A NASA dárdája csapást mér a kisbolygóra!

Csillagvizsgáló Svábhegyi

Terv szerint november 24-én, közép-európai idő szerint 07:20-kor (PST időzóna szerint november 23-án 22:20-kor) indul a NASA DART (Kettős Aszteroida Eltérítő Teszt, a betűszó jelentése: dárda) missziója a Didymos kettős kisbolygó rendszerhez, hogy annak kisebbik tagjába, a Dimorphosba csapódjon, megváltoztatva a holdacska pályáját. Az űreszközt egy SpaceX Falcon 9-es rakétával bocsájtják fel Kaliforniából. Veszélyben vagyunk? Mi lesz, ha nem sikerül, hívjuk-e Bruce Willist?

A Didymos (jelentése görögül: iker) egy hegy méretű (780 m átmérőjű) aszteroida, kis holdja (163 m) pedig akkora, mint a gízai Nagy Piramis. Ha ütközne a Földdel, egy várost le tudna tarolni a kis hold is. Ez a rendszer tipikus a sokezer kisbolygó között, melyek közül előkerülhetnek valós problémát okozók is, de a Didymos nem jelent veszélyt számunkra, mert égi útja nem keresztezi a Föld pályáját.

A DART mégis a NASA Bolygóvédelmi Programjának része. Egy olyan kísérlet, melynek célja, hogy az úgynevezett ’kinetic impactor’ módszer hatékonyságát vizsgálják: hogyan lehet megfelelően eltéríteni egy, a Föld felé tartó veszélyes kisbolygót. Szerencsére nem tudunk tényleges fenyegetésről, így jelenleg a veszélyt nem jelentő Didymos rendszeren végzik a tesztet. A NASA szakemberei pedig úgy tervezték a küldetést, hogy a becsapódás után se változhasson meg a kisbolygók pályája annyira, hogy az problémát okozzon. A DART által a rendszerbe szállított impulzus valójában nagyon kicsi.

A Didymos kisbolygó kettős rendszere
A Didymost 1996-ban fedezték fel, a Dimorphos holdját viszont csak 2003-ban. Először fénygörbe adatok alapján feltételezték az utóbbi jelenlétét, majd az Arecibo rádiótávcső radar képein közvetlenül meg is pillantották! Egy ideig a Didymain és Didymoon megjelöléseket használták rájuk. A hold 2020-ban lett egyike a legkisebb égitesteknek, amely hivatalos nevet kapott. A Dimorphos (kétalakú) elnevezés indoklása, hogy az égitest pályáját és alakját az emberi beavatkozás jelentős mértékben meg fogja változtatni, két különböző képet mutat majd a becsapódást megelőzően és utána pár évvel, mikor az ESA Hera missziójával részletesen tanulmányozni fogják.

EGYMÁS UTÁN KÉSZÜLT (2003 NOVEMBER 23, 24, 26) ARECIBO RADARKÉP A DIDYMOSRÓL ÉS KÍSÉRŐJÉRŐL. EZEKEN A FELVÉTELEKEN MUTATTÁK KI EGYÉRTELMŰEN A MÁSODLAGOS ÉGITESTET. ÁTLAGOS TÁVOLSÁGUK NAGYJÁBÓL 1 KM. (FORRÁS: www.nasa.gov)

A Didymos 2,26 óránként egyszer fordul körbe, míg a kötött tengelyforgású holdacska periódusideje 11,9 óra. Kötött tengelyforgás estén a forgás időtartama megegyezik a keringési idejével, így mindig ugyanazt az oldalát mutatja a hold a nagyobb aszteroida felé. Az ismert földközeli kisbolygók közel egyhatoda kettős vagy többes rendszer tagja.

A NASA Bolygóvédelmi Irodája
A NASA 2016-ban hozta létre a Planetary Defense Coordination Office (PDCO) bolygóvédelmi irodát. Feladatuk a potenciálisan veszélyes égitestek korai felismerése, követése és karakterizálása. Emellett olyan stratégiákat és technológiákat fejlesztenek, amelyek alkalmasak eltéríteni a veszélyes égitesteket.

Jelenleg több, mint 27 000 földközeli kisbolygót (NEO) azonosítottak, melyek a Naptól pályájuknak minden pontján kisebb, mint 1,3 CSE-re vannak. Ezek közül kb. 2000-et nyilvánítottak poteciálisan veszélyesnek (PHO). Pályájukat követik és pozícióikat évekkel előre kiszámítják. Egyelőre nem találtak 140 m-nél nagyobb égitestet, amely a következő 100 éven belül bolygónknak csapódna, de mivel a potenciálisan veszélyes sziklák egy része túl sötét, hogy észrevegyék, aa feltételezések szerint eddig csak kb. 40%-ukat fedezték fel. 2026-ban a NEO Surveyor infravörös űrteleszkóppal terveznek javítani ezen az arányon.

Megbecsülhető, hogy átlagosan milyen gyakori egy-egy veszélyesebb aszteroida-becsapódás a földtörténet során igazoltan bekövetkezett esetek alapján. 2013-ban Cseljabinszk fölött, Oroszországban, kb. 22,5 km-es magasságban robbant fel egy nagyjából 20 m-es égitest, melynek lökéshulláma kitörte az ablakokat, és leginkább emiatt, több, mint 1600 ember sérült meg. Ilyen méretű aszteroida néhány évtizedenként várható. 1908-ban az Alsó-Tunguszka folyó közelében, szintén Oroszország területén egy kb. 60-100 m-es meteorit tarolta le a tajgát 80 km-es sugarú körben, ekkorára néhány évszázadonként számíthatunk. A katasztrofális hatású, tömeges fajkihaláshoz vezető, 65 millió éve becsapódó meteorit, ami a Chixulub-krátert hozta létre 10-15 km-es átmérőjű lehetett. Ilyen esemény, ami már komolyan veszélyeztetné az emberiség fennmaradását, átlagosan néhány millió évente fordul elő. Hangsúlyozni kell, hogy a statisztikai átlag semmilyen garanciát nem jelent arra, hogy nem következik be bármikor egy újabb veszélyes becsapódás. Érdemes előre felkészülni, hogy meg tudjuk védeni magunkat tőle!

A DART küldetés kivitelezése

ILLUSZTRÁCIÓ A DART ŰRSZONDÁRÓL (FORRÁS: www.nasa.gov)

A DART jövő ősszel érkezik majd a Didymoshoz, és holdjához, a Dimorphoshoz. Saját kamerája (DRACO) és navigációs rendszere segítségével megcélozza a holdacska közepét és nekiütközik. Az ütközés nem lesz akkora, hogy szétrombolja a kis holdat. Az becsapódás során impulzusátadás történik, emiatt megváltozik a Dimorphos keringési sebessége. Az eltérülés mértéke függ az égitest összetételétől, porózusságától is. A számítások szerint a kb. 500 kg tömegű űrszonda 6.6 km/s sebességgel csapódik a Dimorphosba és így annak 11 óra 55 perces keringési idejét 1%-al változtatja meg. A DART szonda 10 nappal a megsemmisülése előtt egy mini, kamerával felszerelt műholdat bocsájt ki magából, amely képeket küld a Földre az eseményről. Ennek ideje egybeesik azzal az időponttal, mikor a Didymos rendszer a legközelebb jár pályáján a Földhöz (kb. 11 millió km-re). Nem véletlen, hiszen számos földi teleszkóppal is tanulmányozni akarják a pályaváltozásokat, és így tudják a lehető legpontosabb méréseket végezni. A Didymos egy másik fontos kritériumot is teljesít: fedési kettősként vizsgálható a Földről! A hold szabályos időközönként, a pálya periódusának megfelelően elvonul a nagyobb aszteroida előtt, ami megfigyelhető fényességváltozást okoz. Ebből pontosan fogjuk tudni mérni, hogy mennyit változik a periódus a becsapódás miatt.

Technológia, avagy mi utazik a becsapódó szondán

A DART MŰSZEREI (FORRÁS: www.nasa.gov)

Bár a DART-on nincs nagyon sok műszer, mégis számos új technológiát fog használni.

Hajtóműve, a NEXT-C (NASA Evolutionary Xenon Thruster – Commercial) egy xenonnal működő ionhajtómű, a Dawn űrszonda hajtóművén alapul. ROSA nevű kihajtható napelemtábláit 2017 júniusában tesztelték az ISS-en. A LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids) mini műholdat kb. 5 nappal a becsapódása előtt bocsájtja ki magából. Ez fényképeket készít a becsapódásról, a kilövellő porfelhőről és potenciálisan a becsapódási kráterről is. A legérdekesebb talán a DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Op-nav), a DART saját kamerája, ami arra szolgál, hogy a DART lássa a Didymos rendszert, hogy pontosan megcélozhassa a Dimorphost. A DART kutatói által kifejlesztett SMART Nav felelős az önálló optikai navigációért, ez azonosítja és megkülönbözteti majd a rendszer két égitestét, és a műholdat a Dydimoshoz irányítja. A csapat az APL (John Hopkins Applied Physics Laboratory)-nál több évtized alatt kifejlesztett rakétavezető algoritmusokat használ fel ehhez.

Hera, a küldetés folytatása
A Didymos rendszer vizsgálata a tervek szerint 2024-ben folytatódik az ESA Hera missziójával. Ez a küldetés bizonyítékokat gyűjt, hogy valóban hatékony bolygóvédelmi technika lehet-e a kisbolygók becsapódással történő eltérítése. Feltérképezi majd a DART által okozott krátert és megméri az aszteroida tömegét, amelyből az összetételére lehet következtetni. Aktatáska méretű CubeSat-ok pedig drónok módjára odarepülnek és le is szállnak annak felszínére!

A küldetések céljai
A Didymos kettős kisbolygó rendszerhez tervezett űrmissziók rendkívül izgalmasak és hasznosak. Az aszteroidák elhárítására elméletileg tervezett technikákat tesztelni kell a valóságban is. A legmegbízhatóbb módszerek elve az, hogy amikor még messze van tőlünk a kisbolygó, töredék százalékkal meg kell változtatni a sebességét. Így olyan pályára tér át, amelyik éppen elkerüli a Földet. A DART által tesztelt, az űreszköz becsapódásával történő módszeren túl másik ötlet még az aszteroida mellett elrepülő űreszköz gravitációs hatásának használata (ún. gravitációs traktor) vagy például az égitest felszínétől néhány 100 m-re történő nukleáris robbantás (így nem hullana szintén veszélyes darabokra a kisbolygó). A küldetéseknek szerepe van a különféle technológiák fejlesztésében is, amelyeknek majd további hasznos alkalmazásai lehetnek. A DART azért is egy lenyűgöző küldetés, mert nem csak tudományos kutatásról, hanem közvetlenül az emberiség biztonságáról szól. 

 

Az indítással kapcsolatos részletesebb információk a NASA honlapján találhatóak.

Az élő közvetítés linkje itt érhető el

Aki pedig kedvet kapott kísérletezni, hogy egy aszteroida eltérítéséhez milyen paramétereket hogyan érdemes beállítani, ki is próbálhatja (NASA Redirect App).

Szerző: Dálya Zsuzsanna, Csillagász
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló

📸 A borítókép forrása: A NASA DART űrszondájának és az Olasz Űrügynökség (ASI) LICIACube-jának illusztrációja a Didymos kettős rendszerbe való becsapódása előtt. Credits: NASA/Johns Hopkins, APL/Steve Gribben