Les propietats mecàniques de l'asteroide Itokawa donen pistes per tal de desviar asteroides

Desviar un petit asteroide podríem pensar que és ciència-ficció. Tanmateix, la missió Double Asteroid Redirection Test (DART) de la NASA, té aquest objectiu. Farà el primer test in situ quan es llanci un projectil cinètic sobre el satèl·lit de l’asteroide potencialment perillós 65.803 Didymos per tal d’impulsar-lo i canviar els seus paràmetres orbitals. En ser un asteroide binari l’efecte serà quantificat sense risc, dins d'una campanya internacional per a l’estudi dels nous paràmetres orbitals, on el telescopi robòtic del Montsec de l’Observatori Astronòmic del Montsec tindrà molt a dir en el seu seguiment i estudi des de la Terra.

Però, com podríem aconseguir un major desviament del satèl·lit de Didymos, també conegut com a Didymoon?

Per tal de respondre a aquesta qüestió, dins del marc d’un estudi internacional liderat des de l’Institut de Ciències de l’Espai (CSIC) i l’Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), hem determinat, en col·laboració amb el professor Jordi Sort de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), les propietats mecàniques de la regolita que cobreix una part de la superfície de l’asteroide Itokawa (vegeu figures 1 i 2).

Figura 1. Imatge microscòpica d’una de les partícules d’Itokawa de 150 micròmetres, analitzada a l’Institut de Ciències de l’Espai (CSIC-IEEC) i la UAB. Les nanoempremtacions fetes al llarg d’una línia apareixen marcades.

Es tracta de la primera vegada que es determinen aquestes propietats i, de fet, poden ser la clau per tal de millorar la nostra comprensió de la resposta mecànica de la regolita asteroidal a un projectil. De fet, després de l’impacte exitós aconseguit per la sonda Hayabusa 2 de l’Agència Espacial Japonesa (JAXA), el mes d'abril passat, sobre l'asteroide 162.163 Ryugu, el treball que ara publiquem posseeix importants implicacions per tal de maximitzar la transferència de moment d’un projectil cinètic, la mateixa tècnica que la NASA planeja utilitzar per desviar Didymoon l’any 2022. El nostre estudi, a més a més, proporciona una estratègia per tal de maximitzar la nostra capacitat de desviar possibles asteroides en ruta de col·lisió amb la Terra.

Figura 2. Les partícules de regolita estudiades procedeixen de l’asteroide 25.143 Itokawa, d'uns 313 metres de llargària, i van ser recuperades l’any 2010 per la sonda Hayabusa (JAXA)

Per tal d’obtenir les propietats mecàniques i la resposta elàstica de les partícules que conformen la regolita d’un asteroide hem fet servir la tècnica de nanoempremtació, la mateixa que anteriorment vam aplicar per tal de comprendre les propietats del meteorit Txeliàbinsk (Moyano-Cambero et al., 2017). La tècnica, aplicada en les diverses fases minerals que constitueixen els grans retornats per la missió espacial Hayabusa de l’Agencia Espacial Japonesa (JAXA), ha permès obtenir una sèrie de paràmetres físics clau per comprendre la resposta d’aquest material a l’impacte que suposaria un projectil cinètic amb la intenció de desviar l’asteroide.

L’enorme precisió i aplicabilitat de la tècnica fa que puguem comparar entre diversos materials. Les partícules de l’asteroide Itokawa posseeixen una duresa lleugerament menor que les d’un meteorit de composició semblant, com ara Txeliàbinsk, però la resta de paràmetres que defineixen les seves propietats elàstiques són molt semblants. De fet, l’estudi demostra que els meteorits de composició similar a un asteroide són bons exemples per tal d’experimentar en laboratoris terrestres tant impactes a hipervelocitat com mesures quasiestàtiques d’altres propietats. L’estudi demostra que, malgrat que els materials regolítics són petits, encara que tenen desenes de micres, les seves propietats mecàniques són pràcticament idèntiques a les dels meteorits condrítics amb els quals es troben emparentats.

Un altre resultat essencial del nostre estudi és que una bona estratègia per tal d’incrementar l’eficiència de l’impacte de la sonda DART de la NASA seria llançar-la cap a una regió de Didymoon coberta de regolita. D’aquesta manera, quan la sonda DART excavi el cràter, bona part de l’energia cinètica no caldria que fragmentés l’asteroide, sinó que impulsés el material que cobreix la seva superfície. I aquesta és la clau: com més quantitat de roques i petits fragments a la ploma d’impacte que sorgeix del cràter excavat per un projectil cinètic major serà l’anomenat factor beta que mesura l’eficiència aconseguida en la transferència del moment cinètic i, per tant, en el desviament final de l’asteroide impactat pel projectil cinètic (Fig. 3). Així, l’estudi que ara publiquem a Astronomy and Astrophysics (Tanbakouei et al., 2019) estableix mesures concretes per tal de maximitzar la nostra capacitat de desviar asteroides potencialment perillosos.

Figura 3. Seqüència de l’impacte de la sonda DART en Didymoon (ESA)

Actualment l’Agència Europea de l’Espai (ESA) estudia fer realitat una missió posterior a DART, anomenada Hera (Fig. 4, Michel et al., 2018), per estudiar els efectes produïts per l'impacte de la sonda DART. 

Figura 4. Seqüència conceptual de l’arribada de la sonda Hera a l’asteroide binari Didymos (ESA)

PER SABER-NE MÉS

Driving diamond into asteroid dust helps model planetary defence test