El 13 de abril 2029, un trozo helado de roca espacial, más ancha que la Torre Eiffel es alta, pasará por la Tierra a 30 kilómetros por segundo, rozando la esfera de satélites geoestacionarios del planeta. Será el acercamiento más cercano de uno de los asteroides más grandes que cruza la órbita de la Tierra en la próxima década.

Observaciones del asteroide, conocido como 99942 Apophis, para el dios egipcio del caos, una vez sugirió que su sobrevuelo de 2029 lo llevaría a través de un ojo de cerradura gravitacional, una ubicación en el campo de gravedad de la Tierra que tiraría de la trayectoria del asteroide de tal manera que en su próximo sobrevuelo, en el año 2036, probablemente tendría un impacto devastador.

Agradecidamente, Observaciones más recientes han confirmado que el asteroide pasará por la Tierra sin incidentes tanto en 2029 como en 2036. No obstante, la mayoría de los científicos creen que nunca es demasiado pronto para considerar estrategias para desviar un asteroide si alguna vez estuvo en un curso acelerado con nuestro planeta de origen.

Ahora, los investigadores del MIT han ideado un marco para decidir qué tipo de misión tendría más éxito en desviar un asteroide entrante. Su método de decisión tiene en cuenta la masa y el impulso de un asteroide, su proximidad a un ojo de cerradura gravitacional, y la cantidad de tiempo de advertencia que tienen los científicos de una colisión inminente, todos los cuales tienen grados de incertidumbre, que los investigadores también tienen en cuenta para identificar la misión más exitosa para un asteroide determinado.

Los investigadores aplicaron su método a Apophis, y Bennu, otro asteroide cercano a la Tierra que es el objetivo de OSIRIS-REx, una misión operativa de la NASA que planea devolver una muestra del material de la superficie de Bennu a la Tierra en 2023. REXIS, un instrumento diseñado y construido por estudiantes del MIT, También forma parte de esta misión y su tarea es caracterizar la abundancia de elementos químicos en la superficie.

En un artículo que aparece este mes en la revista Acta Astronautica , los investigadores usan su mapa de decisiones para diseñar el tipo de misión que probablemente tendría el mayor éxito en desviar a Apophis y Bennu, en varios escenarios en los que los asteroides pueden dirigirse hacia un ojo de cerradura gravitacional. Dicen que el método podría usarse para diseñar la configuración óptima de la misión y la campaña para desviar un asteroide cercano a la Tierra potencialmente peligroso.

"La gente ha considerado principalmente estrategias de desvío de última hora, cuando el asteroide ya ha pasado por un ojo de cerradura y se dirige hacia una colisión con la Tierra, "dice Sung Wook Paek, autor principal del estudio y ex estudiante de posgrado en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT. "Estoy interesado en prevenir el paso de la cerradura mucho antes del impacto de la Tierra. Es como un ataque preventivo, con menos desorden ".

Los coautores de Paek en el MIT son Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, Richard Binzel, y David Miller.

Desviar a un asesino de planetas

En 2007, La NASA concluyó en un informe presentado al Congreso de los Estados Unidos que en caso de que un asteroide se dirigiera hacia la Tierra, la forma más eficaz de desviarlo sería lanzar una bomba nuclear al espacio. La fuerza de su detonación destruiría el asteroide, aunque el planeta tendría que enfrentarse a cualquier lluvia radiactiva. El uso de armas nucleares para mitigar los impactos de asteroides sigue siendo un tema controvertido en la comunidad de defensa planetaria.

La segunda mejor opción era enviar un "impactador cinético":una nave espacial, cohete, u otro proyectil que, si apunta en la dirección correcta, con la velocidad adecuada, debe chocar con el asteroide, transferir una fracción de su impulso, y desviarlo de su curso.

"El principio básico de la física es como jugar al billar, "Paek explica.

Para que cualquier impactador cinético tenga éxito, sin embargo, de Weck profesor de aeronáutica y astronáutica y sistemas de ingeniería, dice las propiedades del asteroide, como su masa, impulso, trayectoria, y la composición de la superficie debe conocerse "con la mayor precisión posible". Eso significa que, en el diseño de una misión de desvío, los científicos y los directores de misiones deben tener en cuenta la incertidumbre.

"¿Importa si la probabilidad de éxito de una misión es del 99,9 por ciento o sólo del 90 por ciento? Cuando se trata de desviar a un potencial asesino de planetas, apuesto a que sí, ", dice de Weck." Por lo tanto, tenemos que ser más inteligentes cuando diseñamos misiones en función del nivel de incertidumbre. Nadie ha visto el problema de esta manera antes ".

Cerrando un ojo de cerradura

Paek y sus colegas desarrollaron un código de simulación para identificar el tipo de misión de desviación de asteroides que tendría la mejor posibilidad de éxito. dado el conjunto de propiedades inciertas de un asteroide.

Las misiones que consideraron incluyen un impactador cinético básico, en el que se dispara un proyectil al espacio para desviar un asteroide de su curso. Otras variaciones implicaban enviar un explorador para medir primero el asteroide para perfeccionar las especificaciones de un proyectil que se enviaría más tarde. o enviando dos exploradores, uno para medir el asteroide y el otro para desviarlo ligeramente de su curso antes de que posteriormente se lance un proyectil más grande para hacer que el asteroide pierda la Tierra con casi certeza.

Los investigadores introdujeron en la simulación variables específicas como la masa del asteroide, impulso, y trayectoria, así como el rango de incertidumbre en cada una de estas variables. Más importante, tomaron en cuenta la proximidad de un asteroide a un ojo de cerradura gravitacional, así como la cantidad de tiempo que tienen los científicos antes de que un asteroide pase por el ojo de la cerradura.

"Un ojo de cerradura es como una puerta:una vez que está abierta, el asteroide impactará la Tierra poco después, con alta probabilidad, "Dice Paek.

Los investigadores probaron su simulación en Apophis y Bennu, dos de los pocos asteroides de los que se conocen las ubicaciones de sus cerraduras gravitacionales con respecto a la Tierra. Simularon varias distancias entre cada asteroide y su respectivo ojo de cerradura, y también calculó para cada distancia una región de "puerto seguro" donde un asteroide tendría que ser desviado para evitar tanto un impacto con la Tierra como su paso por cualquier otro ojo de cerradura cercano.

Luego evaluaron cuál de los tres tipos de misiones principales tendría más éxito en desviar el asteroide hacia un puerto seguro. dependiendo de la cantidad de tiempo que tengan los científicos para prepararse.

Por ejemplo, si Apophis pasará por un ojo de cerradura en cinco años o más, luego hay tiempo suficiente para enviar dos exploradores, uno para medir las dimensiones del asteroide y el otro para desviarlo ligeramente como prueba, antes de enviar un impactador principal. Si el pasaje por el ojo de la cerradura ocurre dentro de dos a cinco años, puede haber tiempo para enviar un explorador para medir el asteroide y ajustar los parámetros de un proyectil más grande antes de enviar el impactador para desviar el asteroide. Si Apophis atraviesa el ojo de la cerradura en un año terrestre o menos, Paek dice que puede que sea demasiado tarde.

"Incluso un impactador principal puede no ser capaz de alcanzar el asteroide dentro de este período de tiempo, "Dice Paek.

Bennu es un caso similar, aunque los científicos saben un poco más sobre su composición material, lo que significa que puede que no sea necesario enviar exploradores de investigación antes de lanzar un proyectil.

Con la nueva herramienta de simulación del equipo, Peak planea estimar el éxito de otras misiones de desvío en el futuro.

"En lugar de cambiar el tamaño de un proyectil, es posible que podamos cambiar el número de lanzamientos y enviar varias naves espaciales más pequeñas para colisionar con un asteroide, uno a uno. O podríamos lanzar proyectiles desde la luna o usar satélites difuntos como impactadores cinéticos, "Dice Paek." Hemos creado un mapa de decisiones que puede ayudar a crear un prototipo de una misión ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.