Nauka  / News

Astronomowie stworzyli nowe procedury. Zastosują je, gdy odkryją planetoidy będące na kursie kolizyjnym z Ziemią

257 interakcji
dołącz do dyskusji

W piątek trzynastego, a konkretnie w piątek, 13 kwietnia 2029 r., w pobliżu Ziemi przeleci znacznych rozmiarów planetoida. Apophis, bo taką nosi nazwę, ma blisko 300 m średnicy i podczas przelotu znajdzie się bliżej Ziemi niż satelity znajdujące się na orbicie geostacjonarnej.

Obserwacje planetoidy 99942 Apophis, prowadzone tuż po jej odkryciu, wskazywały, że podczas przelotu w pobliżu Ziemi w 2029 r. przeleci ona przez grawitacyjną dziurkę od klucza czyli w miejscu, w którym pole grawitacyjne naszej planety zakrzywi jej trajektorię tak, że podczas kolejnego przelotu w 2036 r. uderzy ona w Ziemię. Na szczęście nowsze i dokładniejsze obserwacje wskazują, że planetoida bezpiecznie minie Ziemię w trakcie obu tych przelotów.

Sytuacja ta skłoniła naukowców do opracowania strategii, które pozwolą na sprawne odchylenie toru lotu planetoidy, jeżeli odkryjemy taką, która będzie zmierzała prosto w stronę Ziemi.

Co zrobić z zagrażającą Ziemi planetoidą? Naukowcy z MIT opracowali procedurę, która pozwoli szybko podjąć decyzję. Źródło: Christine Daniloff, MIT

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali procedurę, która pozwoli na sprawne określenie typu misji kosmicznej mającej na celu sprawną zmianę trajektorii lotu zbliżającej się do nas planetoidy. Wybór odpowiedniej misji zależy od masy planetoidy, jej pędu czy w końcu czasu pozostałego do zderzenia. Oprócz tego naukowcy muszą w trakcie podejmowania decyzji uwzględnić niepewności związane z tymi, jak i z wieloma innymi parametrami.

Inżynierowie zastosowali opracowaną przez siebie metodę do planetoid Apophis oraz Bennu. Bennu to planetoida, która okresowo zbliża się do Ziemi. Aktualnie w jej otoczeniu znajduje się sonda OSIRISREx, która w 2023 r. przywiezie na Ziemię próbki materii pobrane z powierzchni planetoidy. Kilka dni temu pisałem o tym, że sonda aktualnie zbliża się do planetoidy badając różne miejsca, z których w ciągu kilku miesięcy pobierze próbkę materii.

Planetoida Bennu sfotografowana przez sondę OSIRIS-REx. Źródło: NASA

W artykule, który zostanie opublikowany w najbliższych dniach w periodyku Acta Astronautica, badacze wykorzystują swoją procedurę do określenia najlepszego typu misji, której celem byłoby odchylenie toru lotu Apophis i Bennu, gdyby któraś z nich zamierzała nam zrobić duże kuku.

Jak dotąd rozważano strategie odchylania toru lotu planetoidy, która już przeleciała przez ten kluczowy punkt w polu grawitacyjnym Ziemi i zmierza do kolizji z Ziemią. Naszym celem jest zapobiegnięcie przelotowi przez ten punkt, na długo przed potencjalnym uderzeniem w Ziemię. Chodzi o to, aby odpowiednio wcześnie wyprowadzić pierwszy cios i zaoszczędzić sobie problemów - mówi Sung Wook Peak, główny autor opracowania z MIT.

Jak uniknąć zagłady?

W 2007 r. NASA przygotowała dla amerykańskiego Kongresu raport, w którym stwierdzono, że najskuteczniejszą metodą odsunięcia zagrożenia, jest potraktowanie planetoidy ładunkiem jądrowym. Eksplozja ładunku atomowego na powierzchni planetoidy skutecznie zmieniłaby tor jej lotu. Jest to jednak dość kontrowersyjny pomysł, jak z resztą wszystko, co dotyczy użycia ładunków jądrowych w przestrzeni kosmicznej.

Wizja artystyczna przedstawiająca planetoidę Apophis zmierzającą w kierunku Ziemi. Źródło: NASA

Opcjonalnie można posłużyć się tzw. impaktorem kinetycznym - sondą, rakietą czy innym pociskiem, który jeżeli wycelować go w odpowiednie miejsce, z odpowiednią prędkością, powinien w trakcie zderzenia przenieść na planetoidę część swojego pędu, tym samym zmieniając jej trajektorię.

W tym jednak przypadku, przed uderzeniem wyprzedzającym, musielibyśmy bardzo dokładnie poznać masę, pęd, trajektorię i skład chemiczny powierzchni planetoidy. W przypadku tak delikatnego zadania należy wziąć pod uwagę wszelkie niepewności pomiarów. Jeżeli mamy  do czynienia z planetoidą, która potencjalnie mogłaby nas zmieść z powierzchni Ziemi, to prawdopodobieństwo powodzenia misji nie może wynieść 90 proc. a 99,9 proc.

Peak wraz ze swoimi współpracownikami opracował program, który pozwala zidentyfikować najbardziej odpowiedni typ misji kosmicznej pozwalającej na uchronienie Ziemi przed zderzeniem z planetoidą.

Wśród rozważanych misji były misje zawierające podstawowy impaktor kinetyczny, którego celem jest zmiana kierunku lotu planetoidy. Alternatywą były różne wariacje misji uwzględniających wysłanie sondy, która wykona dokładne pomiary rozmiarów i masy planetoidy, a dopiero potem wysłanie dobrze przygotowanego impaktora.

Do programu badacze wprowadzili konkretne zmienne, takie jak masa, pęd i trajektoria planetoidy, oraz zakres niepewności dla każdej z tych zmiennych. Co najważniejsze, w ramach symulacji badacze uwzględnili odległość planetoidy od grawitacyjnej dziurki od klucza oraz czas pozostający do przelotu planetoidy przez nią.

Taka dziurka od klucza to swego rodzaju drzwi - gdy planetoida przez nią przejdzie, z dużym prawdopodobieństwem uderzy w Ziemię - mówi Peak.

W swojej pracy inżynierowie zajęli się dwoma planetoidami Apophis i Bennu, dla których położenie grawitacyjnej dziurki od klucza przy Ziemi jest znane.

W symulacjach wprowadzone różne odległości między planetoidą a dziurką od klucza. Następnie oceniano, która z trzech głównych typów misji niosłaby największe prawdopodobieństwo sukcesu.

Gdyby Apophis miała przejść przez grawitacyjną dziurkę od klucza za co najmniej pięć lat, to naukowcy mieliby wystarczająco dużo czasu, aby wysłać dwie sondy - jedna zmierzyłaby rozmiary planetoidy, a druga w ramach testów delikatnie przesunęłaby na jej orbicie - przed wysłaniem głównego pocisku. Jeżeli przejście przez dziurkę od klucza miałoby nastąpić za 2 do 5 lat, można wysłać jedną sondę do zmierzenia rozmiarów planetoidy i do doprecyzowania parametrów głównego pocisku, który miałby zmienić trajektorię planetoidy. Jeżeli do przelotu przez dziurkę od klucza miałoby dojść w ciągu roku - prawdopodobnie byłoby już za późno na jakiekolwiek działanie.

W przypadku planetoidy Bennu jest podobnie, choć naukowcy wiedzą nieco więcej o jej składzie chemicznym, dzięki czemu wysłanie sond przed impaktorem nie byłoby potrzebne.

Procedura wyboru misji opracowana przez Peaka w przyszłości pozwoli szybko oszacować prawdopodobieństwo powodzenia różnych misji kosmicznych, których celem będzie uchronienie Ziemi przed uderzeniem planetoidy.

Zamiast zmieniać rozmiary pocisku/impaktora, możemy zdecydować się na wysłanie kilku mniejszych impaktorów, które będą kolejno zderzały się z planetoidą. Możemy także rozważać wysyłanie pocisków z Księżyca lub wykorzystanie satelitów w roli impaktorów. Teraz mamy jasną mapę drogową, która pozwoli nam szybko oszacować jakiego rodzaju misja będzie odpowiednia dla dowolnej planetoidy.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst