tuimelende toestand aantreft, is echt interessant en erg opwindend, zegt Statler.

De komst van Hera is de enige manier waarop we zeker weten wat er met de spin van Dimorphos is gebeurd, aangezien DART door de impact zal worden vernietigd en Dimorphos te klein is om vanaf de aarde in detail te worden gezien. Een kleine in Italië gemaakte satelliet genaamd LICIACube zal worden ingezet voorafgaand aan de impact en zal foto's maken tijdens het evenement terwijl het voorbij suist, maar het zal slechts een paar minuten duren - niet lang genoeg om het wiebelen te zien gebeuren.

Hera is ook van plan om twee kleinere satellieten in te zetten die zullen proberen te landen op het oppervlak van Dimorphos. De tuimelbeweging zal naar verwachting deze inspanningen niet belemmeren, maar het zou ze wel moeilijker kunnen maken. Zonder een goede planning voor de chaotische rotatie, zouden de twee kleine voertuigen rond kunnen stuiteren en niet helemaal terechtkomen waar wetenschappers willen. Landen op zo'n klein lichaam is sowieso moeilijk, zegt Patrick Michel van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS), een van de missieleiders van Hera en een co-auteur van Agrusa's paper. Maar [dit] maakt het er niet gemakkelijker op.

De tuimelende beweging van Dimorphos zal naar verwachting geen invloed hebben op de generale repetitie van DART voor één dag om de aarde te redden, en het zal ook geen gevaar vormen voor ons op de planeet, maar er zou wat wetenschappelijk bruikbare informatie van het evenement kunnen zijn. De spintoestand van asteroïden kan andere eigenschappen beïnvloeden, zoals hoeveel zonlicht ze reflecteren, wat een impact kan hebben op hun banen - mogelijk iets om rekening mee te houden bij een toekomstige asteroïde-afbuigingsmissie. Het is niet zo eenvoudig als een ruimtevaartuig in de asteroïde laten crashen, zegt astronoom Paul Wiegert van de University of Western Ontario. Er is veel natuurkunde dat je moet begrijpen.

Als we het systeem jarenlang, decennia of zelfs eeuwen observeren, krijgen we een ongekende kans om te zien hoe een binair asteroïdesysteem evolueert na zo'n impact. Alleen Hera zou ons een indicatie kunnen geven van hoe sterk het getij-effect is bij het terugbrengen van het systeem naar zijn normale toestand, en ons helpen de zwaartekrachtrelatie tussen twee asteroïden zoals deze te begrijpen.

We staan ​​op het punt om te zien wat er gebeurt als we een golfkarretje in een stadion rammen. De resultaten kunnen, nou ja, nogal chaotisch zijn. Het is heel gaaf, zegt Federica Spoto, die asteroïde-dynamica bestudeert aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Massachusetts. We passen echt een systeem aan.

zich verstoppen