Las misiones recientes de la NASA a los asteroides han recopilado datos importantes sobre la evolución temprana de nuestro Sistema Solar, formación de planetas, y cómo pudo haberse originado la vida en la Tierra. Estas misiones también brindan información crucial para desviar los asteroides que podrían chocar contra la Tierra.

Misiones como la misión OSIRIS-REx al asteroide Bennu y la misión Hyabusa II a Ryugu, a menudo son realizadas por exploradores robóticos que envían imágenes a la Tierra que muestran superficies complejas de asteroides con grietas, rocas encaramadas y campos de escombros.

Para comprender mejor el comportamiento del material de asteroides y diseñar exploradores robóticos exitosos, Los investigadores primero deben comprender exactamente cómo estos exploradores impactan la superficie de los asteroides durante su aterrizaje.

En un artículo publicado en la revista Ícaro , investigadores del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Rochester, incluyendo a Alice Quillen, profesor de física y astronomía, y Esteban Wright, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Quillen, llevó a cabo experimentos de laboratorio para determinar qué sucede cuando los exploradores y otros objetos aterrizan en complejos, Superficies granulares en entornos de baja gravedad. Su investigación proporciona información importante para mejorar la precisión de la recopilación de datos sobre asteroides.

"Controlar el explorador robótico es fundamental para el éxito de la misión, "Dice Wright." Queremos evitar una situación en la que el módulo de aterrizaje esté atascado en su propio lugar de aterrizaje o potencialmente rebote en la superficie y vaya en una dirección no deseada. También puede ser deseable que el explorador salte a través de la superficie para viajar largas distancias ".

Los investigadores utilizaron arena para representar la superficie de un asteroide en el laboratorio. Usaron canicas para medir cómo los objetos impactan las superficies arenosas en diferentes ángulos, y filmó las canicas con video de alta velocidad para rastrear las trayectorias de las canicas y girar durante el impacto con la arena.

"Los materiales granulares como la arena suelen ser bastante absorbentes al impacto, "Dice Quillen." Similar a una bala de cañón que rebota en el agua, la arena empujada puede actuar como nieve frente a una quitanieves, levantando el proyectil, provocando que se salte de la superficie ".

Los investigadores construyeron un modelo matemático que incluye el número de Froude, una relación adimensional que depende de la gravedad, velocidad, y tamaño. Al escalar el modelo con el número de Froude, los investigadores pudieron aplicar los conocimientos adquiridos en sus experimentos con las canicas en entornos de baja gravedad, como los que se encuentran en la superficie de los asteroides.

"Descubrimos que a velocidades cercanas a la velocidad de escape, la velocidad a la que un objeto escapará de la atracción gravitacional, es probable que muchas, si no la mayoría, de rocas y cantos rodados reboten en los asteroides, "Dice Wright.

Los resultados proporcionan una explicación de por qué los asteroides tienen cantos rodados esparcidos y rocas encaramadas en sus superficies. y también influyen en el ángulo en el que las misiones robóticas necesitarán aterrizar con éxito en la superficie de un asteroide.

"Las misiones robóticas que aterrizan en la superficie de un asteroide deberán controlar el momento del aterrizaje para que no reboten, "Dice Quillen." Los robots pueden lograr esto haciendo que su ángulo de impacto sea casi vertical, reduciendo la velocidad del impacto a un valor muy pequeño, o haciendo que la velocidad del impacto sea lo suficientemente grande como para formar un cráter profundo del que el explorador robótico no rebotará ".