Missão DART – o primeiro passo na defesa planetária

Em 30 de junho de 1908, o conceito de defesa planetária não existia. Sem ser descoberto, sem aviso, um asteróide com cerca de 50 metros de diâmetro entrou na atmosfera da Terra a uma velocidade de 27 km / s, ou 97200 km / h. Com pouco mais de algumas dezenas de milhares de toneladas, o meteoróide (seu nome muda dependendo da fase) caiu na atmosfera tão rapidamente que o ar não teve tempo de se mover para fora do caminho.

A compressão criava plasma superaquecido, que junto com o ar fornecia resistência. Em algum ponto, 7 km acima da Sibéria, perto do rio Tunguska, a resistência estrutural do meteoróide não resistiu às forças envolvidas e ele explodiu. A energia liberada foi algo entre 15 e 30 megatons. Em média, isso foi 1.333 vezes mais do que a bomba que teria detonado em Hiroshima, 37 anos no futuro.

Mais de 2.000 km² as florestas foram destruídas em segundos. O terremoto causado pela explosão foi descoberto em sismógrafos até mesmo em Washington, DC. Incrivelmente, o número de mortos é mínimo, três vítimas, não confirmadas.

A humanidade teve sorte, muita sorte, uma mudança infinitesimal na órbita do asteróide, que poderia atingir Moscou, São Petersburgo, Londres ou Constantinopla, matar dezenas de milhares de pessoas e mudar o curso da história.

Se o golpe tivesse ocorrido depois de 1945, mesmo na Sibéria, teria sido suficiente para desencadear uma sequência de eventos que culminaria inevitavelmente em uma guerra nuclear geral. Pense nisso: a Guerra Fria, os Estados Unidos e a União Soviética dois para pegar, de uma maneira ruim. Uma explosão equivalente a um grande dispositivo termonuclear ocorre em uma região de seu país, talvez uma cidade estratégica. Você vai esperar pela confirmação ou vai retaliar imediatamente, antes que outros mísseis comecem a cair?

Em 2013 tivemos uma celebridade Meteoro em Chelyabinsk, que explodiu no ar sobre a Rússia. Movendo-se a uma velocidade de 19 km / s, um meteoro de 10.000 toneladas explodiu a uma altitude de 30 km, com uma energia de 500 quilotons, quebrando janelas e assustando pessoas por centenas de quilômetros. Felizmente o evento foi bem documentado e não houve tensões internacionais, mas esses meteoros não são os mais preocupantes.

Temos asteróides com centenas de metros de comprimento, às vezes quilômetros, capazes de gerar eventos de extinção, como o meteoro que criou a cratera Chicxulub e extinguiu dinossauros. Com diâmetro de 100 km, atingiu a Terra com energia equivalente a 921 bilhão vezes mais do que a bomba em Hiroshima. O pobre Dino da Silva Sauro não teve chance.

E nem o faremos, se não investirmos na defesa planetária. O vasto e infinito vácuo do universo está cheio de escombros desde a formação do sistema solar, a frequência com que somos afetados diminui em proporção direta ao tamanho do asteróide, mas não chega a zero.

Existem organizações que monitoram o espaço, mas muitos pequenos asteróides permanecem não detectados. E mesmo se detectarmos um asteróide como o Tunguska com antecedência, HOJE não sabemos como lidar com isso, na melhor das hipóteses calcularemos o ponto de impacto e evacuaremos a população local.

Claro, detectar um asteróide perigoso é apenas metade do problema. Existem muitas idéias sobre como mudar sua órbita, com ou sem a ajuda de Bruce Willis, e a capacidade de lidar com elas é a base de qualquer sistema de defesa planetário decente.

Os cientistas estão sempre discutindo, cada grupo defende que seu método preferido é o melhor, e todos estão certos, cada caso é diferente e cada caso tem uma solução mais eficaz. O mais legal é que não envolvem todas as detonações nucleares.

1 – Defesa motora planetária

Esta técnica está teoricamente quase ao nosso alcance e é ideal para cometas e asteróides ricos em água. Essencialmente um grande corpo (inserir piada Sua mãe™ aqui) foi descoberto em uma órbita que irá colidir com a Terra em algumas dezenas ou possivelmente centenas de anos.

Em seguida, enviamos um “rebocador espacial” que pousará no cometa e com seus motores lentamente, como uma formiga empurrando um elefante, gradualmente mudando sua órbita. Quanto mais longe e mais tempo os motores funcionam, mais eficiente é o método.

Este rebocador reabasteceria a frota de petroleiros se o corpo do mal não tivesse água (relativa) em abundância. Idealmente, eles usarão ISRU, que significa “Uso de Recursos Locais”. Não é exatamente uma ciência espacial separar o hidrogênio e o oxigênio da água, e há uma certa ironia em usar o próprio asteróide para criar o combustível que o tirará da Terra.

Uma ótima história cobrindo esse tipo de situação foi escrita por Arthur C. Clarke, n ‘o martelo de deus.

2 – Defesa planetária com armas nucleares

Desculpe mantê-los informados, mas Armagedom não é um filme cientificamente correto. Tudo tão perto da Terra acabou. E mesmo que seja possível, com nossas escassas armas nucleares, destruir um asteróide de vários quilômetros de comprimento, isso não resolverá nada.

A quantidade de matéria que entra na atmosfera permanece a mesma, seja na forma de um objeto ou de milhares. Não teremos uma explosão gigante, mas a atmosfera vai esquentar da mesma forma, a energia cinética é a mesma. Esta é a diferença entre morrer no fogo e cozinhar lentamente em uma panela.

Teoricamente, ogivas nucleares poderiam ser usadas para defender planetas se o asteróide estiver longe, mas há várias questões que discutiremos mais tarde.

3 – Tinta?

Sim, tinta. A ideia é aparentemente insana, mas em teoria é perfeitamente viável.

Mesmo sem massa, a luz ainda tem momento, quando um fóton atinge uma superfície, a energia cinética é transferida. Isso não é teoria ou ficção científica, as velas solares funcionam assim. Durante décadas, a sonda Pioneer mostrou uma anomalia em sua trajetória que só foi explicada quando foi aplicada uma equação que levava em conta a pressão da radiação solar.

Os asteróides são geralmente escuros. Se usarmos uma sonda robótica para pintar metade de um asteróide de branco, a pressão da radiação solar que o atinge será desequilibrada, fazendo com que seja empurrado ligeiramente (muito suavemente) para outra órbita. Com tempo suficiente, até mesmo asteróides enormes podem ser atingidos por este método.

4 – Defesa planetária por impacto direto

As bombas nucleares são ótimas, com uma ogiva W80 simples em sua mochila, você nunca mais terá que pagar a conta, mas a física, no caso dos asteróides, pode torná-los desnecessários.

Usando a velha equação de Newton, F = mxa, sabemos que a força aplicada por um foguete que atinge um asteróide é igual à massa do caminho de aceleração, vemos isso todos os dias na Estação Espacial Internacional, com fragmentos microscópicos de poeira cósmica viajando dezenas de quilômetros por segundo abrindo furos no módulo de camadas de isolamento.

Um foguete carregando um elemento de impacto, uma carga de material muito denso, como tungstênio ou urânio empobrecido viajando em velocidades extremas, pode atingir um asteróide com mais energia do que uma detonação nuclear e, à medida que cada ação responde à mesma reação na direção oposta, o asteróide será empurrado suavemente.

Este método é o único que podemos testar HOJE, e é isso que estamos fazendo na missão DART, (Teste Asteróide Duplo Desvio), o Teste Asteróide Duplo Desvio.

O DART é a primeira missão de defesa planetária lançada pela Terra, e tem como objetivo solucionar, ou pelo menos gerar muitos dados sobre o método de ataque direto.

O DART é uma sonda muito simples, quase não tem instrumentos científicos, seu objetivo é acertar um asteróide e pronto, a missão da Agência Espacial Européia vai monitorar o asteróide, além disso o DART leva cubos da agência espacial italiana LICIACube. Ele se separará da sonda principal dez dias antes do impacto e transferirá as imagens de volta para a Terra.

Se tudo correr bem em setembro de 2022, o DART chegará em um mini-sistema que consiste no asteróide Dimorphos e sua mini-lua Didymos. O sistema de navegação experimental terá como alvo Didymos, e o DART o atingirá a uma velocidade de 6,6 km / s. Um cálculo simples diz que uma planta de 610 kg nesta velocidade afetará uma energia equivalente a algumas toneladas de TNT.

Como Didymos tem uma massa de 4,8 milhões de toneladas, nenhuma mudança significativa em sua órbita é esperada. Δv, a mudança de velocidade calculada é de 0,4 mm / s, isso deve mudar a órbita de Didymos, que é 11,92 horas, em cerca de 10 minutos.

Isso por sua vez afetará a órbita de Dimorfos em torno do Sol, embora Dimorfos seja muito maior, com 780 metros de diâmetro e 528 milhões de toneladas de massa, ante 160 metros e 4,8 MT Didimos.

Os cientistas esperam ver como o impacto é semelhante aos valores calculados e como a superfície do asteróide afeta o impacto.

A sonda OSISRIS-REx toca o asteróide leve Bennu. Observe como ele pega o cascalho.

Nem todo asteróide é uma rocha sólida, existem asteróides feitos de rochas, alguns são núcleos de ferro sólido, alguns são pouco mais do que blocos de terra, e esse é o problema.

Sacos de areia são freqüentemente usados ​​para proteção em arquibancadas, e projéteis que passam por placas de aço são detidos por alguns centímetros de areia. A energia é consumida com muito mais eficiência. Cubra a superfície arenosa com um saco plástico. Empurre seus dedos. Existe uma grande resistência. Retire o plástico, seus dedos irão facilmente entrar na areia.

Infelizmente, a defesa planetária ainda não é uma prioridade. O próprio DART foi pago com dinheiro encontrado entre as almofadas do sofá da NASA, custando um total de $ 330 milhões, dos quais $ 69 milhões foram para a SpaceX, e foi uma compra vantajosa.

Foi planejado originalmente para receber carona em outro lançamento, mas a proposta da SpaceX para um lançamento dedicado ainda era significativamente mais barata do que a concorrência.

Asteroides com mais de 1 km de diâmetro atingem a Terra em média a cada 500.000 anos, mas carros pequenos como o Tunguska ocorrem com muito mais frequência, uma média de um a cada 185 anos.

Uma cidade estatisticamente grande pode ser destruída amanhã, a única maneira de não nos surpreender é investir em rastreamento e técnicas para alterar a órbita de asteróides potencialmente perigosos. Existem vários projetos isolados sem grandes fundos, e parece que só aprenderemos depois do sério impacto inevitável.

Por enquanto, apenas contamos com a sorte e esquecemos que Bruce Willis não viverá para sempre.