DART czyli jak odepchnąć od Ziemi asteroidę

Filmowe kataklizmy, w których zmierzające ku Ziemi asteroidy pustoszą nasza planetę, to tylko fantastyczne wizje czy jednak coś co może wydarzyć się naprawdę? Nawiązując do porzekadła "Obyś żył w ciekawych czasach", lepiej by była to tylko fantazja.

Asteroidy uderzają, ale gdzie?

Niestety prawdopodobieństwo uderzenie asteroidy w Ziemie istnieje i choć jest niewielkie, to nie możemy go zaniedbać. Natura dała nam, można powiedzieć, solidny kredyt szczęścia, który pozwolił ludziom bez większych przeszkód dotrwać czasów, gdy zaawansowana technika może pomóc nie tylko przewidzieć, ale też pozbyć się zagrożenia.

Paradoksalnie, w przeciwieństwie do filmów, największe notowane uderzenia asteroid w Ziemię (a w zasadzie eksplozje tuz nad powierzchnią, co również wiąże się z wyzwoleniem niszczycielskiej energii kinetycznej) miały miejsce w Rosji. W 1908 roku w pobliżu rzekiTunguska na Syberii eksplozja obiektu wielkości samolotu pasażerskiego zniszczyła ogromne połacie lasu. To był region słabo zamieszkały. Z kolei w 2013 roku asteroida wielkości autobusu wybuchła nad Czelabińskiem uszkadzając budynki w okolicznych miejscowościach i raniąc około 1500 ludzi.

Krater w stanie Arizona

Jednak nie te wydarzenia odcisnęły na ziemskim zyciu największe piętno. Ziemia ze względu na dynamicznie zmieniającą się powierzchnię, nie jest poorana kraterami tak jak choćby Mars, to i tutaj znajdzie się kilka pozostałości po gigantycznych kataklizmach w zamierzchłej przeszłości. Niektóre są stosunkowo niewielkie jak 1200 metrowy krater w Arizonie w pobliżu Flagstaff i trudne do pomylenia z czymś innym. Inne bardzo duże o rozmiarach dziesiątek kilometrów i trudne do zlokalizowania tak jak krater Chicxulub na półwyspie Jukatan. Jego powstanie wiąże się z upadkiem asteroidy, która 66 milionów lat temu zakończyła erę dinozaurów.

NEO czyli Near Earth Object

Pojęcie NEO, czyli obiekt bliski Ziemi (ang. Near Earth Object) spopularyzowane zostało w ostatniej dekadzie XX wieku. Wtedy też powstało wiele filmów, z Armageddonem na czele, pokazujących walkę człowieka z naturą. Określenie NEO stosuje się w odniesieniu do tych obiektów, których orbita przebiega blisko Ziemi.

Od końca XIX wieku odkrywane są kolejne takie obiekty, a obecnie znamy ich już grubo ponad 10000 tysięcy. NEO nie mają z góry określonych wymiarów. Mogą to być bryły skalne o wymiarach liczonych w metrach, ale też kolosy o rozmiarach wielu kilometrów. Zasada jest taka, że im większy obiekt tym jest on mniej liczny w populacji. NEO mogą być asteroidy, ale też komety. Zresztą obie te kategorie obiektów wiele łączy. Zwykle różnice są oczywiste, ale znane są też takie, które zmieniają swój status.

Wykonane z Ziemi obrazy radarowe asteroidy Didymos z 2003 roku

By stanowić dla życia na Ziemi zagrożenie, NEO musi mieć rozmiary co najmniej kilkuset metrów. Te ponad kilometrowe mogą wywołać katastrofę o skutkach w skali globalnej. Wedle szacunków dziś już tylko 7% tego typu NEO nie jest nam znane. Te które znamy, mają wyznaczoną trajektorię i wiadomo, że nie stanowią one zagrożenia dla Ziemi. Niestety nawet 1% niewykrytych obiektów wystarcza, by czuć się niekomfortowo.

DART czyli Double Asteroid Redirection Test

Projekt DART zakłada skonstruowanie sondy, która wysłana z Ziemi uderzy w NEO i doprowadzi do nieznacznej zmiany jej kursu.

Zadziała tu zasada kumulowania się zmian, o czym już pisałem przy okazji zmian wiekowych. Sama siła uderzenia nie będzie wystarczająca by od razu wysłać NEO w drogę precz od Ziemi, ale wprowadzi na tyle istotną korektę kursu, by ta przełożyła się w końcu na dużą zmianę orbity NEO ze względu na kumulujące w czasie się zmiany trajektorii.

Pierwsze próby przewidziano na 2024 rok. DART, czyli tak zwany kinetyczny impaktor, przetestowany zostanie z braku odpowiedniego kandydata, na obiektach, które Ziemi nie zagrażają, ale mogłyby, gdyby ich orbita była inna.

Celem DART jest podwójna asteroida Didymos i stąd nazwa projektu. Odkryty w 1996 roku Didymos to w istocie dwa obiegające się wzajemnie obiekty o średnicy 780 metrów jeden i 160 metrów drugi. Ten mniejszy jest celem DART. Didymos zbliży się do Ziemi w roku 2022 i 2024 na odległość kilkunastu milionów kilometrów (w skali kosmicznej to całkiem blisko).

Wybór podwójnego układu do eksperymentu pozwoli dokładnie przeanalizować zachowanie się jednego ze składników po zderzeniu z pociskiem lecącym z prędkością około 6 km/s. A zarazem nie wpłynie na orbitę całego układu, w sposób mogący w przyszłości zagrozić Ziemi.

DART choć nazwałem go pociskiem ze względu na dość dużą prędkość, przypomina zwykłą sondę badawczą. Taką jak na przykład Deep Space, sonda którą wystrzelono w roku 1998, a która w ciągu kilku lat, zanim zamilkła w 2002 roku, odwiedziła asteroidę 9969 Braille i kometę krótkookresową 19P/ Borelly.

Rozmiary DART są porównywalne z rozmiarami lodówki, waga to około 300 kilogramów. Możemy zatem powiedzieć, że przekonamy się jak to jest rzucić pełną lodówką w asteroidę. Asteroidę, której wewnętrzna budowa jest niewiadomą, co utrudnia symulacje komputerowe.

Zmiana prędkości mniej masywnej z asteroid wyniesie jedynie około 1 mm/s. To tak jakby dotknąć drugiego człowieka, jednak w tym przypadku mówimy o kawałku skały wielkości boiska do futbolu australijskiego.

Ochrona przed NEO to nasza powinność

Opracowanie skutecznego systemu ochrony przed NEO jest naszym obowiązkiem, bo natura potrafi być nieprzewidywalna. Uderzenie asteroidy o rozmiarach mniejszego z Didymosów w gęsto zaludniony teren na Ziemi byłoby opłakane w skutkach.

Jeśli projekt DART (i ewentualnie kolejne) przyniosą negatywne skutki, będziemy musieli przedefiniować nasze szanse na odchylenie trajektorii NEO i wziąć pod uwagę opracowanie już teraz zweryfikowanych planów postępowania w skali globalnej w przypadku zagrożenia ze strony NEO. Zwracała na to uwagę Debbie Lewis, z misji AIM, podczas światowego dnia Asteroid, który miał miejsce 30 czerwca.

AIDA, DART i AIM, plan lotu

DART to część misji AIDA (Asteroid Impact & Deflection). Jej drugi składnik, europejski orbiter AIM w 2022 roku dotrze do Didymosa i stworzy mapę jego powierzchni z dokładnością do 1 metra. Będzie też monitorował przebieg zderzenia DART z mniejszą z asteroid.

Źródło: NASA