As recentes missões da NASA a asteróides reuniram dados importantes sobre a evolução inicial do nosso sistema solar, formação de planetas, e como a vida pode ter se originado na Terra. Essas missões também fornecem informações cruciais para desviar asteróides que podem atingir a Terra.

Missões como a missão OSIRIS-REx para o Asteróide Bennu e a missão Hyabusa II para Ryugu, são frequentemente conduzidos por exploradores robóticos que enviam imagens de volta para a Terra mostrando superfícies de asteróides complexas com rachaduras, pedregulhos empoleirados e campos de entulho.

A fim de compreender melhor o comportamento do material de asteróide e projetar exploradores robóticos bem-sucedidos, os pesquisadores devem primeiro entender exatamente como esses exploradores impactam a superfície dos asteróides durante o toque.

Em artigo publicado na revista Icaro , pesquisadores do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Rochester, incluindo Alice Quillen, um professor de física e astronomia, e Esteban Wright, um estudante de graduação no laboratório de Quillen, conduziu experimentos de laboratório para determinar o que acontece quando exploradores e outros objetos pousam no complexo, superfícies granulares em ambientes de baixa gravidade. Sua pesquisa fornece informações importantes para melhorar a precisão da coleta de dados sobre asteróides.

"Controlar o explorador robótico é fundamental para o sucesso da missão, "Wright diz." Queremos evitar uma situação em que o módulo de pouso fica preso em seu próprio local de pouso ou potencialmente salta para fora da superfície e segue em uma direção não intencional. Também pode ser desejável para o explorador pular pela superfície para viajar longas distâncias. "

Os pesquisadores usaram areia para representar a superfície de um asteróide no laboratório. Eles usaram mármores para medir como os objetos impactam as superfícies arenosas em diferentes ângulos, e filmou os mármores com vídeo de alta velocidade para rastrear as trajetórias dos mármores e girar durante o impacto com a areia.

"Materiais granulares como areia são geralmente bastante absorventes no impacto, "Quillen diz." Semelhante a uma bala de canhão ricocheteando na água, areia empurrada pode agir como neve na frente de um limpa-neve, levantando o projétil, fazendo com que salte da superfície. "

Os pesquisadores construíram um modelo matemático que inclui o número de Froude, uma proporção adimensional que depende da gravidade, Rapidez, e tamanho. Ao dimensionar o modelo com o número de Froude, os pesquisadores foram capazes de aplicar o conhecimento adquirido com seus experimentos com os mármores em ambientes de baixa gravidade, como os encontrados nas superfícies dos asteróides.

"Descobrimos que em velocidades próximas à velocidade de escape - a velocidade na qual um objeto escapará da atração gravitacional - muitas, senão a maioria das rochas e pedregulhos, provavelmente ricochetearão nos asteróides, "Wright diz.

Os resultados fornecem uma explicação de por que os asteróides têm pedregulhos espalhados e rochas que estão empoleirados em suas superfícies, e também influenciam o ângulo em que as missões robóticas precisarão pousar com sucesso na superfície de um asteróide.

"As missões robóticas que pousam na superfície de um asteróide precisarão controlar o momento do toque para que não quiquem, "Quillen diz." Os robôs podem fazer isso tornando seu ângulo de impacto quase vertical, reduzindo a velocidade de impacto a um valor muito pequeno, ou tornando a velocidade de impacto grande o suficiente para formar uma cratera profunda da qual o explorador robótico não irá saltar. "