Inkommande asteroider har orsakat ärr på vår hemplanet i miljarder år. Den här månaden satte mänskligheten vår egen prägel på en asteroid för första gången:Japans rymdfarkost Hayabusa2 tappade en kopparprojektil i mycket hög hastighet i ett försök att bilda en krater på asteroiden Ryugu. En mycket större asteroidnedslag planeras för det kommande decenniet, som involverar ett internationellt uppdrag med dubbla rymdfarkoster.

Den 5 april, Hayabusa2 släppte ett experiment kallat "Small Carry-on Impactor" eller SCI för kort, med en plastsprängladdning som sköt en 2,5 kg kopparprojektil mot ytan av Ryugu-asteroiden med en diameter på 900 m med en hastighet av cirka 2 km per sekund. Målet är att avslöja material under ytan som ska föras tillbaka till jorden för detaljerad analys.

"Vi förväntar oss att den ska bilda en distinkt krater, " kommenterar Patrick Michel, CNRS forskningschef för Frankrikes Côte d'Azur-observatorium, tjänstgör som medutredare och tvärvetenskaplig vetenskapsman på det japanska uppdraget. "Men vi vet inte säkert ännu, eftersom Hayabusa2 flyttades runt till andra sidan Ryugu, för maximal säkerhet.

"Asteroidens låga gravitation betyder att den har en flykthastighet på några tiotals centimeter per sekund, så det mesta av materialet som kastades ut av stöten skulle ha gått rakt ut i rymden. Men samtidigt är det möjligt att ejecta med lägre hastighet kan ha hamnat i omloppsbana runt Ryugu och kan utgöra en fara för rymdfarkosten Hayabusa2.

"Så planen är att vänta till denna torsdag, 25 april, för att gå tillbaka och avbilda kratern. Vi förväntar oss att mycket små fragment under tiden kommer att få sina omloppsbanor störda av solstrålningstrycket - den långsamma men ihållande pushen av solljus i sig. Under tiden har vi också laddat ner bilder från en kamera som heter DCAM3 som följde med SCI-nyttolasten för att se om den fick en glimt av kratern och den tidiga ejecta-evolutionen."

Enligt simuleringar, kratern förutspås ha en diameter på cirka 2 m, även om modellering av påverkan i en miljö med så låg gravitation är extremt utmanande. Det ska se mörkare ut än den omgivande ytan, baserat på en touch-and-go-provtagning i februari när Hayabusa2:s thrusters tog bort ytdamm för att exponera svartare material under.

"För oss är detta en spännande första datapunkt att jämföra med simuleringar, " tillägger Patrick, "men vi har en mycket större inverkan att se fram emot i framtiden, som en del av det kommande uppdraget Asteroid Impact &Deflection Assessment (AIDA) med dubbla rymdskepp.

"I slutet av 2022 kommer US Double Asteroid Redirect Test eller DART-rymdfarkosten att krascha in i den minsta av de två Didymos-asteroiderna. Precis som med Hayabusa2:s SCI-test borde den bilda en mycket distinkt krater och exponera material under ytan i en miljö med ännu lägre gravitation, men dess huvudsakliga syfte är att faktiskt avleda omloppsbanan för asteroiden 'Didymoon' med en diameter på 160 m på ett mätbart sätt."

Rymdfarkosten DART kommer att ha en massa på 550 kg, och kommer att slå till Didymoon i 6 km/s. Att slå en asteroid fem gånger mindre med en rymdfarkost som är mer än 200 gånger större och att röra sig tre gånger snabbare borde ge tillräcklig anslagsenergi för att uppnå det första asteroidavböjningsexperimentet någonsin för planetariskt försvar.

Ett föreslaget ESA-uppdrag kallat Hera skulle sedan besöka Didymos för att undersöka den avledda asteroiden, mäta dess massa och utföra högupplöst kartläggning av kratern som lämnades av DART-nedslaget.

"Det faktiska förhållandet mellan projektilstorlek, hastighet och kraterstorlek i miljöer med låg gravitation är fortfarande dåligt förstådda, " tillägger Patrick, fungerar också som Heras ledande vetenskapsman. "Att ha både SCI- och Hera-data om kraterstorlekar i två olika slaghastighetsregimer kommer att erbjuda avgörande insikter.

"Dessa skalningslagar är också avgörande på praktisk basis, because they underpin how our calculations estimating the efficiency of asteroid deflection are made, taking account the properties of the asteroid material as well as the impact velocity involved.

"This is why Hera is so important; not only will we have DART's full-scale test of asteroid deflection in space, but also Hera's detailed follow-up survey to discover Didymoon's composition and structure. Hera will also record the precise shape of the DART crater, right down to centimetre scale.

"Så, building on this Hayabusa2 impact experiment, DART and Hera between them will go on to close the gap in asteroid deflection techniques, bringing us to a point where such a method might be used for real."

Didymoon will also be by far the smallest asteroid ever explored, so will offer insights into the cohesion of material in an environment whose gravity is more than a million times weaker than our own – an alien situation extremely challenging to simulate.

År 2004, NASA's Deep Impact spacecraft launched an impactor into comet Tempel 1. The body was subsequently revisited, but the artificial crater was hard to pinpoint – largely because the comet had flown close to the Sun in the meantime, and its heating would have modified the surface.

Hera will visit Didymoon around four years after DART's impact, but because it is an inactive asteroid in deep space, no such modification will occur. "The crater will still be 'fresh' for Hera, " Patrick concludes.