Επιστήμονες του Lawrence Livermore National (LLNL) στις ΗΠΑ συμμετέχουν σε μια ερευνητική ομάδα πλανητικής προστασίας η οποία σχεδίασε ένα concept διαστημόπλοιο, με σκοπό την εκτροπή απειλητικών για τη Γη αστεροειδών.
Η ομάδα αξιολόγησε κατά πόσον το σκάφος αυτό θα ήταν σε θέση να εκτρέψει όντως έναν μεγάλο αστεροειδή, για τον οποίο υπάρχει μικρή πιθανότητα να χτυπήσει τη Γη το 2135 και το σχετικό paper δημοσιεύτηκε στο Acta Astronautica.
Το σκάφος έχει ύψος 9,9 μέτρα και βάρος 8,8 τόνους, και έλαβε το ταιριαστό όνομα HAMMER (Hypervelocity Asteroid Mitigation Mission for Emergency Response). Ο σχεδιασμός του είναι αρθρωτός, κάτι που σημαίνει ότι θα μπορούσε να λειτουργήσει είτε κινητικά, ως σκάφος πρόσκρουσης/ «πολιορκητικός κριός», είτε ως φορέας πυρηνικής κεφαλής. Η (πιθανή) αποστολή του θα ήταν η εκτροπή του 101955 Bennu, ενός μεγάλου αστεροειδούς διαμέτρου 500 μέτρων και βάρους περίπου 79 δισ. κιλών, ο οποίος περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο με ταχύτητα περίπου 63.000 χλμ /ώρα. Οι αστεροειδής αυτός έχει 1 στις 2.700 πιθανότητες να χτυπήσει τη Γη στις 25 Σεπτεμβρίου 2135, και η ισχύς της πρόσκρουσης αυτής θα ήταν 1.200 μεγατόνοι.
Το HAMMER (Σφυρί) εντάσσεται σε μια ευρύτερη πρωτοβουλία πλανητικής προστασίας σε εθνικό επίπεδο μεταξύ της NASA και της National Nuclear Security Administration (NNSA), που περιλαμβάνει το LLNL και το Los Alamos National Laboratory.
H προτιμώμενη προσέγγιση ως προς την αντιμετώπιση ενός απειλητικού αστεροειδούς θα ήταν η εκτροπή του μέσω ενός κινητικού σκάφους πρόσκρουσης, που θα έδινε ένα σπρώξιμο επαρκές για να τον επιβραδύνει και να αλλάξει την πορεία του- αλλά όχι για να τον σπάσει σε κομμάτια. Η συγκεκριμένη μελέτη βοήθησε στο να οριστεί το όριο όπου μια τέτοια επιλογή δεν θα ήταν πλέον βιώσιμη- και για τον σκοπό αυτό, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν πόσα «σφυριά» θα χρειάζονταν για εκτροπή του Bennu.
«Η ώθηση που πρέπει να δώσεις είναι πολύ μικρή αν εκτρέψεις τον αστεροειδή 50 χρόνια πριν (τη στιγμή της πρόσκρουσης)» λέει η Κίρστεν Χάουλι, φυσικός του LLNL και μία εκ των ερευνητών. «Αλλά τόσο μακριά, το πιθανότερο είναι να θεωρήσεις πως η πιθανότητα σύγκρουσης θα ήταν 1%. Η πιθανότητα πρόσκρουσης του Bennu ίσως να είναι μία στις 2.700 σήμερα, αλλά αυτό θα αλλάξει σχεδόν σίγουρα- προς το καλύτερο ή προς το χειρότερο- καθώς συλλέγουμε δεδομένα για την τροχιά του. Η καθυστέρηση είναι ο μεγαλύτερος εχθρός οποιασδήποτε αποστολής εκτροπής αστεροειδούς».
Εάν λαμβανόταν η απόφαση για αποστολή στον Bennu, εκτιμάται πως θα χρειάζονταν τουλάχιστον 7,4 χρόνια για να υλοποιηθεί, περιλαμβανομένου του χρόνου κατασκευής του σκάφους, σχεδιασμού της αποστολής και πτήσης. Επίσης, αν θεωρηθεί πως το σκάφος θα χτυπούσε επιτυχώς τον αστεροειδή, επιβραδύνοντάς τον ελαφρώς, θα χρειάζονταν αρκετά χρόνια για να οδηγήσει αυτή η μικρή αλλαγή ταχύτητας σε σημαντική αλλαγή τροχιάς.
Οι ερευνητές αξιολόγησαν έναν αριθμό σεναρίων εκτροπής, που κυμαίνονταν από εκτόξευση 10 χρόνια πριν μέχρι 25 χρόνια πριν την πρόσκρουση. Στα σενάρια των 10 ετών, διαπιστώθηκε πως θα χρειάζονταν από 34 ως 53 εκτοξεύσεις πυραύλων Delta IV Heavy, ο καθένας με ένα HAMMER, για να εκτραπεί ένας αστεροειδής τέτοιου τύπου. Στα 25 χρόνια, ο αριθμός αυτός πέφτει στις 7 με 11 εκτοξεύσεις.
«Όταν χρειάζονται πολλές εκτοξεύσεις για μια επιτυχημένη εκτροπή, η επιτυχία της αποστολής γίνεται όλο και πιο δύσκολη...αν είχαμε μόλις 10 χρόνια, θα χρειαζόταν να χτυπήσουμε τον Bennu με εκατοντάδες τόνους μάζας HAMMER για μια εκτροπή με μικρό περιθώριο» λέει η Μέγκαν Μπρουκ Σιάλ, φυσικός του LLNL και άλλη μια εκ των ερευνητών.
Όσον αφορά στο πόσο μεγάλο αστεροειδή θα μπορούσε να εκτρέψει ένα μεμονωμένο σκάφος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα και μόνο HAMMER θα εξέτρεπε ένα αντικείμενο διαμέτρου 90 μέτρων, με διάστημα 10 ετών από τη στιγμή της εκτόξευσης μέχρι την εκτιμώμενη στιγμή πρόσκρουσης. Εάν χρειαζόταν εκτροπή μικρότερου περιθωρίου, ένα και μόνο σκάφος θα τα κατάφερνε με αστεροειδή διαμέτρου 152 μέτρων στο ίδιο σενάριο.
Το τελικό συμπέρασμα ήταν πως η χρήση ενός HAMMER ως «κριού» δεν θα έφτανε για τον Bennu. Αν και πρόσφατες προσομοιώσεις με χρήση πυρηνικού όπλου δεν περιλαμβάνονταν στο paper, τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι μια τέτοια επιλογή πιθανώς να επιβαλλόταν με μεγάλα αντικείμενα, μεγέθους Bennu, καθώς θα είχε ως αποτέλεσμα να ασκηθεί μεγαλύτερη δύναμη/ ενέργεια στον αστεροειδή.
Η ομάδα αξιολόγησε κατά πόσον το σκάφος αυτό θα ήταν σε θέση να εκτρέψει όντως έναν μεγάλο αστεροειδή, για τον οποίο υπάρχει μικρή πιθανότητα να χτυπήσει τη Γη το 2135 και το σχετικό paper δημοσιεύτηκε στο Acta Astronautica.
Το σκάφος έχει ύψος 9,9 μέτρα και βάρος 8,8 τόνους, και έλαβε το ταιριαστό όνομα HAMMER (Hypervelocity Asteroid Mitigation Mission for Emergency Response). Ο σχεδιασμός του είναι αρθρωτός, κάτι που σημαίνει ότι θα μπορούσε να λειτουργήσει είτε κινητικά, ως σκάφος πρόσκρουσης/ «πολιορκητικός κριός», είτε ως φορέας πυρηνικής κεφαλής. Η (πιθανή) αποστολή του θα ήταν η εκτροπή του 101955 Bennu, ενός μεγάλου αστεροειδούς διαμέτρου 500 μέτρων και βάρους περίπου 79 δισ. κιλών, ο οποίος περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο με ταχύτητα περίπου 63.000 χλμ /ώρα. Οι αστεροειδής αυτός έχει 1 στις 2.700 πιθανότητες να χτυπήσει τη Γη στις 25 Σεπτεμβρίου 2135, και η ισχύς της πρόσκρουσης αυτής θα ήταν 1.200 μεγατόνοι.
Το HAMMER (Σφυρί) εντάσσεται σε μια ευρύτερη πρωτοβουλία πλανητικής προστασίας σε εθνικό επίπεδο μεταξύ της NASA και της National Nuclear Security Administration (NNSA), που περιλαμβάνει το LLNL και το Los Alamos National Laboratory.
H προτιμώμενη προσέγγιση ως προς την αντιμετώπιση ενός απειλητικού αστεροειδούς θα ήταν η εκτροπή του μέσω ενός κινητικού σκάφους πρόσκρουσης, που θα έδινε ένα σπρώξιμο επαρκές για να τον επιβραδύνει και να αλλάξει την πορεία του- αλλά όχι για να τον σπάσει σε κομμάτια. Η συγκεκριμένη μελέτη βοήθησε στο να οριστεί το όριο όπου μια τέτοια επιλογή δεν θα ήταν πλέον βιώσιμη- και για τον σκοπό αυτό, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν πόσα «σφυριά» θα χρειάζονταν για εκτροπή του Bennu.
«Η ώθηση που πρέπει να δώσεις είναι πολύ μικρή αν εκτρέψεις τον αστεροειδή 50 χρόνια πριν (τη στιγμή της πρόσκρουσης)» λέει η Κίρστεν Χάουλι, φυσικός του LLNL και μία εκ των ερευνητών. «Αλλά τόσο μακριά, το πιθανότερο είναι να θεωρήσεις πως η πιθανότητα σύγκρουσης θα ήταν 1%. Η πιθανότητα πρόσκρουσης του Bennu ίσως να είναι μία στις 2.700 σήμερα, αλλά αυτό θα αλλάξει σχεδόν σίγουρα- προς το καλύτερο ή προς το χειρότερο- καθώς συλλέγουμε δεδομένα για την τροχιά του. Η καθυστέρηση είναι ο μεγαλύτερος εχθρός οποιασδήποτε αποστολής εκτροπής αστεροειδούς».
Εάν λαμβανόταν η απόφαση για αποστολή στον Bennu, εκτιμάται πως θα χρειάζονταν τουλάχιστον 7,4 χρόνια για να υλοποιηθεί, περιλαμβανομένου του χρόνου κατασκευής του σκάφους, σχεδιασμού της αποστολής και πτήσης. Επίσης, αν θεωρηθεί πως το σκάφος θα χτυπούσε επιτυχώς τον αστεροειδή, επιβραδύνοντάς τον ελαφρώς, θα χρειάζονταν αρκετά χρόνια για να οδηγήσει αυτή η μικρή αλλαγή ταχύτητας σε σημαντική αλλαγή τροχιάς.
Οι ερευνητές αξιολόγησαν έναν αριθμό σεναρίων εκτροπής, που κυμαίνονταν από εκτόξευση 10 χρόνια πριν μέχρι 25 χρόνια πριν την πρόσκρουση. Στα σενάρια των 10 ετών, διαπιστώθηκε πως θα χρειάζονταν από 34 ως 53 εκτοξεύσεις πυραύλων Delta IV Heavy, ο καθένας με ένα HAMMER, για να εκτραπεί ένας αστεροειδής τέτοιου τύπου. Στα 25 χρόνια, ο αριθμός αυτός πέφτει στις 7 με 11 εκτοξεύσεις.
«Όταν χρειάζονται πολλές εκτοξεύσεις για μια επιτυχημένη εκτροπή, η επιτυχία της αποστολής γίνεται όλο και πιο δύσκολη...αν είχαμε μόλις 10 χρόνια, θα χρειαζόταν να χτυπήσουμε τον Bennu με εκατοντάδες τόνους μάζας HAMMER για μια εκτροπή με μικρό περιθώριο» λέει η Μέγκαν Μπρουκ Σιάλ, φυσικός του LLNL και άλλη μια εκ των ερευνητών.
Όσον αφορά στο πόσο μεγάλο αστεροειδή θα μπορούσε να εκτρέψει ένα μεμονωμένο σκάφος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα και μόνο HAMMER θα εξέτρεπε ένα αντικείμενο διαμέτρου 90 μέτρων, με διάστημα 10 ετών από τη στιγμή της εκτόξευσης μέχρι την εκτιμώμενη στιγμή πρόσκρουσης. Εάν χρειαζόταν εκτροπή μικρότερου περιθωρίου, ένα και μόνο σκάφος θα τα κατάφερνε με αστεροειδή διαμέτρου 152 μέτρων στο ίδιο σενάριο.
Το τελικό συμπέρασμα ήταν πως η χρήση ενός HAMMER ως «κριού» δεν θα έφτανε για τον Bennu. Αν και πρόσφατες προσομοιώσεις με χρήση πυρηνικού όπλου δεν περιλαμβάνονταν στο paper, τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι μια τέτοια επιλογή πιθανώς να επιβαλλόταν με μεγάλα αντικείμενα, μεγέθους Bennu, καθώς θα είχε ως αποτέλεσμα να ασκηθεί μεγαλύτερη δύναμη/ ενέργεια στον αστεροειδή.
