La prevención de impactos de asteroides abarca los métodos por los cuales los objetos cercanos a la Tierra (NEO) en un curso potencial de colisión con la Tierra podrían ser desviados, previniendo eventos de impacto destructivos . Un impacto por un asteroide suficientemente grande u otros NEOs causaría, dependiendo de su ubicación de impacto, tsunamis masivos o múltiples tormentas de fuego , y un invierno de impacto causado por el efecto de bloqueo de la luz solar de grandes cantidades de polvo de roca pulverizada y otros escombros colocados en la estratosfera . Se cree que una colisión hace 66 millones de años entre la Tierra y un objeto de aproximadamente 10 kilómetros (6 millas) de ancho produjo el cráter Chicxulub y desencadenó el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno que, según la comunidad científica, causó la extinción de todos los dinosaurios no aviares.
Si bien las probabilidades de una colisión importante son bajas en el corto plazo, es casi seguro que ocurrirá alguna a menos que se tomen medidas defensivas. Los eventos astronómicos, como los impactos de Shoemaker-Levy 9 en Júpiter y el meteorito de Chelyabinsk de 2013 , junto con el creciente número de objetos cercanos a la Tierra descubiertos y catalogados en la Tabla de Riesgo Sentry , han llamado la atención renovada sobre tales amenazas. [1] La popularidad de la película de 2021 Don't Look Up ayudó a generar conciencia sobre la posibilidad de evitar los NEOs . [2]
En 2016, un científico de la NASA advirtió que la Tierra no está preparada para tal evento. [3] En abril de 2018, la Fundación B612 informó: "Es 100 por ciento seguro que seremos golpeados por un asteroide devastador, pero no estamos 100 por ciento seguros de cuándo". [4] También en 2018, el físico Stephen Hawking , en su libro final, Brief Answers to the Big Questions , consideró que una colisión de asteroides es la mayor amenaza para el planeta. [5] [6] Se han descrito varias formas de evitar un impacto de asteroide. [7] No obstante, en marzo de 2019, los científicos informaron que los asteroides pueden ser mucho más difíciles de destruir de lo que se pensaba anteriormente. [8] [9] Además, un asteroide puede volver a ensamblarse debido a la gravedad después de ser desbaratado. [10] En mayo de 2021, los astrónomos de la NASA informaron que podrían necesitarse entre 5 y 10 años de preparación para evitar un impactador virtual , según un ejercicio simulado realizado en la Conferencia de Defensa Planetaria de 2021. [11] [12] [13]
En 2022, la nave espacial DART de la NASA impactó a Dimorphos , reduciendo el período orbital de la luna del planeta menor en 32 minutos. Esta misión constituye el primer intento exitoso de desviar un asteroide. [14] En 2025, la CNSA planea lanzar otra misión de desvío al objeto cercano a la Tierra 2019 VL5 , un asteroide de 30 metros de ancho (100 pies), que incluirá un impactador y una nave espacial de observación. [15] [16]
Según el testimonio de expertos en el Congreso de los Estados Unidos en 2013, la NASA necesitaría al menos cinco años de preparación antes de poder lanzar una misión para interceptar un asteroide. [17] En junio de 2018, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de los Estados Unidos advirtió que Estados Unidos no estaba preparado para un evento de impacto de asteroide, y desarrolló y publicó el "Plan de acción de la estrategia nacional de preparación para objetos cercanos a la Tierra" para prepararse mejor. [18] [19] [20] [21]
La mayoría de los esfuerzos para desviar un objeto grande requieren de un año a décadas de aviso, lo que da tiempo para preparar y llevar a cabo un proyecto de prevención de colisiones, ya que aún no se ha desarrollado ningún hardware de defensa planetaria conocido. Se ha estimado que se necesita un cambio de velocidad de solo 0,035 m/s ÷ t (donde t es el número de años hasta el impacto potencial) para desviar con éxito un cuerpo en una trayectoria de colisión directa. Por lo tanto, para un gran número de años antes del impacto, se necesitan cambios de velocidad mucho menores. [22] Por ejemplo, se estimó que había una alta probabilidad de que 99942 Apophis pasara por la Tierra en 2029 con una probabilidad de 10 −4 de regresar en una trayectoria de impacto en 2035 o 2036. Luego se determinó que una desviación de esta trayectoria de retorno potencial, varios años antes del paso, podría lograrse con un cambio de velocidad del orden de 10 −6 m/s. [23]
La Prueba de Redirección de Doble Asteroide (DART) de la NASA , la primera misión a gran escala del mundo para probar tecnología para defender la Tierra contra posibles peligros de asteroides o cometas, se lanzó en un cohete SpaceX Falcon 9 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 4 Este en la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California. [24]
Históricamente, el impacto de un asteroide de 10 kilómetros (6 millas) en la Tierra ha causado un evento de nivel de extinción debido al daño catastrófico a la biosfera . También existe la amenaza de cometas que ingresan al Sistema Solar interior. La velocidad de impacto de un cometa de período largo probablemente sería varias veces mayor que la de un asteroide cercano a la Tierra , lo que hace que su impacto sea mucho más destructivo; además, es poco probable que el tiempo de advertencia sea más de unos pocos meses. [25] Los impactos de objetos tan pequeños como 50 metros (160 pies) de diámetro, que son mucho más comunes, son históricamente extremadamente destructivos a nivel regional (ver cráter Barringer ).
Averiguar la composición material del objeto también resulta útil antes de decidir qué estrategia es la adecuada. Misiones como la sonda Deep Impact de 2005 y la nave espacial Rosetta han proporcionado información valiosa sobre qué esperar. En octubre de 2022, se propuso un método para cartografiar el interior de un asteroide potencialmente problemático con el fin de determinar la mejor zona para el impacto. [26]
Los esfuerzos en la predicción del impacto de asteroides se han concentrado en el método de sondeo. El Taller de Intercepción de Objetos Cercanos a la Tierra patrocinado por la NASA en 1992 y organizado por el Laboratorio Nacional de Los Álamos evaluó los problemas relacionados con la interceptación de objetos celestes que podrían chocar con la Tierra. [27] En un informe de 1992 a la NASA , [28] se recomendó un sondeo Spaceguard coordinado para descubrir, verificar y proporcionar observaciones de seguimiento de asteroides que cruzaran la Tierra. Se esperaba que este sondeo descubriera el 90% de estos objetos de más de un kilómetro en 25 años. Tres años después, otro informe de la NASA [29] recomendó sondeos de búsqueda que descubrirían entre el 60 y el 70% de los objetos cercanos a la Tierra de período corto de más de un kilómetro en diez años y obtendrían el 90% de completitud en cinco años más.
En 1998, la NASA se propuso formalmente encontrar y catalogar, para 2008, el 90% de todos los objetos cercanos a la Tierra (NEOs) con diámetros de 1 km o más que pudieran representar un riesgo de colisión para la Tierra. La métrica de diámetro de 1 km se eligió después de que un estudio considerable indicara que un impacto de un objeto más pequeño que 1 km podría causar daños locales o regionales significativos, pero es poco probable que cause una catástrofe mundial. [28] El impacto de un objeto mucho más grande que 1 km de diámetro podría resultar en daños a nivel mundial, incluyendo potencialmente la extinción de la especie humana . El compromiso de la NASA ha dado como resultado la financiación de una serie de esfuerzos de búsqueda de NEO, que hicieron un progreso considerable hacia el objetivo del 90% para 2008. Sin embargo, el descubrimiento en 2009 de varios NEOs de aproximadamente 2 a 3 kilómetros de diámetro (por ejemplo, 2009 CR 2 , 2009 HC 82 , 2009 KJ , 2009 MS y 2009 OG ) demostró que aún había objetos grandes por detectar.
El representante de los Estados Unidos George E. Brown Jr. (demócrata de California) fue citado expresando su apoyo a los proyectos de defensa planetaria en Air & Space Power Chronicles , diciendo: "Si algún día en el futuro descubrimos con mucha antelación que un asteroide lo suficientemente grande como para causar una extinción masiva va a chocar contra la Tierra, y luego alteramos el curso de ese asteroide para que no nos golpee, será uno de los logros más importantes en toda la historia de la humanidad". [30]
Debido al compromiso de larga data del congresista Brown con la defensa planetaria, un proyecto de ley de la Cámara de Representantes de los EE. UU., HR 1022, recibió su nombre en su honor: la Ley de Inspección de Objetos Cercanos a la Tierra George E. Brown, Jr. Este proyecto de ley "para establecer un programa de Inspección de Objetos Cercanos a la Tierra para detectar, rastrear, catalogar y caracterizar ciertos asteroides y cometas cercanos a la Tierra" fue presentado en marzo de 2005 por el representante Dana Rohrabacher (R-CA). [31] Finalmente, se incorporó a la S.1281, la Ley de Autorización de la NASA de 2005 , aprobada por el Congreso el 22 de diciembre de 2005, posteriormente firmada por el Presidente y que establece en parte:
El Congreso de los Estados Unidos ha declarado que el bienestar general y la seguridad de los Estados Unidos requieren que la competencia exclusiva de la NASA se dirija a la detección, el seguimiento, la catalogación y la caracterización de asteroides y cometas cercanos a la Tierra con el fin de proporcionar advertencias y mitigación del peligro potencial que dichos objetos cercanos a la Tierra representan para la Tierra. El Administrador de la NASA planificará, desarrollará e implementará un programa de estudio de objetos cercanos a la Tierra para detectar, rastrear, catalogar y caracterizar las características físicas de los objetos cercanos a la Tierra de un diámetro igual o superior a 140 metros con el fin de evaluar la amenaza que dichos objetos cercanos a la Tierra representan para la Tierra. El objetivo del programa de estudio será completar en un 90% su catálogo de objetos cercanos a la Tierra (basado en poblaciones de objetos cercanos a la Tierra pronosticadas estadísticamente) dentro de los 15 años posteriores a la fecha de promulgación de esta Ley. El Administrador de la NASA deberá transmitir al Congreso, a más tardar un año después de la fecha de promulgación de esta Ley, un informe inicial que incluya lo siguiente: (A) Un análisis de las posibles alternativas que la NASA puede emplear para llevar a cabo el programa de Estudio, incluidas las alternativas terrestres y espaciales con descripciones técnicas. (B) Una opción recomendada y un presupuesto propuesto para llevar a cabo el programa de Estudio de conformidad con la opción recomendada. (C) Un análisis de las posibles alternativas que la NASA podría emplear para desviar un objeto en un curso probable de colisión con la Tierra.
El resultado de esta directiva fue un informe presentado al Congreso a principios de marzo de 2007. Se trató de un estudio de Análisis de Alternativas (AoA) dirigido por la oficina de Análisis y Evaluación de Programas (PA&E) de la NASA con el apoyo de consultores externos, la Corporación Aeroespacial, el Centro de Investigación Langley de la NASA (LaRC) y SAIC (entre otros).
Véase también Mejorar la predicción del impacto .
El Minor Planet Center de Cambridge, Massachusetts, lleva catalogando las órbitas de asteroides y cometas desde 1947. Recientemente se le han unido otros estudios especializados en la localización de objetos cercanos a la Tierra (NEO), muchos de ellos financiados (a principios de 2007) por la oficina del programa de objetos cercanos a la Tierra de la NASA como parte de su programa Spaceguard. Uno de los más conocidos es LINEAR , que comenzó en 1996. En 2004, LINEAR estaba descubriendo decenas de miles de objetos cada año y representaba el 65% de todas las nuevas detecciones de asteroides. [32] LINEAR utiliza dos telescopios de un metro y un telescopio de medio metro con base en Nuevo México. [33]
El Catalina Sky Survey (CSS) se lleva a cabo en la Estación Catalina del Observatorio Steward , ubicada cerca de Tucson, Arizona , en los Estados Unidos. Utiliza dos telescopios, un telescopio de 1,5 metros (59 pulgadas) f/2 en la cima del Monte Lemmon , y un telescopio Schmidt de 68 centímetros (27 pulgadas) f/1.7 cerca del Monte Bigelow (ambos en el área de Tucson, Arizona). En 2005, CSS se convirtió en el estudio de NEO más prolífico, superando a Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) en número total de NEO y asteroides potencialmente peligrosos descubiertos cada año desde entonces. CSS descubrió 310 NEO en 2005, 396 en 2006, 466 en 2007 y en 2008 se encontraron 564 NEO. [34]
Spacewatch , que utiliza un telescopio de 90 centímetros (35 pulgadas) ubicado en el Observatorio Kitt Peak en Arizona, actualizado con equipo automático de apuntamiento, toma de imágenes y análisis para buscar intrusos en el cielo, fue creado en 1980 por Tom Gehrels y Robert S. McMillan del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona en Tucson, y ahora está siendo operado por McMillan. El proyecto Spacewatch ha adquirido un telescopio de 1,8 metros (71 pulgadas), también en Kitt Peak, para buscar NEOs, y ha proporcionado al viejo telescopio de 90 centímetros un sistema de toma de imágenes electrónico mejorado con una resolución mucho mayor, mejorando su capacidad de búsqueda. [35]
Otros programas de seguimiento de objetos cercanos a la Tierra incluyen el Seguimiento de Asteroides Cercanos a la Tierra (NEAT), la Búsqueda de Objetos Cercanos a la Tierra del Observatorio Lowell (LONEOS), el Sondeo de Objetos Cercanos a la Tierra de Campo Imperatore (CINEOS), la Asociación Japonesa de la Guardia Espacial y el Sondeo de Asteroides Asiago-DLR . [36] Pan-STARRS completó la construcción del telescopio en 2010, y ahora está observando activamente.
El sistema de última alerta de impacto terrestre de asteroides , que ya está en funcionamiento, realiza frecuentes exploraciones del cielo con vistas a una detección posterior en el tramo de colisión de la órbita del asteroide. En esos casos, sería demasiado tarde para desviar el impacto, pero aún habría tiempo para la evacuación y la preparación de la región terrestre afectada.
Otro proyecto, apoyado por la Unión Europea , es NEOShield , que analiza opciones realistas para prevenir la colisión de un NEO con la Tierra. Su objetivo es proporcionar diseños de misiones de prueba para conceptos factibles de mitigación de NEO. El proyecto hace especial hincapié en dos aspectos. [37]
" Spaceguard " es el nombre de estos programas vagamente afiliados, algunos de los cuales reciben fondos de la NASA para cumplir con un requisito del Congreso de los EE. UU. de detectar el 90% de los asteroides cercanos a la Tierra de más de 1 km de diámetro para el año 2008. [39] Un estudio de la NASA de 2003 sobre un programa de seguimiento sugiere gastar entre 250 y 450 millones de dólares para detectar el 90% de todos los asteroides cercanos a la Tierra de 140 metros (460 pies) y más grandes para el año 2028. [40]
NEODyS es una base de datos en línea de NEOs conocidos.
La Fundación B612 es una fundación privada sin fines de lucro con sede en Estados Unidos, dedicada a proteger la Tierra de los impactos de asteroides . Está dirigida principalmente por científicos, ex astronautas e ingenieros del Instituto de Estudios Avanzados , el Instituto de Investigación del Suroeste , la Universidad de Stanford , la NASA y la industria espacial .
Como organización no gubernamental, ha llevado a cabo dos líneas de investigación relacionadas para ayudar a detectar NEOs que algún día podrían impactar la Tierra y encontrar los medios tecnológicos para desviar su trayectoria para evitar tales colisiones. El objetivo de la fundación había sido diseñar y construir un telescopio espacial de búsqueda de asteroides financiado con fondos privados , Sentinel , que se lanzaría en 2017-2018. Sin embargo, el proyecto se canceló en 2015. Si el telescopio infrarrojo de Sentinel hubiera estado estacionado en una órbita similar a la de Venus , habría ayudado a identificar NEOs amenazantes al catalogar el 90% de aquellos con diámetros mayores a 140 metros (460 pies), así como al inspeccionar objetos más pequeños del Sistema Solar. [41] [42] [43]
Los datos recopilados por Sentinel habrían ayudado a identificar asteroides y otros NEOs que representan un riesgo de colisión con la Tierra, al ser enviados a redes de intercambio de datos científicos, incluidas la NASA y las instituciones académicas como el Minor Planet Center. [42] [43] [44] La fundación también propone la desviación de asteroides de NEOs potencialmente peligrosos mediante el uso de tractores de gravedad para desviar sus trayectorias lejos de la Tierra, [45] [46] un concepto co-inventado por el director ejecutivo de la organización, físico y ex astronauta de la NASA Ed Lu . [47]
Orbit@home tiene como objetivo proporcionar recursos informáticos distribuidos para optimizar la estrategia de búsqueda. El 16 de febrero de 2013, el proyecto se detuvo debido a la falta de financiación. [48] Sin embargo, el 23 de julio de 2013, el proyecto orbit@home fue seleccionado para recibir financiación por el programa de Observación de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA y se suponía que reanudaría sus operaciones a principios de 2014. [49] A fecha del 13 de julio de 2018, el proyecto está fuera de línea según su sitio web. [50]
El 8 de noviembre de 2007, el Subcomité de Espacio y Aeronáutica del Comité de Ciencia y Tecnología de la Cámara de Representantes celebró una audiencia para examinar el estado del programa de sondeo de objetos cercanos a la Tierra de la NASA. Los funcionarios de la NASA propusieron la posibilidad de utilizar el Wide-field Infrared Survey Explorer . [51]
WISE estudió el cielo en la banda infrarroja con una sensibilidad muy alta. Los asteroides que absorben la radiación solar se pueden observar a través de la banda infrarroja. Se utilizó para detectar NEOs, además de cumplir con sus objetivos científicos. Se estima que WISE podría detectar 400 NEOs (aproximadamente el dos por ciento de la población estimada de NEOs de interés) en el transcurso de la misión de un año.
NEOSSat , el Satélite de Vigilancia de Objetos Cercanos a la Tierra, es un microsatélite lanzado en febrero de 2013 por la Agencia Espacial Canadiense (CSA) que buscará NEOs en el espacio. [52] [53] Además , Near-Earth Object WISE (NEOWISE) , una extensión de la misión WISE , comenzó en septiembre de 2013 (en su segunda extensión de misión) para cazar asteroides y cometas cercanos a la órbita de la Tierra . [54] [55]
Una investigación publicada en la edición del 26 de marzo de 2009 de la revista Nature describe cómo los científicos pudieron identificar un asteroide en el espacio antes de que entrara en la atmósfera terrestre, lo que permitió a las computadoras determinar su área de origen en el Sistema Solar, así como predecir el tiempo de llegada y la ubicación en la Tierra de sus partes sobrevivientes destrozadas. El asteroide de cuatro metros de diámetro, llamado 2008 TC 3 , fue avistado inicialmente por el telescopio automatizado Catalina Sky Survey , el 6 de octubre de 2008. Los cálculos predijeron correctamente que impactaría 19 horas después del descubrimiento y en el desierto de Nubia en el norte de Sudán. [56]
Se han identificado varias amenazas potenciales, como 99942 Apophis (anteriormente conocido por su designación provisional 2004 MN 4 ), que en 2004 tenía temporalmente una probabilidad de impacto de alrededor del 3% para el año 2029. Observaciones adicionales revisaron esta probabilidad a cero. [57]
El 26 de septiembre de 2022, DART impactó a Dimorphos , lo que redujo el período orbital de la luna del planeta menor en 32 minutos. Esta misión fue el primer intento exitoso de desviar un asteroide. [14]
En 2025, la CNSA de China pretende lanzar una misión de desvío al objeto cercano a la Tierra 2019 VL5 , un asteroide de 30 metros de ancho. La misión se lanzará en un cohete Long March 3B y llevará un impactador y una nave espacial de observación. [15] [16] [58]
Las elipses del diagrama de la derecha muestran la posición prevista de un asteroide de ejemplo en su aproximación más cercana a la Tierra. Al principio, con sólo unas pocas observaciones de asteroides, la elipse de error es muy grande e incluye la Tierra. Otras observaciones reducen la elipse de error, pero aún incluye la Tierra. Esto aumenta la probabilidad de impacto prevista, ya que la Tierra ahora cubre una fracción mayor de la región de error. Finalmente, aún más observaciones (a menudo observaciones de radar o el descubrimiento de un avistamiento anterior del mismo asteroide en imágenes de archivo) reducen la elipse, revelando que la Tierra está fuera de la región de error, y la probabilidad de impacto es cercana a cero. [59]
En el caso de los asteroides que realmente están en camino de chocar contra la Tierra, la probabilidad prevista de impacto continúa aumentando a medida que se realizan más observaciones. Este patrón similar hace que sea difícil diferenciar entre los asteroides que solo se acercarán a la Tierra y los que realmente la impactarán. Esto, a su vez, dificulta decidir cuándo dar la alarma, ya que obtener más certeza lleva tiempo, lo que reduce el tiempo disponible para reaccionar ante un impacto previsto. Sin embargo, dar la alarma demasiado pronto tiene el peligro de causar una falsa alarma y crear un efecto de "El niño que gritó lobo" si el asteroide de hecho no toca la Tierra.
Las distintas técnicas de prevención de colisiones tienen diferentes compensaciones con respecto a métricas como el rendimiento general, el costo, los riesgos de falla, las operaciones y la preparación tecnológica. [60] Existen varios métodos para cambiar el curso de un asteroide/cometa. [61] Estos se pueden diferenciar por varios tipos de atributos como el tipo de mitigación (desviación o fragmentación), la fuente de energía (cinética, electromagnética, gravitacional, solar/térmica o nuclear) y la estrategia de aproximación (interceptación, [62] [63] encuentro o estación remota).
Las estrategias se dividen en dos grupos básicos: fragmentación y[61] [64] La fragmentación se concentra en hacer que el objeto impactante sea inofensivo fragmentándolo y dispersando los fragmentos de modo que no lleguen a la Tierra o sean lo suficientemente pequeños como para quemarse en la atmósfera. El retraso explota el hecho de que tanto la Tierra como el objeto impactante están en órbita. Un impacto ocurre cuando ambos alcanzan el mismo punto en el espacio al mismo tiempo, o más correctamente cuando algún punto en la superficie de la Tierra intersecta la órbita del objeto impactante cuando este llega. Dado que la Tierra tiene aproximadamente 12.750 kilómetros (7.920 millas) de diámetro y se mueve aproximadamente a 30 km/s (19 millas/s) en su órbita, recorre una distancia de un diámetro planetario en aproximadamente 425 segundos, o un poco más de siete minutos. Retrasar o adelantar la llegada del objeto impactante en tiempos de esta magnitud puede, dependiendo de la geometría exacta del impacto, hacer que no llegue a la Tierra. [65]
Las estrategias para evitar colisiones también pueden considerarse directas o indirectas y en función de la rapidez con la que transfieren energía al objeto. Los métodos directos, como los explosivos nucleares o los impactadores cinéticos, interceptan rápidamente la trayectoria del bólido. Se prefieren los métodos directos porque generalmente son menos costosos en tiempo y dinero. [ cita requerida ] Sus efectos pueden ser inmediatos, lo que ahorra un tiempo precioso. Estos métodos funcionarían para amenazas de corto y largo plazo, y son más efectivos contra objetos sólidos que pueden empujarse directamente, pero en el caso de los impactadores cinéticos, no son muy efectivos contra grandes pilas de escombros agregados de forma suelta. Los métodos indirectos, como los tractores de gravedad , los cohetes de acoplamiento o los impulsores de masa, son mucho más lentos. Requieren viajar hasta el objeto, cambiar el curso hasta 180 grados para el encuentro espacial y luego tomar mucho más tiempo para cambiar la trayectoria del asteroide lo suficiente para que no toque la Tierra. [ cita requerida ]
Se cree que muchos NEOs son " montones de escombros volantes " que se mantienen unidos de forma poco firme gracias a la gravedad, y un intento típico de desviar el objeto con un impactador cinético del tamaño de una nave espacial podría simplemente romperlo o fragmentarlo sin ajustar suficientemente su curso. [66] Si un asteroide se rompe en fragmentos, cualquier fragmento de más de 35 metros (115 pies) de ancho no se quemaría en la atmósfera y podría impactar contra la Tierra. Rastrear los miles de fragmentos similares a perdigones que podrían resultar de una explosión de este tipo sería una tarea muy abrumadora, aunque la fragmentación sería preferible a no hacer nada y permitir que el cuerpo de escombros originalmente más grande, que es análogo a una bala de cera y perdigones , impacte contra la Tierra. [ cita requerida ]
En simulaciones de Cielo realizadas en 2011-2012, en las que la tasa y la cantidad de energía suministrada fueron suficientemente altas y se ajustaron al tamaño de la pila de escombros, como después de una explosión nuclear personalizada, los resultados indicaron que cualquier fragmento de asteroide, creado después de que se suministra el pulso de energía, no representaría una amenaza de volver a fusionarse (incluso para aquellos con la forma del asteroide Itokawa ), sino que alcanzaría rápidamente la velocidad de escape de su cuerpo original (que para Itokawa es de aproximadamente 0,2 m/s) y, por lo tanto, se movería fuera de una trayectoria de impacto con la Tierra. [67] [68] [69]
La activación de un dispositivo explosivo nuclear por encima , sobre o ligeramente por debajo de la superficie de un cuerpo celeste amenazante es una posible opción de deflexión, y la altura de detonación óptima depende de la composición y el tamaño del objeto. [74] [75] [76] No es necesario vaporizar todo el NEO para mitigar una amenaza de impacto. En el caso de una amenaza entrante procedente de un "montón de escombros", la separación o la altura de detonación por encima de la configuración de la superficie se ha propuesto como un medio para evitar la posible fractura del montón de escombros. [77] Los neutrones energéticos y los rayos X suaves liberados por la detonación, que no penetran apreciablemente la materia, [78] se convierten en calor al encontrar la materia de la superficie del objeto, vaporizando ablativamente todas las áreas de superficie expuestas a la línea de visión del objeto a una profundidad superficial, [77] convirtiendo el material de la superficie que calienta en eyección y, de manera análoga a la eyección del escape de un motor de cohete químico , cambiando la velocidad o "empujando" el objeto fuera de su curso por la reacción, siguiendo la tercera ley de Newton , con la eyección yendo en una dirección y el objeto siendo propulsado en la otra. [77] [79] Dependiendo de la energía del dispositivo explosivo, el efecto de escape del cohete resultante , creado por la alta velocidad de la eyección de masa vaporizada del asteroide, junto con la pequeña reducción de la masa del objeto, produciría un cambio suficiente en la órbita del objeto para hacer que se pierda la Tierra. [67] [79]
Se ha propuesto una Misión de Mitigación de Asteroides de Hipervelocidad para Respuesta de Emergencia (HAMMER, por sus siglas en inglés). [80] Si bien no ha habido actualizaciones hasta 2023 con respecto a HAMMER, la NASA ha publicado su Estrategia de Defensa Planetaria y Plan de Acción para 2023. En él, la NASA reconoce que es crucial seguir estudiando el potencial de la energía nuclear para desviar o destruir asteroides. Esto se debe a que actualmente es la única opción de defensa si los científicos no se enteraran del asteroide dentro de unos meses o años, dependiendo de la velocidad del asteroide. El informe también señala que es necesario realizar investigaciones sobre las implicaciones legales, así como las implicaciones políticas sobre el tema. [81]
Si el objeto es muy grande pero sigue siendo un montón de escombros poco unidos, una solución es detonar uno o una serie de dispositivos explosivos nucleares junto al asteroide, a una altura de separación de 20 metros (66 pies) o más sobre su superficie, [ cita requerida ] para no fracturar el objeto potencialmente poco unido. Siempre que esta estrategia de separación se haya realizado con suficiente antelación, la fuerza de una cantidad suficiente de explosiones nucleares alteraría la trayectoria del objeto lo suficiente como para evitar un impacto, según simulaciones por computadora y evidencia experimental de meteoritos expuestos a los pulsos térmicos de rayos X de la máquina Z. [82 ]
En 1967, los estudiantes de posgrado del profesor Paul Sandorff en el Instituto Tecnológico de Massachusetts recibieron la tarea de diseñar un método para prevenir un hipotético impacto a 18 meses de distancia en la Tierra por el asteroide de 1,4 kilómetros de ancho (0,87 mi) 1566 Ícaro , un objeto que realiza aproximaciones regulares a la Tierra, a veces tan cerca como 16 distancias lunares . [83] Para lograr la tarea dentro del marco de tiempo y con un conocimiento material limitado de la composición del asteroide, se concibió un sistema de separación variable. Esto habría utilizado una serie de cohetes Saturno V modificados enviados en cursos de interceptación y la creación de un puñado de dispositivos explosivos nucleares en el rango de energía de 100 megatones (casualmente, el mismo que el rendimiento máximo de la Tsar Bomba de los soviéticos habría sido si se hubiera utilizado un manipulador de uranio) como carga útil de cada vehículo cohete . [84] [85] El estudio de diseño se publicó más tarde como Proyecto Ícaro [86] que sirvió de inspiración para la película Meteorito de 1979. [85] [87] [88]
Un análisis de la NASA sobre alternativas de desviación, realizado en 2007, afirmó:
Se estima que las explosiones nucleares a distancia son entre 10 y 100 veces más eficaces que las alternativas no nucleares analizadas en este estudio. Otras técnicas que implican el uso de explosivos nucleares en la superficie o en el subsuelo pueden ser más eficientes, pero conllevan un mayor riesgo de fracturar el objeto objetivo. También conllevan mayores riesgos de desarrollo y operaciones. [89]
Ese mismo año, la NASA publicó un estudio en el que se suponía que el asteroide Apophis (con un diámetro de alrededor de 300 metros o 1.000 pies) tenía una densidad de escombros mucho menor (1.500 kg/ m3 o 100 lb/cu ft) y, por lo tanto, una masa menor de la que ahora se sabe que tiene, y en el estudio se supone que está en una trayectoria de impacto con la Tierra para el año 2029. En estas condiciones hipotéticas, el informe determina que una "nave espacial Cradle" sería suficiente para desviarlo del impacto con la Tierra. Esta nave espacial conceptual contiene seis paquetes de física B83 , cada uno configurado para su rendimiento máximo de 1,2 megatones, [79] agrupados y lanzados por un vehículo Ares V en algún momento de la década de 2020, con cada B83 siendo espoletado para detonar sobre la superficie del asteroide a una altura de 100 metros o 330 pies ("1/3 del diámetro del objeto" como su distancia de separación), uno tras otro, con intervalos de una hora entre cada detonación. Los resultados de este estudio indicaron que un solo empleo de esta opción "puede desviar NEOs de [100-500 metros o 300-1.600 pies de diámetro] dos años antes del impacto, y NEOs más grandes con al menos cinco años de advertencia". [79] [90] Sus autores consideran que estas cifras de efectividad son "conservadoras", y solo se consideró la salida de rayos X térmicos de los dispositivos B83, mientras que el calentamiento por neutrones se descuidó para facilitar los cálculos. [90] [91]
Una investigación publicada en 2021 señaló que, para que una misión de desvío fuera eficaz, sería necesario un tiempo de advertencia significativo, siendo lo ideal varios años o más. Cuanto más tiempo de advertencia se proporcione, menos energía será necesaria para desviar el asteroide lo suficiente como para ajustar la trayectoria y evitar la Tierra. El estudio también enfatizó que la desviación, a diferencia de la destrucción, puede ser una opción más segura, ya que existe una menor probabilidad de que los restos del asteroide caigan a la superficie de la Tierra. Los investigadores propusieron que la mejor manera de desviar un asteroide mediante la desviación es ajustar la salida de energía de neutrones en la explosión nuclear. [92]
En 2011, el director del Centro de Investigación de Deflexión de Asteroides de la Universidad Estatal de Iowa , el Dr. Bong Wie (que había publicado estudios de deflexión cinética de impactadores [66] anteriormente), comenzó a estudiar estrategias que pudieran lidiar con objetos de 50 a 500 metros de diámetro (200–1,600 pies) cuando el tiempo hasta el impacto en la Tierra fuera menor a un año. Concluyó que para proporcionar la energía requerida, una explosión nuclear u otro evento que pudiera entregar la misma potencia, son los únicos métodos que pueden funcionar contra un asteroide muy grande dentro de estas limitaciones de tiempo.
Este trabajo dio como resultado la creación de un vehículo de intercepción de asteroides de hipervelocidad (HAIV) conceptual, que combina un impactador cinético para crear un cráter inicial para una detonación nuclear subterránea posterior dentro de ese cráter inicial, lo que generaría un alto grado de eficiencia en la conversión de la energía nuclear que se libera en la detonación en energía de propulsión hacia el asteroide. [94]
Una propuesta similar utilizaría un dispositivo nuclear detonante de superficie en lugar del impactador cinético para crear el cráter inicial, y luego utilizar el cráter como una boquilla de cohete para canalizar las detonaciones nucleares sucesivas.
Wie afirmó que los modelos informáticos en los que trabajó mostraban la posibilidad de que un asteroide de 300 metros de ancho (1000 pies) fuera destruido utilizando un solo HAIV con un tiempo de advertencia de 30 días. Además, los modelos mostraban que menos del 0,1% de los restos del asteroide alcanzarían la superficie de la Tierra. [95] Sin embargo, ha habido pocas actualizaciones sustanciales de Wie y su equipo desde 2014 con respecto a la investigación.
A partir de 2015, Wie ha colaborado con el Proyecto de Defensa de Emergencia contra Asteroides de Dinamarca (EADP, por sus siglas en inglés), [96] que, en última instancia, pretende recaudar fondos de manera colectiva para diseñar, construir y almacenar una nave espacial HAIV no nuclear como seguro planetario. En el caso de asteroides amenazantes demasiado grandes o demasiado cercanos al impacto en la Tierra como para ser desviados de manera efectiva por la estrategia HAIV no nuclear, se pretende intercambiar dispositivos explosivos nucleares (con un 5% de potencia explosiva en comparación con los utilizados para la estrategia de distanciamiento), bajo supervisión internacional, cuando surjan condiciones que lo requieran. [97]
Un estudio publicado en 2020 señaló que un impacto cinético no nuclear se vuelve menos efectivo cuanto más grande y cercano sea el asteroide. Sin embargo, los investigadores ejecutaron un modelo que sugería que una detonación nuclear cerca de la superficie de un asteroide diseñada para cubrir un lado del asteroide con rayos X sería efectiva. Cuando los rayos X cubren un lado de un asteroide en el programa, producen energía de propulsión que impulsaría al asteroide en una dirección preferida. [98] El investigador principal del estudio, Dave Dearborn, dijo que un impacto nuclear ofrecía más flexibilidad que un enfoque no nuclear, ya que la producción de energía se puede ajustar específicamente al tamaño y la ubicación del asteroide. [99]
Following the 1994 Shoemaker-Levy 9 comet impacts with Jupiter, Edward Teller proposed, to a collective of U.S. and Russian ex-Cold War weapons designers in a 1995 planetary defense workshop meeting at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), that they collaborate to design a one-gigaton nuclear explosive device, which would be equivalent to the kinetic energy of a one-kilometer-diameter (0.6 mi) asteroid.[101][102][103] The theoretical one-gigaton device would weigh about 25–30 tons, light enough to be lifted on the Energia rocket. It could be used to instantaneously vaporize a one-kilometer asteroid, divert the paths of ELE-class asteroids (greater than 10 kilometers or 6.2 miles in diameter) within short notice of a few months. With one year of notice, and at an interception location no closer than Jupiter, it could also deal with the even rarer short period comets that can come out of the Kuiper belt and transit past Earth orbit within two years.[clarification needed] For comets of this class, with a maximum estimated diameter of 100 kilometers (60 mi), Chiron served as the hypothetical threat.[101][102][103]
In 2013, the related National Laboratories of the US and Russia signed a deal that includes an intent to cooperate on defense from asteroids.[104] The deal was meant to complement New START, but Russia suspended its participation in the treaty in 2023. [105] As of April 2023, there has not been an official update from the White House or Moscow on how Russia's suspended participation will affect adjacent treaties.
As of late 2022, the most likely and most effective method for asteroid deflection does not involve nuclear technology. Instead, it involves a kinetic impactor designed to redirect the asteroid, which showed promise in the NASA DART Mission. [106] For nuclear technology, simulations have been run analyzing the possibility of using neutron energy put off by a nuclear device to redirect an asteroid. These simulations showed promise, with one study finding that increasing the neutron energy output had a notable effect on the angle of the asteroid's travel. [92] However, there has not been a practical test studying the possibility as of April 2023.
The impact of a massive object, such as a spacecraft or even another near-Earth object, is another possible solution to a pending NEO impact. An object with a high mass close to the Earth could be sent out into a collision course with the asteroid, knocking it off course.
When the asteroid is still far from the Earth, a means of deflecting the asteroid is to directly alter its momentum by colliding a spacecraft with the asteroid.
A NASA analysis of deflection alternatives, conducted in 2007, stated:
Non-nuclear kinetic impactors are the most mature approach and could be used in some deflection/mitigation scenarios, especially for NEOs that consist of a single small, solid body.[89]
This deviation method, which has been implemented by DART and, for a completely different purpose (analysis of the structure and composition of a comet), by NASA's Deep Impact space probe, involves launching a spacecraft against the near Earth object. The speed of the asteroid is modified due to the law of conservation of momentum:
with V1 velocity of the spacecraft, V2 velocity of the celestial body before impact, and V3 the velocity after impact. M1 and M2 respective mass of the spacecraft and of the celestial body. Velocities are vectors here.
The European Union's NEOShield-2 Mission[110] is also primarily studying the Kinetic Impactor mitigation method. The principle of the kinetic impactor mitigation method is that the NEO or Asteroid is deflected following an impact from an impactor spacecraft. The principle of momentum transfer is used, as the impactor crashes into the NEO at a very high velocity of 10 km/s (36,000 km/h; 22,000 mph) or more. The momentum of the impactor is transferred to the NEO, causing a change in velocity and therefore making it deviate from its course slightly.[111]
As of mid-2021, the modified AIDA mission has been approved. The NASA Double Asteroid Redirection Test (DART) kinetic impactor spacecraft was launched in November 2021. The goal was to impact Dimorphos (nicknamed Didymoon), the 180-meter (590 ft) minor-planet moon of near-Earth asteroid 65803 Didymos. The impact occurred in September 2022 when Didymos is relatively close to Earth, allowing Earth-based telescopes and planetary radar to observe the event. The result of the impact will be to change the orbital velocity and hence orbital period of Dimorphos, by a large enough amount that it can be measured from Earth. This will show for the first time that it is possible to change the orbit of a small 200-meter (660 ft) asteroid, around the size most likely to require active mitigation in the future. The launch and use of the Double Asteroid Redirection Test system in March 2023 showed the world that asteroids could be safely redirected without the use of nuclear means. The success of this mission proved that kinetic methods of deflection are by far the best methods of asteroid deterrence.The second part of the AIDA mission–the ESA HERA spacecraft–has been approved by ESA member states in October 2019. It would reach the Didymos system in 2026 and measure both the mass of Dimorphos and the precise effect of the impact on that body, allowing much better extrapolation of the AIDA mission to other targets.[112]
Another alternative to explosive deflection is to move the asteroid slowly over time. A small but constant amount of thrust accumulates to deviate an object sufficiently from its course. Edward T. Lu and Stanley G. Love have proposed using a massive uncrewed spacecraft hovering over an asteroid to gravitationally pull the asteroid into a non-threatening orbit. Though both objects are gravitationally pulled towards each other, the spacecraft can counter the force towards the asteroid by, for example, an ion thruster, so the net effect would be that the asteroid is accelerated towards the spacecraft and thus slightly deflected from its orbit. While slow, this method has the advantage of working irrespective of the asteroid's composition or spin rate; rubble pile asteroids would be difficult to deflect by means of nuclear detonations, while a pushing device would be difficult or inefficient to mount on a fast-rotating asteroid. A gravity tractor would likely have to spend several years beside the asteroid to be effective.
A NASA analysis of deflection alternatives, conducted in 2007, stated:
"Slow push" mitigation techniques are the most expensive, have the lowest level of technical readiness, and their ability to both travel to and divert a threatening NEO would be limited unless mission durations of many years to decades are possible.[89]
Another "contactless" asteroid deflection technique has been proposed by C. Bombardelli and J. Peláez from the Technical University of Madrid. The method involves the use of a low-divergence ion thruster pointed at the asteroid from a nearby hovering spacecraft. The momentum transmitted by the ions reaching the asteroid surface produces a slow but continuous force that can deflect the asteroid in a similar way as the gravity tractor, but with a lighter spacecraft.
H. J. Melosh with I. V. Nemchinov proposed deflecting an asteroid or comet by focusing solar energy onto its surface to create thrust from the resulting vaporization of material.[113] This method would first require the construction of a space station with a system of large collecting, concave mirrors similar to those used in solar furnaces.
Orbit mitigation with highly concentrated sunlight is scalable to achieving the predetermined deflection within a year even for a global-threatening body without prolonged warning time.[113][114]
Such a hastened strategy may become topical in the case of late detection of a potential hazard, and also, if required, in providing the possibility for some additional action. Conventional concave reflectors are practically inapplicable to the high-concentrating geometry in the case of a giant shadowing space target, which is located in front of the mirrored surface. This is primarily because of the dramatic spread of the mirrors' focal points on the target due to the optical aberration when the optical axis is not aligned with the Sun. On the other hand, the positioning of any collector at a distance to the target much larger than its size does not yield the required concentration level (and therefore temperature) due to the natural divergence of the sunrays. Such principal restrictions are inevitably at any location regarding the asteroid of one or many unshaded forward-reflecting collectors. Also, in the case of secondary mirrors use, similar to the ones found in Cassegrain telescopes, would be prone to heat damage by partially concentrated sunlight from primary mirror.
In order to remove the above restrictions, V.P. Vasylyev proposed to apply an alternative design of a mirrored collector – the ring-array concentrator.[114] This type of collector has an underside lens-like position of its focal area that avoids shadowing of the collector by the target and minimizes the risk of its coating by ejected debris. Provided the sunlight concentration of approximately 5 × 103 times, a surface irradiance of around 4-5 MW/m2 leads to a thrusting effect of about 1,000 N (200 lbf). Intensive ablation of the rotating asteroid surface under the focal spot will lead to the appearance of a deep "canyon", which can contribute to the formation of the escaping gas flow into a jet-like one. This may be sufficient to deflect a 0.5 km (0.3 mi) asteroid within several months and no addition warning period, only using ring-array collector size of about half of the asteroid's diameter. For such a prompt deflection of the larger NEOs, 1.3 to 2.2 km (0.8 to 1.4 mi), the required collector sizes are comparable to the target diameter. In the case of a longer warning time, the required size of the collector may be significantly decreased.
A mass driver is an (automated) system on the asteroid to eject material into space, thus giving the object a slow steady push and decreasing its mass. A mass driver is designed to work as a very low specific impulse system, which in general uses a lot of propellant, but very little power. This essentially uses the asteroid against itself in order to divert a collision.
Modular Asteroid Deflection Mission Ejector Node, (MADMEN), is the idea of landing small unmanned vehicles such as space rovers to break up small portions of the asteroid. Using drills to break up small rocks and boulders from the surface, debris would eject from the surface very fast. Because there are no forces acting on the asteroid these rocks will push the asteroid off course at a very slow rate. This process takes time but could be very effective if implemented correctly. [115] The idea is that when using local material as propellant, the amount of propellant is not as important as the amount of power, which is likely to be limited.
Attaching any spacecraft propulsion device would have a similar effect of giving a push, possibly forcing the asteroid onto a trajectory that takes it away from Earth. An in-space rocket engine that is capable of imparting an impulse of 106 N·s (E.g. adding 1 km/s to a 1000 kg vehicle), will have a relatively small effect on a relatively small asteroid that has a mass of roughly a million times more. Chapman, Durda, and Gold's white paper[116] calculates deflections using existing chemical rockets delivered to the asteroid.
Such direct force rocket engines are typically proposed to use highly-efficient electrically powered spacecraft propulsion, such as ion thrusters or VASIMR.
Similar to the effects of a nuclear device, it is thought possible to focus sufficient laser energy on the surface of an asteroid to cause flash vaporization / ablation to create either in impulse or to ablate away the asteroid mass. This concept, called asteroid laser ablation was articulated in the 1995 SpaceCast 2020[117] white paper "Preparing for Planetary Defense",[118] and the 1996 Air Force 2025[119] white paper "Planetary Defense: Catastrophic Health Insurance for Planet Earth".[120] Early publications include C. R. Phipps "ORION" concept from 1996, Colonel Jonathan W. Campbell's 2000 monograph "Using Lasers in Space: Laser Orbital Debris Removal and Asteroid Deflection",[121] and NASA's 2005 concept Comet Asteroid Protection System (CAPS).[122] Typically such systems require a significant amount of power, such as would be available from a Space-Based Solar Power Satellite.
Another proposal is the Phillip Lubin's DE-STAR[123] proposal:
Carl Sagan, in his book Pale Blue Dot, expressed concern about deflection technology, noting that any method capable of deflecting impactors away from Earth could also be abused to divert non-threatening bodies toward the planet. Considering the history of genocidal political leaders and the possibility of the bureaucratic obscuring of any such project's true goals to most of its scientific participants, he judged the Earth at greater risk from a man-made impact than a natural one. Sagan instead suggested that deflection technology be developed only in an actual emergency situation.
All low-energy delivery deflection technologies have inherent fine control and steering capability, making it possible to add just the right amount of energy to steer an asteroid originally destined for a mere close approach toward a specific Earth target.
According to former NASA astronaut Rusty Schweickart, the gravitational tractor method is controversial because, during the process of changing an asteroid's trajectory, the point on the Earth where it could most likely hit would be slowly shifted across different countries. Thus, the threat for the entire planet would be minimized at the cost of some specific states' security. In Schweickart's opinion, choosing the way the asteroid should be "dragged" would be a tough diplomatic decision.[132]
Analysis of the uncertainty involved in nuclear deflection shows that the ability to protect the planet does not imply the ability to target the planet. A nuclear explosion that changes an asteroid's velocity by 10 meters per second (plus or minus 20%) would be adequate to push it out of an Earth-impacting orbit. However, if the uncertainty of the velocity change was more than a few percent, there would be no chance of directing the asteroid to a particular target.
Additionally, there are legal concerns regarding the launch of nuclear technology into space. In 1992, the United Nations adopted a resolution that provides strict rules regarding sending nuclear technology to space, including preventing the contamination of space as well as protecting all citizens on Earth from potential fallout. [133] As of 2022, the UN is still considering the safety and legal issues of launching nuclear powered items into outer space, particularly given the expanding field of space travel as more private organizations take part in the modern space race. The UN Committee on Peaceful Uses of Outer Space recently emphasized the point of the previous resolution, saying it is the responsibility of the member states to ensure the safety of everyone regarding nuclear power in space. [134]
This article incorporates public domain material from Linda Herridge. NASA, SpaceX Launch DART: First Planetary Defense Test Mission. National Aeronautics and Space Administration. Retrieved 24 August 2022.
{{cite conference}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help){{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)The warheads would explode at a distance of one-third of the NEO's diameter and each detonation's X and gamma rays and neutrons would turn part of the NEO's surface into an expanding plasma to generate a force to deflect the asteroid.
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