NASA vil smække et rumfartøj ind i en asteroide. Tingene kan blive kaotiske.

NASA/Johns Hopkins APL

Dinosaurerne havde ikke et rumprogram, så da en asteroide gik mod Jorden med deres navn på for 65 millioner år siden, havde de ingen advarsel og ingen måde at forsvare sig selv på. Vi ved, hvordan det blev.

Mennesker er forståeligt nok ivrige efter at undgå den samme skæbne. Senere på året vil NASA lancere en mission for at øve os på, hvordan vi kan afbøje en fremtidig jordbundet asteroide. Det Dobbelt asteroide omdirigeringstest (DART) er målrettet til at blive lanceret så snart den 24. november (eller så sent som i februar 2022 ) og vil tage et år at nå sit mål: Dimorphos, en asteroide på stadionstørrelse, der kredser om en meget større asteroide kaldet Didymos.

Planen er at ramme Dimorphos med en hastighed på 6,5 kilometer i sekundet med det bilstore DART-rumfartøj, der vejer omkring en tredjedel af et ton, og ændrer sit næsten 12 timers kredsløb omkring Didymos med et par minutter. En mission fra European Space Agency, der ankommer fem år senere, kaldet Hera, vil kontrollere, om missionen virkede. Nedslaget vil kun have en lille effekt på kredsløbet, men det burde være nok til at afbøje en asteroide fra Jordens vej i fremtiden - så længe vi rammer den langt nok i forvejen. Vi gør dette for at have evnen til at forhindre en virkelig katastrofal naturkatastrofe, siger Tom Statler, DART-programforsker ved NASAs hovedkvarter i Washington, DC.

De potentielle ændringer i Dimorphos' kredsløb er blevet grundigt undersøgt. Men indtil nu har vi ikke vidst meget om, hvad der vil ske med Dimorphos selv efter påvirkningen. Et papir offentliggjort i tidsskriftet Icarus dokumenterer de første simuleringer for at finde ud af.

Relateret historie

Dette rumfartøj er ved at blive klargjort til en envejsmission for at aflede en asteroide Kan det at slå ind i en rumsten med 15.000 miles i timen forhindre den i at ramme Jorden? DART-missionen har til formål at finde ud af det.

Ledet af Harrison Agrusa fra University of Maryland modellerede forskere, hvor meget DART kunne ændre spin eller rotation af Dimorphos ved at beregne, hvordan stødets momentum vil ændre asteroidens rulning, pitch og krøjning. Resultaterne kan blive dramatiske. Det kunne begynde at vælte og gå ind i en kaotisk tilstand, siger Agrusa. Dette var virkelig en ret stor overraskelse.

Den uventede spinning giver nogle interessante udfordringer. Det vil øge vanskeligheden ved at lande på asteroiden, som ESA håber at forsøge med to små rumfartøjer på sin Hera-mission. Det kan også gøre fremtidige forsøg på at aflede en jordbundet asteroide mere kompliceret, da enhver rotation kan påvirke en asteroides vej gennem rummet.

Når DART slår ind i Dimorphos, vil energien fra anslaget være sammenlignelig med tre tons TNT, der eksploderer og sender tusindvis af stykker affald spy ud i rummet . Statler beskriver det som en golfvogn, der kører med 15.000 miles i timen, der smadrer ind i siden af ​​et fodboldstadion. Påvirkningens kraft vil ikke forårsage nogen umiddelbare ændringer i Dimorphos' spin, men inden for få dage vil tingene begynde at ændre sig, ifølge Agrusa og hans team.

Snart vil Dimorphos begynde at vakle meget lidt. Denne slingre vil vokse og vokse, efterhånden som impulsen fra stødet bringer rotationen af ​​Dimorphos ud af balance, uden friktion i rummets vakuum for at bremse den. Dimorfos kan begynde at spinde den ene og den anden vej. Det kan begynde at rotere langs sin lange akse, som et rotisseri. For en observatør på Didymos, der kigger ind i himlen, vil denne tilsyneladende beroligende satellit antage en ny form – begynde at svinge vildt frem og tilbage, og dens tidligere skjulte sider kommer nu til syne.

Inden for få uger kunne Dimorphos spinde så meget, at den kommer ind i en kaotisk tumletilstand, hvor den snurrer ukontrolleret rundt om sine akser. I mere ekstreme scenarier kan tidevandslåsen med Didymos bryde fuldstændigt, og Dimorphos kan begynde at vende pladask, siger Agrusa.

Præcis hvad der vil ske, afhænger af nogle få ting. Dimorphos' form vil spille en vigtig rolle - hvis den er mere langstrakt i stedet for sfærisk, vil den spinde mere kaotisk. Radarobservationer indtil videre tyder på, at den er aflang, men vi ved først få timer før DART rammer, hvornår den får sit første syn på sit lille mål.

Placeringen af ​​påvirkningen vil også spille en rolle. DART vil sigte mod centrum af Dimorphos, målet er at give den største mængde kraft for at ændre dens kredsløb, men jo mere off-center den er, jo mere kaotisk vil det resulterende spin være. I de fleste scenarier skulle Dimorphos dog svinge dramatisk frem og tilbage eller vælte i mange retninger inden for få uger.

Da ESA's Hera-mission ankommer fem år senere, kan scenen være ret dramatisk, hvor Dimorphos snurrer vildt i sin bane omkring Didymos som et resultat af menneskehedens indflydelse. Det vil sandsynligvis vare årtier eller endda århundreder, før gravitationsslæbebåden fra Didymos vender Dimorphos tilbage til sin oprindelige, formodede tidevandslåste tilstand. Muligheden for, at Hera kan finde Dimorphos i en kaotisk tumletilstand, er virkelig interessant og virkelig spændende, siger Statler.

Heras ankomst vil være den eneste måde, vi med sikkerhed kan vide, hvad der er sket med Dimorphos' spin, da DART vil blive ødelagt af påvirkningen, og Dimorphos er for lille til at kunne ses i detaljer fra Jorden. En lille italiensk fremstillet satellit kaldet LICIACube vil blive indsat før påvirkningen og vil tage billeder under begivenheden, mens den suser forbi, men den vil kun gøre det i et par minutter - ikke længe nok til at se slingren tage fat.

Hera planlægger også at indsætte to mindre satellitter, der vil forsøge at lande på overfladen af ​​Dimorphos. Den væltede bevægelse forventes ikke at hæmme disse bestræbelser, men det kan gøre dem vanskeligere. Uden ordentlig planlægning af den kaotiske rotation kunne de to små køretøjer hoppe rundt og ikke helt ende, hvor forskerne vil. At lande på så lille en krop er alligevel svært, siger Patrick Michel fra det franske nationale center for videnskabelig forskning (CNRS), en af ​​missionslederne på Hera og en medforfatter på Agrusas papir. Men [dette] gør det ikke nemmere.

Dimorphos' væltende bevægelse forventes ikke at påvirke DARTs generalprøve for én dag at redde Jorden, og den vil heller ikke udgøre nogen fare for os på planeten, men der kan være nogle videnskabelige nyttige oplysninger fra begivenheden. Asteroidernes spintilstand kan påvirke andre egenskaber, såsom hvor meget sollys de reflekterer, hvilket kan have en indvirkning på deres baner - muligvis noget at tage hensyn til på en fremtidig asteroidafbøjningsmission. Det er ikke så simpelt som bare at styrte et rumfartøj ind i asteroiden, siger astronom Paul Wiegert fra University of Western Ontario. Der er meget fysik, du skal forstå.

At observere systemet i årevis, årtier eller endda århundreder vil også give os en hidtil uset mulighed for at se, hvordan et binært asteroidesystem udvikler sig efter at have oplevet et nedslag som dette. Hera alene kunne give os en indikation af, hvor stærk tidevandseffekten er ved at returnere systemet til dets normale tilstand, hvilket hjælper os med at forstå gravitationsforholdet mellem to asteroider som disse.

Vi er ved at se, hvad der sker, når vi smækker en golfvogn ind på et stadion. Resultaterne kunne være ret kaotiske. Det er meget fedt, siger Federica Spoto, der studerer asteroidedynamik ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Massachusetts. Vi er virkelig ved at ændre et system.

skjule