A espaçonave Double Asteroid Redirection Test (DART) da NASA colidirá com o asteroide Dimorphos em 26 de setembro, executando o primeiro teste de deflexão de asteroides que está sendo planejado há anos.
Dimorphos, com 150 metros de diâmetro, é a "lua" de um sistema de asteroides binário, orbitando o maior asteroide companheiro, Didymos (800 metros). O impulso da espaçonave de ~600 kg, viajando a ~6 km/s, fornecerá uma pequena mudança na velocidade de Dimorphos, que será detectável a partir de telescópios baseados na Terra como uma mudança no período orbital do sistema de asteróides.

Como parte desta missão, pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) têm contribuído com experiência em simulação multifísica para esta missão de demonstração tecnológica de defesa planetária desde 2014, desenvolvendo novos métodos para simular a gama de possíveis alvos de asteróides e modelar a espaçonave DART com maior fidelidade.

Um novo artigo no The Planetary Science Journal , "Spacecraft Geometry Effects on Kinetic Impactor Missions", liderado por Mike Owen, do LLNL, explora as consequências da inclusão de geometrias de espaçonaves realistas em simulações multifísicas.

Anteriormente, a maioria dos modeladores de impacto considerava formas idealizadas para a espaçonave DART, como esfera, cubo ou disco. O uso de modelos detalhados de projeto auxiliado por computador (CAD) fornecidos por engenheiros de espaçonaves não era uma capacidade prontamente disponível para muitos códigos de impacto. Owen trabalhou para agilizar o processo no Spheral, um código ASPH (Adaptive Smoothed Particle Hydrodynamics) baseado em LLNL para o qual ele criou e atua como desenvolvedor líder. Colaboradores nos EUA e internacionalmente também trabalharam para implementar geometrias DART baseadas em CAD, fornecendo comparações de código para geometrias de espaçonaves detalhadas e mais simplificadas, como parte do estudo.

“Ao longo dos anos, muitos pesquisadores dedicaram muito trabalho para estudar como os impactadores cinéticos como o DART poderiam funcionar se tivéssemos que desviar um asteroide, usando modelos numéricos e experimentos de laboratório”, disse Owen. "Quase toda essa pesquisa se concentra nos efeitos de como as diferentes propriedades do próprio asteroide podem afetar o resultado, mas de todas as incógnitas nesses cenários, provavelmente, o fator que mais conhecemos é a própria espaçonave, que geralmente é aproximada usando uma geometria sólida simples como um cubo sólido ou esfera."

Owen disse que agora que um experimento ao vivo em grande escala na missão DART está sendo realizado, faz sentido observar a importância da geometria real da espaçonave que foi lançada, principalmente considerando a diferença da aparência da espaçonave em comparação com as simplificações típicas.

"Esses modelos realistas são muito desafiadores para configurar e executar, e tivemos que desenvolver novos recursos em nossas ferramentas de modelagem para poder resolver esse problema", acrescentou.

A geometria da espaçonave DART, que consiste em um corpo central do tamanho de uma máquina de venda automática (1,8 x 1,9 x 2,3 m) e dois painéis solares de 8,5 m, cria uma "pegada" muito maior do que uma esfera sólida de alumínio com a mesma massa . Isso afeta o processo de formação de crateras e, finalmente, o momento transmitido ao asteroide, diminuindo-o em ~ 25%. Embora este seja um efeito mensurável, as incertezas nas propriedades do alvo do asteroide podem produzir mudanças ainda maiores na eficácia da deflexão.

No entanto, a modelagem da geometria CAD completa normalmente requer uma resolução mais fina e pode ser computacionalmente cara. Owen também explorou cilindros de diferentes espessuras e abordagens de três esferas para o problema, para encontrar um "meio-termo" que fosse mais fácil de simular, mas também se comportasse mais como a espaçonave DART real. Um modelo de três esferas foi capaz de explicar a maior parte do efeito do uso da geometria completa da espaçonave. Essa simplificação de três esferas permite que muitos outros modelos do impacto do DART, em diferentes códigos e usuários, sejam executados com precisão.

"Embora possa parecer intuitivo que uma representação esférica idealizada do DART superestime a deflexão, quantificar esse efeito foi importante para entender as limitações das abordagens anteriores", disse Megan Bruck Syal, líder do projeto de defesa planetária do LLNL. "A realização deste estudo foi um componente essencial da preparação para o experimento DART e redefiniu as melhores práticas para o LLNL e outros grupos de modelagem de impacto". + Explorar mais

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