Em 13 de abril, 2029, um pedaço gelado de rocha espacial, mais largo do que a Torre Eiffel é alto, vai disparar pela Terra a 30 quilômetros por segundo, pastando a esfera do planeta de satélites geoestacionários. Será a abordagem mais próxima de um dos maiores asteróides cruzando a órbita da Terra na próxima década.

Observações do asteróide, conhecido como 99942 Apophis, para o deus egípcio do caos, uma vez sugeriu que seu sobrevôo de 2029 o levaria através de um buraco de fechadura gravitacional - um local no campo gravitacional da Terra que puxaria a trajetória do asteróide de tal forma que em seu próximo sobrevôo, no ano de 2036, provavelmente teria um impacto devastador.

Agradecidamente, observações mais recentes confirmaram que o asteróide se lançará pela Terra sem incidentes em 2029 e 2036. No entanto, a maioria dos cientistas acredita que nunca é muito cedo para considerar estratégias para desviar um asteróide se algum dia estiver em um curso intensivo com nosso planeta natal.

Agora, os pesquisadores do MIT desenvolveram uma estrutura para decidir que tipo de missão teria mais sucesso em desviar um asteróide que se aproxima. Seu método de decisão leva em consideração a massa e o momento de um asteróide, sua proximidade a um buraco de fechadura gravitacional, e a quantidade de tempo de aviso que os cientistas têm de uma colisão iminente - todos com graus de incerteza, que os pesquisadores também levam em consideração para identificar a missão de maior sucesso para um determinado asteróide.

Os pesquisadores aplicaram seu método ao Apophis, e Bennu, outro asteróide próximo à Terra que é o alvo do OSIRIS-REx, uma missão operacional da NASA que planeja retornar uma amostra do material da superfície de Bennu para a Terra em 2023. REXIS, um instrumento projetado e construído por alunos do MIT, também faz parte desta missão e sua tarefa é caracterizar a abundância de elementos químicos na superfície.

Em um artigo publicado este mês no jornal Acta Astronautica , os pesquisadores usam seu mapa de decisão para definir o tipo de missão que provavelmente teria mais sucesso em desviar de Apophis e Bennu, em vários cenários em que os asteróides podem se dirigir em direção a um buraco de fechadura gravitacional. Eles dizem que o método pode ser usado para projetar a configuração de missão ideal e campanha para desviar um asteróide próximo à Terra potencialmente perigoso.

"As pessoas consideram principalmente as estratégias de deflexão de última hora, quando o asteróide já passou por um buraco de fechadura e está indo em direção a uma colisão com a Terra, "diz Sung Wook Paek, o principal autor do estudo e ex-aluno de pós-graduação do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT. "Estou interessado em evitar a passagem do buraco da fechadura bem antes do impacto da Terra. É como um ataque preventivo, com menos bagunça. "

Os co-autores de Paek no MIT são Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, Richard Binzel, e David Miller.

Desviando de um assassino de planetas

Em 2007, A NASA concluiu em um relatório apresentado ao Congresso dos EUA que, no caso de um asteróide se dirigir em direção à Terra, a maneira mais eficaz de desviá-lo seria lançar uma bomba nuclear ao espaço. A força de sua detonação iria explodir o asteróide, embora o planeta então teria que enfrentar qualquer precipitação nuclear. O uso de armas nucleares para mitigar os impactos de asteróides continua sendo um assunto controverso na comunidade de defesa planetária.

A segunda melhor opção era enviar um "impactor cinético" - uma nave espacial, foguete, ou outro projétil que, se for direcionado apenas para a direção certa, com velocidade adequada, deve colidir com o asteróide, transferir alguma fração de seu momentum, e desviá-lo do curso.

"O princípio básico da física é como jogar bilhar, "Paek explica.

Para qualquer impactador cinético ter sucesso, Contudo, de Weck, professor de aeronáutica e astronáutica e sistemas de engenharia, diz as propriedades do asteróide, como sua massa, impulso, trajetória, e a composição da superfície deve ser conhecida "tão precisamente quanto possível". Isso significa que, no projeto de uma missão de deflexão, cientistas e gerentes de missão precisam levar a incerteza em consideração.

"Faz diferença se a probabilidade de sucesso de uma missão é de 99,9 por cento ou apenas 90 por cento? Quando se trata de desviar um potencial assassino de planetas, pode apostar que sim, "De Weck diz." Portanto, temos que ser mais inteligentes ao projetar missões em função do nível de incerteza. Ninguém olhou para o problema dessa maneira antes. "

Fechando uma fechadura

Paek e seus colegas desenvolveram um código de simulação para identificar o tipo de missão de deflexão de asteróide que teria a melhor possibilidade de sucesso, dado um conjunto de propriedades incertas de um asteróide.

As missões que eles consideraram incluem um impactador cinético básico, em que um projétil é lançado ao espaço para empurrar um asteróide para fora do curso. Outras variações envolviam o envio de um batedor para primeiro medir o asteróide para aprimorar as especificações de um projétil que seria enviado mais tarde, ou enviando dois batedores, um para medir o asteróide e o outro para empurrar o asteróide ligeiramente para fora do curso antes que um projétil maior seja subsequentemente lançado para fazer o asteróide errar a Terra com quase certeza.

Os pesquisadores alimentaram as variáveis ​​específicas da simulação, como a massa do asteróide, impulso, e trajetória, bem como a amplitude de incerteza em cada uma dessas variáveis. Mais importante, eles consideraram a proximidade de um asteróide a um buraco de fechadura gravitacional, bem como a quantidade de tempo que os cientistas têm antes de um asteróide passar pelo buraco da fechadura.

"Um buraco de fechadura é como uma porta - uma vez aberta, o asteróide irá impactar a Terra logo depois, com alta probabilidade, "Paek diz.

Os pesquisadores testaram sua simulação no Apophis e Bennu, dois de apenas um punhado de asteróides cujas localizações de seus buracos de fechadura gravitacionais em relação à Terra são conhecidas. Eles simularam várias distâncias entre cada asteróide e seu respectivo buraco de fechadura, e também calculou para cada distância uma região de "porto seguro" onde um asteróide teria que ser desviado para evitar um impacto com a Terra e a passagem por qualquer outro buraco de fechadura próximo.

Eles então avaliaram qual dos três principais tipos de missão teria mais sucesso em desviar o asteróide para um porto seguro, dependendo do tempo que os cientistas têm para se preparar.

Por exemplo, se Apófis vai passar por um buraco de fechadura em cinco anos ou mais, então há tempo suficiente para enviar dois batedores - um para medir as dimensões do asteróide e outro para empurrá-lo ligeiramente para fora do caminho como um teste - antes de enviar um impactador principal. Se a passagem do buraco da fechadura ocorrer dentro de dois a cinco anos, pode haver tempo para enviar um batedor para medir o asteróide e ajustar os parâmetros de um projétil maior antes de enviar o impactador para desviar o asteróide. Se o Apófis passar pelo buraco da fechadura dentro de um ano terrestre ou menos, Paek diz que pode ser tarde demais.

"Mesmo um impactador principal pode não ser capaz de alcançar o asteróide dentro deste prazo, "Paek diz.

Bennu é um caso semelhante, embora os cientistas saibam um pouco mais sobre a composição do material, o que significa que pode não ser necessário enviar batedores investigativos antes de lançar um projétil.

Com a nova ferramenta de simulação da equipe, Peak planeja estimar o sucesso de outras missões de deflexão no futuro.

"Em vez de mudar o tamanho de um projétil, podemos ser capazes de alterar o número de lançamentos e enviar várias espaçonaves menores para colidir com um asteróide, um por um. Ou podemos lançar projéteis da lua ou usar satélites extintos como impactadores cinéticos, "Paek diz." Nós criamos um mapa de decisão que pode ajudar no protótipo de uma missão. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.