L'idea di evitare gli impatti di asteroidi ha avuto un ruolo di primo piano nella mente del pubblico per decenni, specialmente dall'uscita di film come Deep Impact e Armageddon. Ma usare un'esplosione nucleare è il modo migliore per affrontare rocce spaziali potenzialmente pericolose? Decisamente no. Se dato abbastanza tempo, esiste un modo molto più efficace (e più sicuro) per affrontare qualsiasi oggetto in rotta di collisione con la Terra:un trattore gravitazionale. Ora, Il Dr. Yohannes Ketema dell'Università del Minnesota ha sviluppato uno schema di volo che rende questo meccanismo di difesa degli asteroidi il più semplice di tutti molto più efficace.

I trattori gravitazionali sono in circolazione da un po'. Usano la gravità di un corpo artificiale per tirare un oggetto verso di esso e cambiarne leggermente la traiettoria. Per lunghi periodi, questo porterebbe l'oggetto pericoloso fuori dalla traiettoria attuale verso una più sicura. Ha anche il vantaggio di non richiedere alcun impatto diretto o esplosione sulla superficie dell'asteroide stesso. Poiché molti asteroidi sono "mucchi di macerie, " tali impatti cinetici diretti o esplosioni nucleari nel migliore dei casi farebbero a pezzi alcune delle parti più grandi dell'oggetto, ma nel peggiore dei casi, creerebbe più oggetti di traiettoria caotica che potrebbero avere un impatto sulla Terra a velocità ancora più elevate.

Progettato per evitare tali risultati, i trattori a gravità sono disponibili in una delle quattro varietà. La versione stazionaria parcheggia una sonda relativamente pesante accanto a un oggetto e la trascina lentamente in una traiettoria diversa. Una versione halo orbit è una sonda che circonda lentamente l'oggetto in uno schema progettato per spingerlo in una direzione specifica. Queste prime due tecniche utilizzerebbero i tradizionali razzi chimici per raggiungere i loro obiettivi, ma una terza versione, un trattore gravitazionale dotato di vela solare, potrebbe spostarsi lentamente in posizione per consentire alla sonda di spingere via l'oggetto. Finalmente, una costellazione di sonde potrebbe lavorare insieme per spingere un oggetto in un nuovo percorso.

Il lavoro del Dr. Ketema suggerisce di utilizzare una versione modificata dei tipi di orbita stazionaria e halo. La nuova orbita è chiamata "moto kepleriano ristretto, " che comporta lo spostamento di una sonda avanti e indietro su un lato specifico di un asteroide per cercare di forzarlo il più possibile in una particolare direzione. Il dott. Ketema inizialmente ha suggerito questa soluzione in un articolo del 2017, e ha recentemente pubblicato una nuova ricerca che migliora l'orbita diminuendo il peso richiesto nella sonda.

Per fare questo, si rivolse all'ottimizzazione matematica. Nei problemi di ottimizzazione, ci sono obiettivi e vincoli. In questo caso, c'era un obiettivo (spostare l'asteroide fuori da un'orbita pericolosa) e tre vincoli:1) Non avere un impatto diretto sull'asteroide, 2) Non colpire l'asteroide con i propulsori, 3) Dare tempo sufficiente affinché il trattore gravitazionale faccia il suo lavoro. Le migliori stime per quel terzo vincolo sembrano essere di circa dieci anni. Orizzonti temporali così lunghi mostrano l'importanza del rilevamento precoce nelle strategie di difesa degli asteroidi.

Quel fattore tempo è anche vitale a causa della quantità di tempo che impiegherebbe un trattore gravitazionale a raggiungere un asteroide. Poiché il peso della sonda è un fattore essenziale per l'efficacia dello strumento, più carburante brucia con esso (cioè, se la sonda dovesse arrivare sul posto velocemente), meno efficace sarà nel portare fuori rotta l'asteroide.

Per testare la sua tecnica di ottimizzazione, Il Dr. Ketema ha simulato il suo nuovo trattore gravitazionale su un asteroide esistente:2007 VK184. Mentre passerà presto vicino alla Terra, questo asteroide non lo colpirà. Ma mettendoci accanto un trattore gravitazionale una decina di anni dopo, i calcoli mostrano che potrebbe essere spostato in un'orbita ancora più sicura.

Anche con questa simulazione di vita reale, ci sono ancora alcuni nodi da risolvere. Primo, i trattori a gravità non funzionano bene su oggetti più grandi poiché la loro efficacia dipende interamente da come le loro dimensioni si confrontano con l'oggetto che stanno cercando di spostare. Per fortuna, la maggior parte degli asteroidi più grandi su orbite non sicure sono già seguiti da vicino e non sembra che si stiano dirigendo verso la Terra in tempi brevi. Un problema più specifico della modellazione fatta nel documento è che gli asteroidi non hanno un campo gravitazionale sferico, rendendo più difficile calcolare l'orbita migliore su cui deviarli per fornire una rotta più sicura.

Qualsiasi asteroide che potrebbe rappresentare un tale pericolo sarebbe studiato molto attentamente, anche se. E qualsiasi sonda potrebbe probabilmente avere un gravitometro per studiare il campo gravitazionale dell'oggetto in tempo reale e consentirgli di regolare la sua orbita di conseguenza. Ma qualsiasi vantaggio che gli esseri umani potrebbero ottenere dopo questo pericolo potenzialmente straordinariamente devastante vale il tempo speso per svilupparlo.