Πώς να συντρίψετε έναν αστεροειδή

Θυμηθείτε την ταινία Armageddon ? Είναι εκείνο όπου ο Μπρους Γουίλις ανεβαίνει σε ένα διαστημικό λεωφορείο και χρησιμοποιεί μια πυρηνική βόμβα για να ανατινάξει έναν αστεροειδή μεγέθους του Τέξας λίγες ώρες πριν χτυπήσει τη Γη και εξαφανίσει όλη τη ζωή όπως την ξέρουμε.

Αν και η ταινία δύσκολα μπορεί να περιγραφεί ως επιστημονικά ακριβής, μια νέα αποστολή της NASA και της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA), που ονομάζεται Asteroid Impact and Delection Assessment (AIDA), θα επιχειρήσει να κάνει μερικά από αυτά πραγματικότητα.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις φυσικές καταστροφές:

• Οι κύριοι των φυσικών καταστροφών
• Επιστήμη για τις πυρκαγιές:μοντέλα υπολογιστών, drones και σάρωση λέιζερ βοηθούν στην ανάφλεξη των φλόγων και στην πρόληψη εκτεταμένης καταστροφής

Στα τέλη Ιουλίου 2021, το πρώτο μέρος της αποστολής, το Double Asteroid Redirection Test (DART) της NASA θα ξεκινήσει από το ακρωτήριο Canaveral σε ένα ταξίδι αυτοκτονίας. Το διαστημόπλοιο θα χαράξει πορεία για το δυαδικό σύστημα αστεροειδών Δίδυμος και μετά από 14μηνη καταδίωξη, το DART θα συντρίψει κατευθείαν στον διαστημικό βράχο.

Ο στόχος δεν είναι να θρυμματιστεί ο στόχος, αλλά να αλλάξει η τροχιακή του ταχύτητα κατά ένα μικρό ποσοστό – το είδος της εκτροπής που θα μπορούσε να σώσει τον πλανήτη μας εάν εντοπιστεί ένας εισερχόμενος αστεροειδής.

Αποτροπή του Αρμαγεδδώνα

Η απειλή από τους αστεροειδείς έρχεται σε μια σειρά από διαφορετικές κλίμακες, καμία από αυτές δεν είναι καλή. Στο πιο ακραίο άκρο βρίσκονται οι λεγόμενοι «παγκόσμιοι δολοφόνοι». Πρόκειται για αστεροειδείς με διάμετρο μεγαλύτερη από 10 χιλιόμετρα. Όπως υποδηλώνει το όνομα, ήταν ένας αστεροειδής αυτής της κατηγορίας που εξαφάνισε τους δεινόσαυρους πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια.

Ευτυχώς, δεν χρειάζεται να ανησυχούμε πολύ για την επανάληψη αυτού του κατακλυσμού. «Είμαστε 95 τοις εκατό βέβαιοι ότι δεν πρόκειται να χτυπηθούμε από έναν παγκόσμιο δολοφόνο τα επόμενα εκατό χρόνια», λέει ο καθηγητής Άλαν Φιτζσίμονς, αστρονόμος στο Queen's University του Μπέλφαστ.

Το γνωρίζουμε αυτό επειδή οι πλανητοκτονικοί αστεροειδείς είναι σχετικά φωτεινοί λόγω του μεγέθους τους και έχουν εντοπιστεί σε έρευνες τις τελευταίες δεκαετίες. Κανένα από αυτά δεν είναι αρκετά κοντά ώστε να προκαλέσει άγρυπνες νύχτες αυτή τη στιγμή.

Είναι μια διαφορετική ιστορία στο άλλο άκρο της κλίμακας, όπου οι αστεροειδείς είναι μικρότεροι και πιο αμυδροί. «Δεν έχουμε βρει ακόμα την πλειοψηφία των μικρότερων αστεροειδών», εξηγεί ο Fitzsimmons. "Οι κατάλογοί μας είναι θλιβερά ελλιπείς σε αυτό το στάδιο – όχι λόγω έλλειψης προσπάθειας αλλά απλώς λόγω έλλειψης πόρων."

Και αυτό είναι μια μεγάλη ανησυχία. Οι αστεροειδείς πλάτους μεταξύ 100 και 300 μέτρων ονομάζονται «δολοφόνοι πόλεων», επειδή όταν χτυπήσουν, θα μπορούσαν εύκολα να καταστρέψουν μια πόλη. Το 1908, ένας αστεροειδής στο κάτω άκρο αυτού του εύρους μεγέθους χτύπησε τη Γη στην περιοχή Tunguska της Σιβηρίας, Ρωσία.

Ευτυχώς, ήταν μια ακατοίκητη περιοχή και κανείς δεν πιστεύεται ότι πέθανε, αλλά η καταστροφή ήταν εκπληκτική. Η έκρηξη ισοπέδωσε 2.000 τετραγωνικά χιλιόμετρα δάσους. Αν είχε γίνει πάνω από το κεντρικό Λονδίνο, η καταστροφή θα είχε φτάσει σχεδόν στο σημείο που βρίσκεται σήμερα το M25.

Το 2013, ένας αστεροειδής 20 μέτρων εισήλθε στην ατμόσφαιρα πάνω από τη ρωσική πόλη Τσελιάμπινσκ. Εξερράγη στον αέρα, δημιουργώντας ένα ωστικό κύμα που έσπασε τα παράθυρα σε όλη την πόλη, τραυματίζοντας περίπου 1.600 άτομα.

"Όταν κάποιος εξισορροπήσει την πιθανότητα πρόσκρουσης με το πόσα από αυτά τα είδη αστεροειδών υπάρχουν εκεί έξω, είναι πιθανό ότι η μεγαλύτερη απειλή για εμάς είναι από έναν επί του παρόντος άγνωστο αστεροειδή πλάτους μεταξύ 100 και 300 μέτρων", λέει ο Fitzsimmons. «Θα καταστρέψει ό,τι κι αν χτυπήσει, και αν έχει πλάτος 300 μέτρα, θα είναι μια πολύ μεγάλη περιοχή:περίπου στο μέγεθος μιας μικρής πολιτείας».

Το ευρωπαϊκό τμήμα της αποστολής AIDA ονομάζεται Ήρα, που πήρε το όνομά της από την Ελληνίδα θεά των έναστρων ουρανών. Αυτό το διαστημόπλοιο θα φτάσει περίπου τρία χρόνια μετά την πρόσκρουση του DART για να μελετήσει τα αποτελέσματα της κοσμικής συντριβής. Και όσο απίθανο κι αν φαίνεται, μέρος του λόγου ύπαρξής του οφείλεται πιθανώς σε αυτό το λαμπερό χολιγουντιανό blockbuster.

«Δεν πέρασε πολύς καιρός μετά την ταινία Armageddon ότι οι άνθρωποι αναρωτιόντουσαν τι θα έκαναν οι πραγματικές διαστημικές υπηρεσίες σε αυτήν την κατάσταση», λέει ο Ian Carnelli, διευθυντής της ομάδας ανακάλυψης και προετοιμασίας της ESA, που βρίσκεται στα κεντρικά γραφεία της ESA στο Παρίσι.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τους αστεροειδείς:

• ‘Oumuamua:Γιατί πιστεύαμε ότι ήταν εξωγήινοι;
• Διαστημική εξόρυξη:ο νέος χρυσαυγίτης

Αυτός ο πρώιμος γύρος ενδιαφέροντος οδήγησε στην ESA να συγκροτήσει μια ομάδα εμπειρογνωμόνων που ονομαζόταν NEOMAP, η συμβουλευτική επιτροπή για την αποστολή αντικειμένων κοντά στη Γη, μέλος της οποίας ήταν ο Fitzsimmons. Συγκεντρώθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 2000 για να αξιολογήσουν αποστολές που θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν απειλητικούς αστεροειδείς.

Αποφάσισαν ότι η καλύτερη επιλογή θα ήταν ένα τεστ εκτροπής όπως το AIDA, αλλά είχε κόστος. "Ήταν ξεκάθαρο από την αρχή ότι αυτή ήταν μια δαπανηρή αποστολή και θα απαιτούσε διεθνή συνεργασία", λέει ο Carnelli.

Επιλογή στόχου

Υπήρχε ένα άλλο εμπόδιο σε μια δοκιμή εκτροπής:η τεχνολογία. Η αρχική αποστολή είχε στόχο έναν αστεροειδή γνωστό ως 2002 AT4, και θα επιχειρούσε να αλλάξει την ταχύτητά του κατά περίπου 0,5 χιλιοστά το δευτερόλεπτο. Αλλά η προσπάθεια μέτρησης αυτής της μικροσκοπικής αλλαγής ήταν ιδιαίτερα δύσκολη επειδή ο αστεροειδής ταξίδευε γύρω από τον Ήλιο με 30 έως 40 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Ο αστρονόμος Dr Andrew Cheng του Πανεπιστημίου Johns Hopkins βρήκε μια λύση. Αντί να στοχεύσει έναν μόνο αστεροειδή, πρότεινε να βρεθεί ένα ζευγάρι που βρίσκεται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο και να στοχεύσει τον μικρότερο από τους δύο. Με αυτόν τον τρόπο τα 0,5 χιλιοστά ανά δευτερόλεπτο θα είναι πολύ πιο εύκολο να μετρηθούν επειδή το ζεύγος θα κινείται το ένα γύρω από το άλλο με λίγα εκατοστά το δευτερόλεπτο.

Εδώ μπαίνει ο αστεροειδής Δίδυμος. Ανακαλύφθηκε το 1996 και αποδείχθηκε ότι είναι ένα ζευγάρι αστεροειδών το 2003. Ο μεγαλύτερος έχει διάμετρο 750 μέτρα, ο μικρότερος είναι 170 μέτρα. Με το παρατσούκλι Didymoon, το μικρό είναι ο στόχος του DART επειδή είναι ακριβώς στο εύρος μεγεθών που ο Fitzsimmons και άλλοι ειδικοί πιστεύουν ότι είναι πιο επικίνδυνο για τη Γη.

Η αποστολή DART είναι ένα κρίσιμο πείραμα για την ανθρωπότητα για έναν πολύ καλό λόγο. «Σε αντίθεση με οποιαδήποτε άλλη φυσική καταστροφή, οι κρούσεις αστεροειδών και κομητών είναι πράγματα για τα οποία μπορούμε πραγματικά να κάνουμε κάτι», λέει ο Δρ Andrew Rivkin του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, ο οποίος ηγείται της έρευνας DART.

Επισημαίνει ότι μπορούμε να λάβουμε προφυλάξεις από τις καταστροφικές συνέπειες άλλων φυσικών καταστροφών, χτίζοντας για παράδειγμα αντισεισμικά σπίτια, αλλά δεν μπορούμε να αποτρέψουμε αυτές τις καταστροφές. Η πλανητική άμυνα κατά των αστεροειδών είναι διαφορετική γιατί μπορούμε να κάνουμε κάτι.

«Μπορούμε να προκαλέσουμε να μην συμβεί κάποιο αντίκτυπο», λέει ο Rivkin, «Έχουμε την τεχνολογία για να το κάνουμε αυτό και τώρα θέλουμε να το δοκιμάσουμε».

Το DART θα κλείσει στο Didymoon με ταχύτητα μεταξύ έξι και επτά χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο και θα χτυπήσει τον διαστημικό βράχο όταν απέχει περίπου 11 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη. Εάν η ομάδα το καταφέρει, θα είναι ένα εκπληκτικό επίτευγμα στην αστροναυτική.

Η NASA έχει κάποια προηγούμενη εμπειρία σε αυτό. Το 2005, έσπασαν ένα διαστημικό σκάφος στον κομήτη Tempel 1. Γνωστή ως αποστολή Deep Impact, ήταν μια τακτική που σχεδιάστηκε για να αποκαλύψει το εσωτερικό του κομήτη αντί να προσπαθήσει να τον εκτρέψει, αλλά τους έδωσε πολύτιμες γνώσεις σχετικά με τέτοια διαστημική στόχευση.

Στα χρόνια που μεσολάβησαν, οι υπολογιστές και το λογισμικό εμφανίστηκαν επίσης γρήγορα. Για να μηδενιστεί το Didymoon, το DART θα χρησιμοποιήσει λογισμικό παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιείται στα παρατηρητήρια για να κρατήσει τα τηλεσκόπια του στραμμένα προς τον σωστό στόχο. Μετά την πρόσκρουση, το DART θα καταστραφεί ολοσχερώς. "Αναμένουμε να δημιουργήσουμε έναν κρατήρα πλάτους 10 έως 15 μέτρων", λέει ο Rivkin.

Μετά τον αντίκτυπο

Μόλις το DART εκτελέσει την αποστολή του, τα τηλεσκόπια στη Γη θα αρχίσουν να παρακολουθούν τον Δίδυμο για να δουν εάν το Δίδυμο έχει εκτραπεί. Στη συνέχεια, το 2025, έχει προγραμματιστεί να φτάσει η Ήρα για να ξεκινήσει το έργο της. Η ευρωπαϊκή συνιστώσα της αποστολής θα εξετάσει πρώτα το μέγεθος και το σχήμα του κρατήρα πρόσκρουσης που κατασκευάστηκε από το DART.

Αυτό θα μας δώσει τις πρώτες πληροφορίες για τη σύνθεση του Didymoon, γιατί διαφορετικά υλικά θα αντιδράσουν με διαφορετικούς τρόπους στη σύγκρουση. Το Hera θα φέρει επίσης μια σειρά οργάνων για την εκτέλεση άλλων αναλύσεων, επιτρέποντάς του να συμπεράνει τη μάζα, την πυκνότητα και τις θερμικές ιδιότητες του αστεροειδούς.

Μάθετε περισσότερα για τους αστεροειδείς στο podcast μας με την διαστημική επιστήμονα Natalie Starkey:

Μόνο με την απόκτηση αυτών των πληροφοριών μπορούμε να μεταφράσουμε με ακρίβεια τα επιτεύγματα της αποστολής DART σε αυτό που πρέπει να κάνουμε αν δούμε άλλον αστεροειδή να κατευθύνεται προς εμάς στο μέλλον. "Αυτές οι ιδιότητες θα μας βοηθήσουν να προσομοιώσουμε τις κρούσεις εκτροπής με μεγαλύτερη ακρίβεια", λέει ο Carnelli.

Φαντάζεται μια μελλοντική στιγμή κατά την οποία ένας επικίνδυνος αστεροειδής εντοπίζεται να έρχεται στο δρόμο μας. Μπορεί να μελετηθεί αμέσως για να μάθει τις ιδιότητές του και αυτοί οι αριθμοί μπορούν να συγκριθούν με αυτούς του Διδυμού. "Βάζετε αυτούς τους αριθμούς στον υπολογιστή και σας λέει ακριβώς πόσο δυνατά να τον χτυπήσετε για να τον εκτρέψετε", λέει ο Carnelli.

Με άλλα λόγια, η Hera ολοκληρώνει το DART κάνοντας την αποστολή μια ακριβή δοκιμή εκτροπής που μπορεί να εφαρμοστεί ευρέως σε οποιοδήποτε εισερχόμενο αντικείμενο ανιχνεύσουμε σε αυτό το εύρος μεγέθους. Αλλά υπάρχει ένα μεγάλο εμπόδιο που πρέπει να περάσει η αποστολή:η χρηματοδότηση.

Το DART της NASA χρηματοδοτείται πλήρως. Κατασκευάζεται και θα ξεκινήσει σε δύο χρόνια. Το Hera χρειάζεται 140 εκατομμύρια ευρώ (128 εκατομμύρια £ περίπου) από τους ευρωπαίους υπουργούς επιστημών αυτόν τον Νοέμβριο για να κατασκευαστεί και στη συνέχεια επιπλέον 160 εκατομμύρια ευρώ (περίπου £146 εκατομμύρια) σε τρία χρόνια για να ξεκινήσει και να λειτουργήσει. Η χρηματοδότηση δεν είναι εγγυημένη. Μια προηγούμενη έκδοση της αποστολής απορρίφθηκε το 2016.

Για τον Carnelli, ο οποίος μελετά δοκιμές εκτροπής αστεροειδών στην ESA από τις αρχές της δεκαετίας του 2000, αυτή είναι κάτι σαν να κάνεις ή να πεθάνεις. "Το 2003-4, η εκτροπή αστεροειδών ήταν ακόμα αρκετά φανταστική όσον αφορά τις τεχνικές εκτροπής αστεροειδών", λέει.

«Ακόμα θυμάμαι όταν οι άνθρωποι πρότειναν να ζωγραφίσουν αστεροειδείς ή να τους συνδέσουν σε ηλιακά πανιά ή να αγκυρώσουν κάποια συστήματα προώθησης ιόντων. Όλα αυτά έχουν εξαφανιστεί. Υπάρχει μια πολύ καλά εδραιωμένη κοινότητα πλανητικής άμυνας τώρα. Και ως κοινότητα, ξέρουμε τι θέλουμε. Απλώς πρέπει να το ολοκληρώσουμε."

Γιατί στην πραγματική ζωή, δεν θα έχουμε τον Bruce Willis να μας σώσει.

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard