Gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) fanno parte di un team nazionale di difesa planetaria che ha progettato un veicolo spaziale concettuale per deviare gli asteroidi legati alla Terra e ha valutato se sarebbe in grado di spingere un asteroide enorme, che ha una remota possibilità di colpire la Terra nel 2135 – fuori rotta. Il design e il caso di studio sono delineati in un articolo pubblicato di recente in Acta Astronautica .

Il 9 metri di altezza, Il veicolo spaziale da 8,8 tonnellate – soprannominato HAMMER (Hypervelocity Asteroid Mitigation Mission for Emergency Response Vehicle) – presenta un design modulare che gli consentirebbe di fungere da impattore cinetico, essenzialmente un ariete, o come veicolo di trasporto per un ordigno nucleare. La sua possibile missione:Deviare 101955 Bennu, un enorme asteroide di circa 500 metri (più di 5 campi da calcio) di diametro, del peso di circa 79 miliardi di chilogrammi (1, 664 volte più pesante del Titanic), girando intorno al sole intorno ai 63, 000 miglia orarie. Sulla base dei dati di osservazione disponibili, Bennu ha un 1 su 2, 700 possibilità di colpire la Terra il 25 settembre 2135, e si stima che l'energia cinetica di questo impatto sarebbe equivalente a 1, 200 megatoni (80, 000 volte l'energia della bomba di Hiroshima).

"La possibilità di un impatto sembra scarsa ora, ma le conseguenze sarebbero disastrose, " ha detto Kirsten Howley, Fisico LLNL e coautore dell'articolo. "Questo studio mira ad aiutarci ad accorciare i tempi di risposta quando vediamo un pericolo chiaro e presente in modo da poter avere più opzioni per deviarlo. L'obiettivo finale è essere pronti a proteggere la vita sulla Terra".

Lo sforzo fa parte di una collaborazione nazionale per la difesa planetaria tra la National Aeronautics and Space Administration (NASA) e la National Nuclear Security Administration (NNSA), che include LLNL e Los Alamos National Lab. Dei tre poli della difesa planetaria, La NASA è responsabile del primo, rilevamento di asteroidi con tempo sufficiente per mitigare il rischio. Il team di difesa planetaria LLNL è il capo tecnico sul secondo polo, mitigazione della minaccia. Il team LLNL supporta anche il terzo polo, risposta di emergenza.

L'approccio preferito per mitigare la minaccia di un asteroide sarebbe deviarlo conficcandoci dentro un impattore cinetico, dando una leggera spinta abbastanza grande da rallentarlo, ma non così grande da rompere l'oggetto. Questo studio ha aiutato a quantificare la soglia in cui un dispositivo di simulazione cinetica non sarebbe più un'opzione di deflessione efficace. Per valutare questa soglia, i ricercatori si sono concentrati sulla determinazione del numero di impattatori HAMMER necessari per deviare Bennu.

"La spinta che devi dargli è molto piccola se devi deviare l'asteroide tra 50 anni, " Howley ha detto. "Ma che lontano, probabilmente penserai che la percentuale di essere colpiti sarebbe dell'1 percento. La probabilità di un impatto di Bennu può essere 1 su 2, 700 oggi, ma questo cambierà quasi sicuramente, in meglio o in peggio, man mano che raccoglieremo più dati sulla sua orbita. Il ritardo è il più grande nemico di qualsiasi missione di deviazione degli asteroidi. Ecco perché oggi è urgente ottenere piattaforme di deflessione praticabili sullo scaffale".

Se si decidesse di imbarcarsi in una missione per deviare Bennu, i ricercatori stimano che ci vorrebbe un minimo di 7,4 anni prima che un impulso possa essere consegnato all'oggetto terrestre. Ciò include il tempo necessario per costruire la navicella spaziale, pianificare la missione e viaggiare verso l'oggetto. Supponendo che l'impattore depositi con successo la sua energia nell'asteroide, rallentandolo leggermente, ci vorrebbero molti anni prima che il piccolo cambiamento di velocità si accumulasse in un cambiamento sufficiente di traiettoria.

I ricercatori hanno valutato una serie di scenari di deflessione in questo studio, che vanno dal lancio 10 anni prima dell'impatto a 25 anni prima. Negli scenari decennali, è stato determinato che potrebbero essere necessari tra 34 e 53 lanci del razzo Delta IV Heavy, ciascuno con un solo impattatore HAMMER, per far mancare la Terra a un asteroide di classe Bennu. Se ci fossero 25 anni di lead time, quel numero potrebbe essere ridotto a 7-11 lanci. Il numero esatto dipenderebbe dalla distanza desiderata dalla Terra e dalle condizioni di impatto sull'asteroide.

"Quando sono necessari molti lanci per una deviazione riuscita, il successo della missione diventa più difficile, a causa del tasso di fallimento associato a ogni singolo lancio, "ha detto Megan Bruck Syal, Fisico LLNL e coautore dell'articolo. "Se avessimo solo dieci anni dal lancio, avremmo bisogno di colpire Bennu con centinaia di tonnellate solo per deviarlo a malapena da un percorso di impatto sulla Terra, richiedendo dozzine di lanci di successo e impatto sull'asteroide".

Quanto è grande un asteroide che un singolo impattatore potrebbe deviare? I ricercatori hanno determinato che un singolo dispositivo di simulazione HAMMER potrebbe deviare un oggetto di 90 metri di diametro di circa 1,4 raggi terrestri con 10 anni di anticipo, dal momento del lancio all'impatto previsto sulla Terra. Se avevano bisogno di meno di una deviazione, circa un quarto di raggio terrestre, un singolo impattatore potrebbe essere efficace su un oggetto grande come 152 metri di diametro in questo stesso scenario.

Il documento alla fine ha concluso che l'utilizzo di un singolo veicolo spaziale HAMMER come ariete si sarebbe rivelato inadeguato per deviare un oggetto come Bennu. Sebbene le recenti simulazioni di scenari di deflessione nucleare non siano incluse in questo documento – saranno incluse in un documento complementare da presentare per la pubblicazione nel prossimo futuro – i risultati suggeriscono che l'opzione nucleare potrebbe essere richiesta con oggetti più grandi come Bennu. L'approccio nucleare ha il potenziale per depositare molta più energia in un oggetto come Bennu, causando un aumento del cambiamento di velocità e traiettoria.

A differenza delle rappresentazioni popolari di una missione di deflessione nucleare - come il film Armageddon - l'approccio di deflessione nucleare consisterebbe nel far esplodere un esplosivo nucleare a una certa distanza dall'asteroide. Questo inonderebbe un lato dell'asteroide di raggi X, vaporizzando la superficie, che creerebbe propulsione quando il materiale vaporizzato viene espulso dall'oggetto. A differenza di un impattore cinetico, la quantità di energia depositata in un asteroide con un dispositivo nucleare potrebbe essere regolata regolando la distanza dall'asteroide quando viene fatto esplodere.

Poiché Bennu passa regolarmente abbastanza vicino alla Terra per le osservazioni radar, i ricercatori sono in grado di stimare la sua orbita con una precisione sufficiente per dare qualche decennio di avvertimento, se è destinato a colpire la Terra. Questo sorvolo di Bennu vicino alla Terra avviene ogni sei anni. Ma per altri oggetti che non passano regolarmente abbastanza vicino alla Terra per le osservazioni radar, esiste molta più incertezza. Se limitato alle osservazioni telescopiche, è possibile che i ricercatori non siano sicuri al 100% di un impatto fino a meno di un anno prima della collisione. In uno scenario in cui c'è troppo poco tempo per organizzare una missione di deviazione efficace, l'ultima opzione potrebbe essere una forte interruzione tramite esplosivo nucleare, anche se la finestra di opportunità sarebbe molto stretta.

"Il successo dell'interruzione richiede che i pezzi dell'asteroide siano sufficientemente piccoli e ben dispersi, in modo che rappresentino una minaccia molto ridotta per la Terra, " ha detto Syal. "La distruzione effettuata fino a decine di giorni prima dell'impatto può ancora essere molto efficace nel ridurre il danno totale sentito dalla Terra. Il lavoro precedente del nostro gruppo di ricerca ha dimostrato che i detriti impattati si riducono a meno dell'1% della loro massa iniziale distruggendo l'asteroide, anche in questi tempi così tardi».

Bennu è uno degli oltre 10, 000 oggetti vicini alla Terra trovati finora dalla NASA, e gli scienziati stimano che questa sia solo una frazione degli oggetti che arrivano con circa 28 milioni di miglia dalla Terra. La buona notizia è che la maggior parte di questi oggetti sono molto più piccoli di Bennu. Il Center for Near Earth Object Studies della NASA elenca poco più di 2, Scoperti 500 oggetti vicini alla Terra che sono potenzialmente grandi quanto Bennu.

Questa ricerca è il primo di tre casi studio ad essere pubblicato, ciascuno esaminando diversi scenari di mitigazione. I seguenti casi di studio esaminano la deflessione di Didymos B, l'obiettivo della missione DART della NASA, e una cometa Churyumov-Gerasimenko in scala ridotta, che è stata visitata dalla missione Rosetta dell'Agenzia spaziale europea nel 2014-2016.