septiembre 26, 2022

¿Se puede desviar la órbita de un asteroide de tipo pila de escombros con un proyectil?

El 30 de junio es el Día Internacional de los Asteroides según la ONU. A estas alturas todos sabemos que algunos asteroides cercanos de medio tamaño —entre 100 y 500 metros— constituyen una amenaza para nuestra civilización. Quizás no la más importante o urgente —los asteroides de gran tamaño realmente peligrosos ya están casi todos catalogados y localizados—, pero sí es una amenaza que, a diferencia de otras, podemos evitar totalmente si contamos con los medios adecuados (spoiler: por el momento no contamos con ellos). Uno de los métodos de deflección de asteroides más sencillo y en el que hay depositada más confianza es el del interceptor cinético. O sea, un proyectil que, al chocar, puede desviar la órbita del asteroide peligroso. Precisamente, este concepto es el que debe validar la misión DART de la NASA.

La NASA hará chocar la sonda DART contra el asteroide Dimorphos, que orbita el asteroide Didymos, este año (NASA).

No obstante, la capacidad de un interceptor cinético para cambiar la órbita de un asteroide no solo depende de su velocidad y ángulo de impacto, sino también de la morfología, rotación y, especialmente, composición del cuerpo menor. Las misiones Hayabusa 2 y OSIRIS-REx nos han enseñado que algunos asteroides próximos como Ryugu y Bennu no son cuerpos sólidos, sino que en realidad se trata de pilas de escombros, es decir, acumulaciones de rocas de diverso tamaño. Y esto es clave porque la efectividad de un interceptador depende de la cantidad de materia del asteroide que pueda expulsar en el choque y, especialmente, de la cantidad de materia que salga expulsada en sentido contrario al interceptador. Un impacto en un objeto sólido cohesionado formará un cráter definido después de que el material del cuerpo menor sea expulsado, aumentando la eficiencia de la deflexión orbital. Pero, en el caso de una pila de escombros, con fragmentos poco cohesionados, el choque no creará ningún cráter y, según el tamaño del asteroide, puede acabar cambiando el aspecto del cuerpo menor por completo, deformándolo hasta quedar irreconocible.

Ryugu (izquierda) y Bennu, dos asteroides de tipo pila de escombros (JAXA/NASA/Emily Lakdawalla).

La eficiencia del choque es mucho menor en el caso de asteroides del tipo pila de escombros al salir expulsados los fragmentos en un rango mayor de direcciones. De hecho, los modelos numéricos estiman que la eficiencia en la deflexión orbital puede ser hasta un 30% inferior. Un interceptor como la sonda DART, que tiene una masa en seco de 500 kg y que chocará contra Dimorphos a 6,6 km/s, puede expulsar grandes bloques de 10 metros de diámetro relativamente intactos. La sonda japonesa Hayabusa 2 detonó una carga hueca, SCI, contra el asteroide Ryugu y demostró que, al menos cerca de la superficie, los procesos de craterización en los asteroides pila de escombros no están dominados por la dureza del material, sino por la gravedad, a pesar de su bajo valor. La carga hueca SCI debía crear un pequeño cráter según las previsiones de antes del lanzamiento, pero, contra todo pronóstico, generó un cráter de 14 metros de diámetro.

Efecto del impacto de DART en Dimorphos dependiendo de la composición interna. Para los asteroides pila de escombros la eficiencia en la deflexión orbital es menor (Sabina D. Raducan et al.).

El estudio de la dinámica de los choques de objetos contra asteroides también permitirá arrojar luz sobre la evolución de estos cuerpos. Si hace décadas se pensaba que la mayoría de NEOs eran reliquias de la formación del sistema solar, hoy sabemos que la mayoría ha sufrido múltiples procesos de colisión. Y, en el caso de los asteroides pila de escombros, muchas de estas colisiones no habrán dejado rastro visible en la superficie, sino que la propia forma actual del asteroide es resultado de esos impactos. Por supuesto, no todos los asteroides son pilas de escombros. Algunos como Lutetia, Ida, Eros o Gaspra se parecen más al modelo tradicional de cuerpos sólidos. No obstante, estos asteroides más o menos homogéneos están cubiertos por una capa de regolito que también puede afectar a la eficiencia del impacto. Para complicar las cosas, tenemos asteroides que presentan características de los dos tipos, como es el caso de Itokawa. Como nota aparte, mencionar que, curiosamente, los asteroides homogéneos y con poca cohesión parecen ser los más idóneos a la hora de ser desviados con un proyectil cinético.

El cráter (derecha) generado en la superficie de Ryugu por la carga hueca de Hayabusa 2 (JAXA).

Por todo esto, el choque de DART contra Dimorphos, de 160 metros de diámetro, es de especial importancia, ya que nos permitirá afinar mejor las características que debe tener un interceptador de defensa planetaria (eso sí, no veremos claramente los efectos del choque hasta que la sonda Hera europea llegue al asteroide Didymos). Las malas noticias son que el día que descubramos un asteroide peligroso deberemos conocer primero sus propiedades antes de enviar un interceptador a desviarlo.

Asteroides y cometas visitados por sondas espaciales (Planetary Society/Emily Lakdawalla).

Referencias:

  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2022/pdf/2098.pdf
  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2021/pdf/1900.pdf

La entrada ¿Se puede desviar la órbita de un asteroide de tipo pila de escombros con un proyectil? fue escrita en Eureka.