Il 13 aprile 2029, un pezzo ghiacciato di roccia spaziale, più larga di quanto sia alta la Torre Eiffel, passerà vicino alla Terra a 30 chilometri al secondo, sfiorando la sfera del pianeta di satelliti geostazionari. Sarà l'approccio più vicino di uno dei più grandi asteroidi che attraverseranno l'orbita terrestre nel prossimo decennio.

Osservazioni dell'asteroide, noto come 99942 Apophis, per il dio egizio del caos, una volta suggerì che il suo sorvolo del 2029 lo avrebbe portato attraverso un buco della serratura gravitazionale, una posizione nel campo gravitazionale terrestre che avrebbe tirato la traiettoria dell'asteroide in modo tale che al suo prossimo sorvolo, nell'anno 2036, avrebbe probabilmente un impatto devastante.

per fortuna, osservazioni più recenti hanno confermato che l'asteroide si lancerà vicino alla Terra senza incidenti sia nel 2029 che nel 2036. Tuttavia, la maggior parte degli scienziati crede che non sia mai troppo presto per prendere in considerazione strategie per deviare un asteroide se mai si fosse in rotta di collisione con il nostro pianeta natale.

Ora i ricercatori del MIT hanno ideato un quadro per decidere quale tipo di missione avrebbe più successo nel deviare un asteroide in arrivo. Il loro metodo decisionale tiene conto della massa e della quantità di moto di un asteroide, la sua vicinanza a un buco della serratura gravitazionale, e la quantità di tempo di preavviso che gli scienziati hanno di una collisione imminente, che hanno tutti gradi di incertezza, che i ricercatori considerano anche per identificare la missione di maggior successo per un dato asteroide.

I ricercatori hanno applicato il loro metodo ad Apophis, e Bennu, un altro asteroide vicino alla Terra che è il bersaglio di OSIRIS-REx, una missione operativa della NASA che prevede di restituire un campione del materiale di superficie di Bennu sulla Terra nel 2023. REXIS, uno strumento progettato e costruito dagli studenti del MIT, fa parte anche di questa missione e il suo compito è quello di caratterizzare l'abbondanza di elementi chimici in superficie.

In un articolo apparso questo mese sulla rivista Acta Astronautica , i ricercatori usano la loro mappa decisionale per definire il tipo di missione che avrebbe probabilmente il maggior successo nel deviare Apophis e Bennu, in vari scenari in cui gli asteroidi possono essere diretti verso un buco della serratura gravitazionale. Dicono che il metodo potrebbe essere utilizzato per progettare la configurazione ottimale della missione e la campagna per deviare un asteroide vicino alla Terra potenzialmente pericoloso.

"Le persone hanno per lo più considerato strategie di deviazione dell'ultimo minuto, quando l'asteroide è già passato attraverso il buco della serratura e si sta dirigendo verso una collisione con la Terra, "dice Sung Wook Paek, autore principale dello studio ed ex studente laureato presso il Dipartimento di aeronautica e astronautica del MIT. "Mi interessa impedire il passaggio dal buco della serratura ben prima dell'impatto con la Terra. È come un attacco preventivo, con meno disordine."

I coautori di Paek al MIT sono Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, Richard Binzel, e David Miller.

Deviare un assassino di pianeti

Nel 2007, La NASA ha concluso in un rapporto presentato al Congresso degli Stati Uniti che nel caso in cui un asteroide fosse diretto verso la Terra, il modo più efficace per deviarlo sarebbe lanciare una bomba nucleare nello spazio. La forza della sua detonazione farebbe esplodere l'asteroide, anche se il pianeta dovrebbe quindi fare i conti con qualsiasi ricaduta nucleare. L'uso di armi nucleari per mitigare gli impatti degli asteroidi rimane una questione controversa nella comunità della difesa planetaria.

La seconda migliore opzione era quella di inviare un "impattore cinetico":un veicolo spaziale, razzo, o altro proiettile che, se mirato alla giusta direzione, con velocità adeguata, dovrebbe scontrarsi con l'asteroide, trasferire una parte della sua quantità di moto, e portalo fuori rotta.

"Il principio di base della fisica è un po' come giocare a biliardo, "Paek spiega.

Affinché qualsiasi impattatore cinetico abbia successo, però, de Weck, un professore di aeronautica e astronautica e sistemi di ingegneria, dice le proprietà dell'asteroide, come la sua massa, quantità di moto, traiettoria, e la composizione della superficie deve essere conosciuta "con la massima precisione possibile". Ciò significa che, nella progettazione di una missione di deviazione, scienziati e responsabili di missione devono tenere conto dell'incertezza.

"Ha importanza se la probabilità di successo di una missione è del 99,9 percento o solo del 90 percento? Quando si tratta di deviare un potenziale killer di pianeti, scommetti che lo fa, " dice de Weck. "Pertanto dobbiamo essere più intelligenti quando progettiamo le missioni in funzione del livello di incertezza. Nessuno ha mai visto il problema in questo modo prima d'ora".

Chiudere un buco della serratura

Paek e i suoi colleghi hanno sviluppato un codice di simulazione per identificare il tipo di missione di deflessione degli asteroidi che avrebbe le migliori possibilità di successo, dato l'insieme di proprietà incerte di un asteroide.

Le missioni che hanno considerato includono un impattore cinetico di base, in cui un proiettile viene sparato nello spazio per spingere un asteroide fuori rotta. Altre varianti prevedevano l'invio di un esploratore per misurare prima l'asteroide per affinare le specifiche di un proiettile che sarebbe stato inviato in seguito, o mandando due esploratori, uno per misurare l'asteroide e l'altro per spingere l'asteroide leggermente fuori rotta prima che un proiettile più grande venga successivamente lanciato per far sì che l'asteroide manchi la Terra con quasi certezza.

I ricercatori hanno inserito nella simulazione variabili specifiche come la massa dell'asteroide, quantità di moto, e traiettoria, così come l'intervallo di incertezza in ciascuna di queste variabili. Più importante, hanno calcolato la vicinanza di un asteroide a un buco della serratura gravitazionale, così come la quantità di tempo che gli scienziati hanno prima che un asteroide passi attraverso il buco della serratura.

"Un buco della serratura è come una porta:una volta aperta, l'asteroide colpirà la Terra poco dopo, con alta probabilità, "dice Paek.

I ricercatori hanno testato la loro simulazione su Apophis e Bennu, due dei pochi asteroidi per i quali sono note le posizioni dei loro buchi gravitazionali rispetto alla Terra. Hanno simulato varie distanze tra ciascun asteroide e il rispettivo buco della serratura, e calcolò anche per ogni distanza una regione "porto sicuro" dove un asteroide dovrebbe essere deviato in modo da evitare sia un impatto con la Terra sia il passaggio attraverso qualsiasi altro buco della serratura vicino.

Hanno quindi valutato quale dei tre principali tipi di missione avrebbe avuto maggior successo nel deviare l'asteroide in un porto sicuro, a seconda del tempo che gli scienziati devono preparare.

Ad esempio, se Apophis passerà dal buco della serratura tra cinque anni o più, poi c'è abbastanza tempo per inviare due esploratori, uno per misurare le dimensioni dell'asteroide e l'altro per spingerlo leggermente fuori rotta come test, prima di inviare un impattatore principale. Se il passaggio dal buco della serratura avviene entro due-cinque anni, potrebbe esserci tempo per inviare un esploratore per misurare l'asteroide e mettere a punto i parametri di un proiettile più grande prima di inviare l'impattore per deviare l'asteroide. Se Apophis passa attraverso il buco della serratura entro un anno terrestre o meno, Paek dice che potrebbe essere troppo tardi.

"Anche un impattatore principale potrebbe non essere in grado di raggiungere l'asteroide entro questo lasso di tempo, "dice Paek.

Bennu è un caso simile, sebbene gli scienziati sappiano qualcosa in più sulla sua composizione materiale, il che significa che potrebbe non essere necessario inviare esploratori investigativi prima di lanciare un proiettile.

Con il nuovo strumento di simulazione del team, Peak prevede di stimare il successo di altre missioni di deviazione in futuro.

"Invece di cambiare le dimensioni di un proiettile, potremmo essere in grado di cambiare il numero di lanci e inviare più veicoli spaziali più piccoli a scontrarsi con un asteroide, uno per uno. Oppure potremmo lanciare proiettili dalla luna o usare satelliti defunti come impattatori cinetici, " Dice Paek. "Abbiamo creato una mappa decisionale che può aiutare nella prototipazione di una missione".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.