Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) son parte de un equipo de defensa planetaria nacional que diseñó una nave espacial conceptual para desviar los asteroides terrestres y evaluó si sería capaz de empujar un asteroide masivo, que tiene una remota posibilidad de golpear la Tierra en 2135. - por supuesto. El diseño y el estudio de caso se describen en un artículo publicado recientemente en Acta Astronautica .

El de 9 metros de altura, La nave espacial de 8.8 toneladas, denominada HAMMER (Misión de mitigación de asteroides de hipervelocidad para vehículos de respuesta de emergencia), presenta un diseño modular que le permitiría servir como un impactador cinético, esencialmente un ariete, o como vehículo de transporte de un dispositivo nuclear. Su posible misión:Desviar 101955 Bennu, un asteroide masivo de unos 500 metros (más de 5 campos de fútbol) de diámetro, con un peso de alrededor de 79 mil millones de kilogramos (1, 664 veces más pesado que el Titanic), dando vueltas alrededor del sol alrededor de los 63, 000 mph. Según los datos de observación disponibles, Bennu tiene un 1 en 2, 700 posibilidades de golpear la Tierra el 25 de septiembre, 2135, y se estima que la energía cinética de este impacto sería equivalente a 1, 200 megatones (80, 000 veces la energía de la bomba de Hiroshima).

"La posibilidad de un impacto parece escasa ahora, pero las consecuencias serían nefastas, "dijo Kirsten Howley, Físico del LLNL y coautor del artículo. "Este estudio tiene como objetivo ayudarnos a acortar la línea de tiempo de respuesta cuando vemos un peligro claro y presente para que podamos tener más opciones para desviarlo. El objetivo final es estar preparados para proteger la vida en la Tierra".

El esfuerzo es parte de una colaboración de defensa planetaria nacional entre la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) y la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA), que incluye LLNL y Los Alamos National Lab. De las tres puntas de la defensa planetaria, La NASA es responsable de la primera, detectar asteroides con tiempo suficiente para mitigar el riesgo. El equipo de defensa planetaria LLNL es el líder técnico en la segunda punta, mitigación de la amenaza. El equipo de LLNL también es compatible con el tercer diente, respuesta de emergencia.

El enfoque preferido para mitigar la amenaza de un asteroide sería desviarlo clavándole un impactador cinético, dar un empujón suave lo suficientemente grande como para ralentizarlo, pero no tan grande que el objeto se rompa. Este estudio ayudó a cuantificar el umbral en el que un impactador cinético ya no sería una opción de deflexión eficaz. Para evaluar este umbral, los investigadores se centraron en determinar cuántos impactadores HAMMER se necesitarían para desviar a Bennu.

"El empujón que necesitas darle es muy pequeño si desvías el asteroide 50 años después, "Howley dijo." Pero tan lejos, es probable que piense que el porcentaje de ser golpeado sería del 1 por ciento. La probabilidad de un impacto Bennu puede ser de 1 en 2, 700 hoy, pero es casi seguro que eso cambiará, para bien o para mal, a medida que recopilemos más datos sobre su órbita. El retraso es el mayor enemigo de cualquier misión de desvío de asteroides. Es por eso que hoy es urgente tener plataformas de deflexión viables en el estante ".

Si se tomara la decisión de embarcarse en una misión para desviar a Bennu, los investigadores estiman que tomaría un mínimo de 7,4 años antes de que se pudiera enviar un impulso al objeto terrestre. Esto incluye el tiempo que tomaría construir la nave espacial, planifique la misión y viaje al objeto. Suponiendo que el impactador deposita con éxito su energía en el asteroide, ralentizándolo un poco, Se necesitarían muchos años para que el pequeño cambio de velocidad se acumulara en un cambio suficiente de trayectoria.

Los investigadores evaluaron varios escenarios de deflexión en este estudio, desde el lanzamiento 10 años antes del impacto hasta 25 años antes. En los escenarios de 10 años, se determinó que podría tomar entre 34 y 53 lanzamientos del cohete Delta IV Heavy, cada uno con un solo impactador HAMMER, hacer que un asteroide de clase Bennu pierda la Tierra. Si hubiera un plazo de entrega de 25 años, ese número podría reducirse de 7 a 11 lanzamientos. El número exacto dependería de la distancia deseada a la Tierra y de las condiciones de impacto en el asteroide.

"Cuando se requieren muchos lanzamientos para una deflexión exitosa, el éxito de la misión se vuelve más difícil, debido a la tasa de fallas asociada con cada lanzamiento individual, "dijo Megan Bruck Syal, Físico del LLNL y coautor del artículo. "Si solo tuviéramos diez años desde el lanzamiento, tendríamos que golpear a Bennu con cientos de toneladas solo para desviarlo apenas de un camino que impacta la Tierra, requiriendo docenas de lanzamientos e impactos exitosos en el asteroide ".

¿Qué tan grande un asteroide podría desviar un solo impactador? Los investigadores determinaron que un solo impactador HAMMER podría desviar un objeto de 90 metros de diámetro en aproximadamente 1,4 radios terrestres con 10 años de tiempo de espera, desde el momento del lanzamiento hasta el impacto terrestre previsto. Si necesitaran menos desviación, alrededor de un cuarto de radio terrestre, un solo impactador podría ser eficaz en un objeto de hasta 152 metros de diámetro en este mismo escenario.

El documento finalmente concluyó que el uso de una sola nave espacial HAMMER como ariete resultaría inadecuado para desviar un objeto como Bennu. Si bien este documento no incluye simulaciones recientes de escenarios de deflexión nuclear (se incluirán en un documento complementario que se enviará para su publicación en un futuro próximo), los hallazgos sugieren que la opción nuclear puede ser necesaria con objetos más grandes como Bennu. El enfoque nuclear tiene el potencial de depositar mucha más energía en un objeto como Bennu, provocando un mayor cambio en la velocidad y la trayectoria.

A diferencia de las representaciones populares de una misión de deflexión nuclear, como la película Armageddon, el enfoque de deflexión nuclear consistiría en detonar un explosivo nuclear a cierta distancia del asteroide. Esto inundaría un lado del asteroide con rayos X, vaporizando la superficie, lo que crearía propulsión a medida que el material vaporizado es expulsado del objeto. A diferencia de un impactador cinético, la cantidad de energía depositada en un asteroide con un dispositivo nuclear podría ajustarse ajustando qué tan lejos está del asteroide cuando se detona.

Debido a que Bennu pasa regularmente lo suficientemente cerca de la Tierra para realizar observaciones de radar, los investigadores pueden estimar su órbita con suficiente precisión para dar una advertencia de algunas décadas, si está destinado a impactar la Tierra. Este sobrevuelo de Bennu cercano a la Tierra ocurre cada seis años. Pero para otros objetos que no pasan regularmente lo suficientemente cerca de la Tierra para observaciones de radar, existe mucha más incertidumbre. Si se limita a observaciones telescópicas, Es posible que los investigadores no estén 100 por ciento seguros de un impacto hasta menos de un año antes de la colisión. En un escenario en el que hay muy poco tiempo para montar una misión de desvío eficaz, la última opción puede ser una disrupción robusta a través de explosivos nucleares, aunque la ventana de oportunidad sería muy estrecha.

"Una interrupción exitosa requiere asegurarse de que las piezas de asteroide sean lo suficientemente pequeñas y estén bien dispersas, de modo que representan una amenaza mucho menor para la Tierra, "Dijo Syal." La interrupción llevada a cabo hasta decenas de días antes del impacto aún puede ser muy eficaz para reducir el daño total que siente la Tierra. El trabajo anterior de nuestro grupo de investigación ha demostrado que los escombros que impactan se reducen a menos del 1% de su masa inicial al interrumpir el asteroide, incluso en estos tiempos tardíos ".

Bennu es uno de los más de 10, 000 objetos cercanos a la Tierra encontrados por la NASA hasta ahora, y los científicos estiman que esto es solo una fracción de los objetos que vienen con aproximadamente 28 millones de millas de la Tierra. La buena noticia es que la mayoría de estos objetos son mucho más pequeños que Bennu. El Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA enumera poco más de 2, 500 objetos cercanos a la Tierra descubiertos que son potencialmente tan grandes como Bennu.

Esta investigación es la primera de tres estudios de caso que se publicarán, cada uno examina diferentes escenarios de mitigación. Los siguientes estudios de caso examinan la desviación de Didymos B, el objetivo de la misión DART de la NASA, y un cometa Churyumov-Gerasimenko a escala reducida, que fue visitado por la misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea de 2014 a 2016.