Πρώτη δοκιμή «πλανητικής άμυνας» σε ενδεχόμενη πρόσκρουση αστεροειδούς

Μοιάζει με σενάριο ταινίας επιστημονικής φαντασίας, αλλά η προστασία της Γης από πιθανή πρόσκρουση αστεροειδούς, αρκετά μεγάλου ώστε να προκαλέσει ανθρώπινα θύματα και εκτεταμένες ζημιές, είναι ο απώτερος στόχος της αποστολής «DART» της NASA, που εκτοξεύεται την ερχόμενη Τετάρτη, από τη στρατιωτική βάση Βάντεμπεργκ στην Καλιφόρνια, με πύραυλο «Falcon 9» της «SpaceX». Η αποστολή θα διερευνήσει την εφικτότητα και την αποτελεσματικότητα μιας από τις μεθόδους που έχουν σκεφτεί οι επιστήμονες, ώστε σε ενδεχόμενο επικείμενης ολέθριας πρόσκρουσης, να είναι δυνατή μια ανεπαίσθητη μεταβολή της τροχιάς του αστεροειδούς, αρκετή όμως για να αποφευχθεί η πρόσκρουση. Πρόκειται για τη μέθοδο της κρουστικής μεταφοράς Κινητικής Ενέργειας από μια διαστημοσυσκευή, που θα συντριβεί με μεγάλη ταχύτητα πάνω στον αστεροειδή. Η μέθοδος αυτή προϋποθέτει ο αστεροειδής να μην είναι πολύ μεγάλων διαστάσεων, η διαστημοσυσκευή να έχει επαρκή μάζα και ταχύτητα ως προς αυτόν, ώστε η πρόσκρουση να του αλλάξει επαρκώς την τροχιά και, βέβαια, ο αστεροειδής να έχει εντοπιστεί έγκαιρα και να υπάρχει έτοιμη για εκτόξευση η διαστημοσυσκευή που θα συντριβεί πάνω του.

Τελευταίος έλεγχος της διαστημοσυσκευής «DART» πριν από την τοποθέτησή της στον πύραυλο εκτόξευσης. Δεξιά διακρίνεται η μία από τις δύο φωτοβολταϊκές συστοιχίες τροφοδοσίας της συσκευής με ηλεκτρικό ρεύμα, τυλιγμένη σε σχήμα κυλίνδρου

Η Γη, στον γεωλογικό χρόνο, έχει δεχτεί επανειλημμένα χτυπήματα από αστεροειδείς, όπως τον γνωστότερο, που σχετίζεται με την εξαφάνιση των δεινοσαύρων. Αλλά και πιο πρόσφατα, το 1908, ένας αστεροειδής ή κομήτης διαμέτρου μερικών δεκάδων μέτρων θεωρείται υπεύθυνος για την ισοπέδωση μεγάλης έκτασης στο σιβηρικό δάσος της Τουνγκούσκα, ενώ το 2013, ένας πολύ μικρότερος αστεροειδής εξερράγη πάνω από το Τσέλιαμπινσκ της Ρωσίας, προκαλώντας τραυματισμούς και σημαντικές ζημιές. Η βιντεοσκόπηση του τελευταίου γεγονότος έκανε πιο γνωστό και «χειροπιαστό» τον κίνδυνο στους μη ειδικούς σε όλο τον κόσμο.

Δίδυμος και Δίμορφος

Η NASA παίρνει το ενδεχόμενο καταστροφικής σύγκρουσης αστεροειδούς με τη Γη πολύ σοβαρά και έχει συστήσει Γραφείο Συντονισμού Πλανητικής Αμυνας! Αυτό το Γραφείο ανέθεσε στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής «Τζονς Χόπκινς» τη διεύθυνση της αποστολής «DART» (τα αρχικά της ονομασίας της: Double Asteroid Redirection Test, σχηματίζουν τη λέξη ΒΕΛΟΣ). Στόχος (κυριολεκτικά!) της αποστολής είναι ο Δίμορφος, ο μικρός αστεροειδής – φεγγαράκι, που περιφέρεται γύρω από τον μεγαλύτερο αστεροειδή Δίδυμο, σε ένα – όχι τόσο σπάνιο – δυαδικό σύστημα αστεροειδών. Ο Δίδυμος περιφέρεται γύρω από τον Ηλιο σε τροχιά που αν και δεν απειλεί τη Γη, τον φέρνει αρκετά κοντά, ώστε οι αστρονόμοι να μπορούν να τον παρατηρήσουν με επίγεια τηλεσκόπια. Η δυναμική του δυαδικού αστεροειδούς σύμφωνα με τους επιστημονικούς υπολογισμούς θα επιτρέψει στη διαστημοσυσκευή «DART» να αλλάξει αρκετά την ταχύτητα του Δίμορφου, ώστε να μεταβληθεί και η τροχιά του γύρω από τον Δίδυμο.

Ο μικρός δορυφόρος LICIACube ελέγχεται λίγο πριν από την τοποθέτησή του πάνω στη διαστημοσυσκευή «DART»

Το πέρασμα του Δίδυμου στη μικρότερη απόσταση της τροχιάς του σε σχέση με τη Γη το φθινόπωρο του 2022 θα δώσει τη δυνατότητα στους αστρονόμους να παρατηρήσουν με επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια την ίδια την πρόσκρουση, όσο και τις αλλαγές που θα επιφέρει. Ο Δίδυμος έχει διάμετρο περίπου 780 μέτρα και ο Δίμορφος περίπου 160, ενώ το σύστημα είναι εκλειπτικό ως προς τη Γη, δηλαδή ο Δίμορφος περνάει μπροστά από τον Δίδυμο, μεταβάλλοντας τη λαμπρότητα του μεγαλύτερου αστεροειδούς, όπως φαίνεται από τον πλανήτη μας. Η αλλαγή της περιόδου περιφοράς του Δίμορφου εξαιτίας της πρόσκρουσης θα αποκαλυφθεί ακριβώς από τη μεταβολή της περιόδου διακύμανσης της φωτεινότητας του Δίδυμου.

Αυτοματισμός

Η αποστολή σύμφωνα με τη NASA έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε ο Δίδυμος, που τώρα δεν αποτελεί απειλή, να μη μεταβληθεί σε απειλή μετά την πραγματοποίησή της. Η μεταφορά Ενέργειας που θα γίνει στο σύστημα των αστεροειδών είναι μικρή και δεν θα μεταβάλει σημαντικά την τροχιά του γύρω από τον Ηλιο. Κανένας γνωστός αστεροειδής διαμέτρου μεγαλύτερης των 140 μέτρων δεν έχει αξιόλογη πιθανότητα να πέσει στη Γη τα επόμενα 100 χρόνια. Ωστόσο, εκτιμάται ότι μόλις το 40% των αστεροειδών τέτοιου μεγέθους έχουν ανακαλυφθεί μέχρι τώρα.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της αποστολής «DART», με τη βασική διαστημοσυσκευή σε πρώτο πλάνο, τον LICIACube κάτω δεξιά και τον Δίδυμο και τον Δίμορφο στο βάθος

Η διαστημοσυσκευή «DART» είναι πολύ απλή. Μεταφέρει μόνο ένα όργανο, το DRACO, μια κάμερα μετεξέλιξη της ανάλογης των διαστημοσυσκευών «Νέοι Ορίζοντες» της NASA, για πλοήγηση στο Βαθύ Διάστημα. Η κάμερα αυτή θα είναι το μάτι του σκάφους, που θα τροφοδοτεί τον υπολογιστή του με τις απαραίτητες οπτικές πληροφορίες, ώστε να μπορεί να πλοηγηθεί σωστά πλησιάζοντας τον Δίδυμο τον ερχόμενο Σεπτέμβρη και με τη βοήθεια αλγορίθμων μηχανικής μάθησης να το στρέψει κατάλληλα για να γίνει αποτελεσματικά μια κεντρική πρόσκρουση στον Δίμορφο. Κανείς δεν γνωρίζει αυτήν τη στιγμή το ακριβές σχήμα του μικρότερου αστεροειδούς, του Δίμορφου, ώστε να προετοιμαστεί μια τροχιά πρόσκρουσης σε συγκεκριμένο σημείο του. Επιπλέον, καθώς το σκάφος θα πλησιάζει τους αστεροειδείς με ταχύτητα 6 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο πετώντας σε απόσταση 11 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη, δεν υπάρχει δυνατότητα τηλεχειρισμού ή συμμετοχής επίγειων μηχανισμών στον χειρισμό του. Ολα πρέπει να γίνουν αυτόματα και να αποφασιστούν από τους αλγορίθμους, που προετοίμασαν οι επιστήμονες, αφού τροφοδότησαν το σύστημα μηχανικής μάθησης με χιλιάδες διαφορετικές παραλλαγές, όσον αφορά το σχήμα και τα ενδεχόμενα ακριβή χαρακτηριστικά τροχιάς του Δίμορφου.

Κύβος

Η όλη διαδικασία της προσέγγισης, με τους ελιγμούς της τελευταίας στιγμής και τον ελάχιστο διαθέσιμο χρόνο, δεν επιτρέπει την αποστολή φωτογραφιών από τη διαστημοσυσκευή «DART». Γι’ αυτό, η αποστολή θα φέρει και έναν μικροδορυφόρο παρατηρητή, τύπου CubeSat, τον LICIACube, με δύο κάμερες. Ο κατασκευασμένος από την Ιταλική Διαστημική Υπηρεσία (ACI) LICIACube, θα απελευθερωθεί 10 μέρες πριν από την πρόσκρουση του «DART» και στη συνέχεια θα προσαρμόσει την τροχιά του, ώστε να περάσει κοντά από τον Δίμορφο μόλις 3 λεπτά μετά την πρόσκρουση, για να καταγράψει τις συνέπειές της και κυρίως τα συντρίμμια που θα εκτιναχθούν και τον κρατήρα που είναι πιθανό να σχηματιστεί. Θα παρέχει έτσι εικόνα των λεπτομερειών της αποστολής, που είναι αδύνατο να αποκτηθεί τόσο από τα επίγεια τηλεσκόπια, όσο και από τα διαστημικά τηλεσκόπια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη.

Η ποσότητα των συντριμμιών, η ταχύτητα εκτόξευσής τους και η κατεύθυνση προς την οποία θα εκτοξευτούν είναι πληροφορίες, που θα βοηθήσουν να υπολογιστεί η ορμή, που θα έχει μεταφέρει το «DART» στον Δίμορφο και τελικά πόσο αποτελεσματική θα αποδειχτεί η πρόσκρουση, στην αλλαγή τροχιάς του μικρού αστεροειδούς. Αν η πρόσκρουση είναι πετυχημένη, αναμένεται η 12ωρη τροχιά του Δίμορφου γύρω από τον Δίδυμο να μεταβληθεί κατά αρκετά λεπτά. Ο σχήματος κύβου LICIACube έχει μάζα μόλις 14 κιλά και ακμή περίπου 40 εκατοστών και θα στέλνει στη Γη τις φωτογραφίες και τις καταγραφές που θα έχει κάνει, επί αρκετούς μήνες μετά την πρόσκρουση. Θα έχει και τη δυνατότητα να δει και να φωτογραφήσει την πίσω πλευρά του Δίδυμου και του Δίμορφου, κάτι που το «DART» για προφανείς λόγους δεν θα έχει την ευκαιρία…

Επιμέλεια: Σταύρος Ξενικουδάκης
Πηγή: «Scientific American»
Ριζοσπάστης