På 1990 -talet, planetforskare började bli medvetna om att vår planet kan bli ett främsta mål i det kosmiska skjutgalleriet. Det blev en växande insikt att, över geologiska tidsskalor, Jorden drabbas av stora asteroider och kometer ganska ofta; dock, till skillnad från månens uppenbara kratrar, Jordens atmosfär är mycket effektiv för att urholka bevisen för massiva effekter.

Forskare hade tidigare identifierat den ökända Chicxulub-kratern som begravdes under Yucatánhalvön i Mexiko och kopplade den till Krita-Tertiär (KT) -gränsen-ett stenigt lager som skapades vid tiden för en massutrotning som utplånade dinosaurierna 66 miljoner år sedan. På samma gång, astronomer upptäckte fler och fler stora bitar av rymdsten som zoomade runt vår sol. Det började bli klart att det inte är en fråga om om Vi kommer att drabbas av en skrällande rymdrock igen men snarare när .

Inspirerad av insikten att asteroider kan utgöra ett hot, Andy Cheng började fundera över det värsta scenariot:Om vi ​​upptäckte en inkommande asteroid, vad kan vi göra för att förhindra att den träffar jorden?

"Under de första 20 åren av arbetet med detta problem, vi var tvungna att vara riktigt försiktiga. Människors reaktioner när de fick höra om detta var "är du seriös?" Vi var tvungna att övervinna den så kallade fnissfaktorn, men vi är förbi det nu, "säger Cheng, som arbetar på Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland.

Uppdraget

Cheng utarbetade ett koncept som använder en kinetisk påverkare för att fysiskt slå en asteroid ur kurs. Kinetiska påverkare är i princip snabba rymdfarkoster som använder sin rörelseenergi för att krossa in i en asteroid för att något ändra rymdrockens hastighet och/eller riktning. Inga kärnvapenspetsar i Hollywoodstil krävs. Än så länge, de har bara testats i datasimuleringar, något Cheng hoppas kunna förändras mycket snart. Nu, han leder ett NASA-uppdrag som äntligen kommer att testa hans tidiga arbete som en del av Asteroid Impact and Deflection Assessment (AIDA) -uppdraget.

AIDA -konceptet består av två rymdfarkoster:Double Asteroid Redirection Test (DART) och Asteroid Impact Mission (AIM). NASA kommer att utveckla DART, och European Space Agency (ESA) kommer att utveckla AIM. I juni, NASA godkände DART för att gå in i designfasen.

Forskare planerar att testa denna avböjningsteknik på en enda asteroid med hjälp av två rymdfarkostuppdrag:den ena är slagkraften medan den andra träffar målet för att mäta omloppsförändringen (av den påverkade asteroiden), Cheng berättar för HowStuffWorks.

Även om DART inte är helt finansierat än Cheng och hans kollegor har redan identifierat ett mycket speciellt mål. En binär asteroid som heter Didymos kommer att göra en mycket nära flyby av jorden 2022, kommer inom 11 miljoner kilometer från vår planet, så forskarna hoppas att båda AIDA -rymdfarkoster kommer att skjuta upp i tid för att möta detta mål av möjligheter.

Didymos består av två asteroider i en nära orbitaldans. Den större komponenten, Didymos A, är cirka 780 meter bred, och den mindre asteroiden, Didymos B, är cirka 160 meter bred. Eftersom Didymos B är så liten, det kallas ofta "Didymoon, "och det kommer att vara DARTs mål.

"Den här binära asteroiden Didymos kommer väldigt nära jorden. Vi visste 2010 att Didymos 2022-tillvägagångssätt var riktigt speciellt ... Det är det närmaste tillvägagångssättet på många decennier; tillräckligt nära för jordbaserade observationer av små teleskop och för radar . Det är ett system som redan har observerats väl och som är känt för att vara en binär asteroid, " han lägger till.

Naturligtvis, Det finns säkerhetsproblem med att slå en asteroid för att se hur dess bana ändras. Säg att uppdragets team räknar fel och ändrar asteroidens bana. Skulle det bli ett hot mot jorden i framtiden? Lyckligtvis, eftersom Didymos är en binär asteroid, även om DART signifikant påverkar bana för Didymoon runt Didymon A, det kommer inte utgöra ett hot mot jorden. Didymoon är helt enkelt för liten för att väsentligt ändra omloppet för hela det binära systemet.

"Vi förändrar inte [den binära asteroidens] bana runt solen i någon mätbar grad, säger Cheng.

Det okända

Astronomer har också en bra uppfattning om den kemiska sammansättningen av denna välstuderade asteroid. Det stora okända är hur materialet från Didymoon är packat - en faktor som i hög grad kommer att påverka dess reaktion på att bli påkörd av en fartfylld rymdfarkost. Är det fast sten eller en löst packad klump av material som kallas en "spillrörshög"?

"Påverkan kan reagera mycket olika beroende på vad asteroiden är gjord av, "Cheng fortsätter." Det är inte specifikt den kemiska sammansättningen, för för många asteroider tror vi att vi har en grundläggande uppfattning om vad deras kemiska sammansättning är - baserat på deras spektra och det faktum att vi har haft två uppdrag. "

NASA lanserade sitt NEAR -uppdrag 1996, tillbringar ett år i krets kring asteroiden Eros nära jorden. Och Japans Hayabusa -uppdrag returnerade fysiskt ett prov av asteroidmaterial från ytan på asteroiden Itokawa 2010. Från dessa uppdrag och spektroskopiska analyser av asteroiden, astronomer är övertygade om att Didymos är en kiselhaltig (eller "S-typ") asteroid. S-typ asteroider är steniga rymdstenar och de näst vanligaste asteroiderna (efter kolhaltiga, eller "C-typ, "asteroider) som finns kända i vårt solsystem, befolka det inre asteroidbältet mellan Mars och Jupiters banor. Men för att få "grundsanningen" om hur effektiv en kinetisk påverkare som smäller in i en asteroides yta kommer att vara fysiskt att modifiera sin bana, vi måste starta ett uppdrag som DART.

"Det som INTE är känt i den här typen av asteroider är hur materialet packas. Så, saker som styrka och porositet, faktorer som gör stor skillnad när det gäller påverkan, "Cheng tillägger, men han är övertygad om att påverkaren inte kommer att slå det så hårt att asteroiden kommer att bryta upp.

"Vi arbetar mycket hårt med hur vi beräknar effekterna av datorsimulering ... men osäkerheten kommer eftersom när vi har en hypervelocitypåverkan på en kropp, det skapar en krater; det spyder ut krater ejecta tillbaka i den riktning som du kom, men genom att göra det, de ejecta tar bort mycket momentum och det finns en reaktion, som kan ändra mängden avböjning på kroppen - det är problemet och det är en stor fråga. "

Detaljerna

Cheng påpekar att mängden momentum som tas bort från asteroiden kan vara flera gånger högre än mängden momentum som en kinetisk påverkare kommer att bära till asteroiden - och det beror helt på hur mycket material (impact ejecta) som drivs ut i rymden för tillfället av påverkan. Och som DART kommer att träffa Didymoon med en hastighet på cirka 6 kilometer per sekund (det är nio gånger hastigheten för en kula!) och ger en kollisionenergi på "några ton TNT -ekvivalent, "det enda sättet att förstå hur detta påverkar rörelsen hos en asteroid i rymden är att testa den.

Men det finns utmaningar innan DART kan göra sitt kollisionsdatum 2022. ESA -komponenten i AIDA -uppdraget har ännu inte gått längre än konceptfasen och, i december, medel omdirigerades till rymdorganisationens ExoMars -uppdrag. Detta är en av anledningarna till att Didymos valdes ut som mål:DART -uppdraget kan fortfarande fortsätta utan sin AIM -rymdfarkostkompis. När den binära asteroiden närmar sig jorden, markbaserade observatorier kan observera effekterna av den kinetiska påverkaren på Didymoon genom att ta tid på dess bana. Självklart, det är mer idealiskt att ha en annan rymdfarkost som observerar påverkan på nära håll och bedriver vetenskap om påverkan ejecta, men det skulle inte vara slutet på uppdraget om, säga, ESA lanserar inte så småningom AIM.

"Avkoppling av uppdragen är hemligheten (till missionens framgång), "Påpekar Cheng.

Sextio miljoner år sedan, dinosaurierna hade inte ett rymdprogram som kunde upptäcka och avleda ett inkommande asteroid- eller komethot. Skulle något så stort som föremålet som skapade Chicxulub träffa vår planet nu, nedfallet kan utgöra ett existentiellt hot mot mänskligheten och skulle utan tvekan förstöra civilisationen som vi känner den. Testa strategier för att minska effekterna, som DART -uppdraget föreslår att göra, kan gynna mänskligheten som helhet.

Forskare tror att objektet som skapade Chicxulub-kratern och sannolikt orsakade massutrotningshändelsen för 66 miljoner år sedan var en asteroid som var 10-15 kilometer bred. Samtidigt har NASA beräknat att en asteroid som bara mäter cirka en kilometer bred är allt som behövs för att orsaka en global katastrof.