Armada către Apophis — oamenii de știință reciclează vechile idei pentru întâlniri rare cu asteroizi

De aproape 20 de ani, oamenii de știință știu că un asteroid numit Apophis va trece neobișnuit de aproape de Pământ vineri, 13 aprilie 2029. Însă majoritatea oficialilor de la agențiile spațiale mondiale au încetat să acorde multă atenție când măsurătorile actualizate au exclus șansa ca Apophis să afecteze Pământul oricând. curând.

Acum, Apophis este din nou pe ordinea de zi, dar de data aceasta ca o oportunitate științifică, nu ca o amenințare. Problema este că nu există prea mult timp pentru a proiecta, construi și lansa o navă spațială pentru a ajunge în poziție lângă Apophis în mai puțin de cinci ani. Vestea bună este că există proiecte și, în unele cazuri, nave spațiale existente, pe care guvernele le pot reutiliza pentru misiuni la Apophis, un asteroid stâncos de dimensiunea a trei terenuri de fotbal.

Oamenii de știință au descoperit Apophis în 2004, iar primele măsurători ale orbitei sale au indicat că există o șansă mică ca acesta să lovească Pământul în 2029 sau în 2036. Folosind observații radar mai detaliate ale lui Apophis, oamenii de știință au exclus în 2021 orice pericol pentru Pământ cel puțin pentru următorii 100 de ani.

„Cele mai importante trei lucruri despre Apophis sunt: ​​îi va lipsi Pământul. Îi va lipsi Pământul. Îi va lipsi Pământul”, a spus Richard Binzel, profesor de științe planetare la MIT. Binzel a coprezidat mai multe conferințe începând cu 2020, menite să creeze sprijin pentru misiunile spațiale pentru a profita de oportunitatea Apophis în 2029.

„Un asteroid atât de mare se apropie atât de aproape doar o dată la 1.000 de ani, sau mai puțin frecvent”, a spus Binzel lui Ars. „Acesta este un experiment pe care natura îl face pentru noi, aducând un asteroid mare atât de aproape, astfel încât forțele gravitaționale și forțele de maree ale Pământului vor trage și, eventual, vor zgudui acest asteroid. Răspunsul asteroidului este perspicace pentru interiorul său”.

Este important, susține Binzel, să aruncăm o privire asupra lui Apophis înainte și după cea mai apropiată apropiere în 2029, când va trece la mai puțin de 20.000 de mile (32.000 de kilometri) de suprafața Pământului, mai aproape decât orbitele sateliților geostaționari.

„Acesta este un experiment natural care va dezvălui cât de periculoși sunt asteroizii împreună și nu există altă modalitate de a obține aceste informații fără experimente extrem de complicate cu nave spațiale”, a spus Binzel. „Deci acesta este un experiment o dată la mai multe mii de ani pe care natura îl face pentru noi. Trebuie să ne dăm seama cum să urmărim.”

Săptămâna aceasta, Agenția Spațială Europeană a anunțat aprobarea preliminară pentru o misiune numită RAMSES, care ar urma să se lanseze în aprilie 2028, cu un an înainte de zborul Apophis, pentru a se întâlni cu asteroidul la începutul anului 2029. Dacă statele membre ESA acordă aprobarea deplină pentru dezvoltare anul viitor, nava spațială RAMSES va însoți Apophis pe tot parcursul ei. zbor cu Pământul, colectând imagini și alte măsurători științifice înainte, în timpul și după cea mai apropiată apropiere.

Provocarea construirii și lansării RAMSES în mai puțin de patru ani va servi drept bună practică pentru un potențial viitor scenariu real. Dacă astronomii găsesc un asteroid care se află într-adevăr pe un curs de coliziune cu Pământul, ar putea fi necesar să răspundă rapid. Având suficient timp, agențiile spațiale ar putea organiza o misiune de recunoaștere și, dacă este necesar, o misiune de deviare sau redirecționare a asteroidului, probabil folosind o tehnică similară celei. demonstrat de misiunea DART a NASA în 2022.

„RAMSES va demonstra că omenirea poate desfășura o misiune de recunoaștere pentru a se întâlni cu un asteroid care vine în doar câțiva ani”, a declarat Richard Moissl, șeful biroului de apărare planetară al ESA. „Acest tip de misiune este o piatră de temelie a răspunsului omenirii la un asteroid periculos. . Mai întâi va fi lansată o misiune de recunoaștere pentru a analiza orbita și structura asteroidului care vine. Rezultatele ar fi folosite pentru a determina cel mai bun mod de a redirecționa asteroidul sau pentru a exclude non-impacturile înainte de a fi dezvoltată o misiune costisitoare de deflector.”

Scuturând pânzele de păianjen

Pentru ca o lansare în 2028 să fie fezabilă pentru RAMSES, ESA va reutiliza designul unui vehicul de aproximativ jumătate de tonă. nava spatiala numita Heracare este programată pentru lansare în octombrie, într-o misiune de supraveghere a sistemului de asteroizi binari vizat de experimentul de impact DART în 2022. Copierea designului Hera va reduce timpul necesar pentru a aduce RAMSES la rampa de lansare, au spus oficialii ESA.

„Hera a demonstrat cum ESA și industria europeană pot respecta termene stricte, iar RAMSES îi va urma exemplul”, a spus Paolo Martino, care conduce dezvoltarea Ramses de către ESA, care reprezintă Misiunea Rapid Apophis pentru Siguranța Spațială.

Consiliul de siguranță spațială al ESA a autorizat recent lucrările pregătitoare pentru misiunea RAMSES folosind fonduri aflate deja în bugetul agenției. OHB, producătorul german de nave spațiale care construiește Hera, va conduce și echipa industrială care lucrează la RAMSES. Costul RAMSES va fi „semnificativ mai mic” decât costul de 300 de milioane de euro (380 de milioane de dolari) al misiunii Hera, a scris Martino într-un e-mail către Ars.

„Sunt încă atât de multe de învățat despre asteroizi, dar, până acum, a trebuit să călătorim adânc în Sistemul Solar pentru a-i studia și pentru a realiza noi înșine experimente pentru a interacționa cu suprafața lor”, a spus Patrick Michel, un om de știință planetar la Centrul Național Francez pentru Cercetare Științifică și investigator principal al misiunii Hera.

„Pentru prima dată, natura ne aduce unul și efectuează experimentul în sine”, a spus Michel într-un comunicat de presă. „Tot ce trebuie să facem este să vedem cum Apophis este întins și strâns de forțele puternice ale mareelor ​​care pot declanșa alunecări de teren și alte perturbări și dezvăluie material nou de sub suprafață”.

Presupunând că va primi aprobarea finală anul viitor, RAMSES se va alătura Misiunea OSIRIS-APEX a NASA în explorarea lui Apophis. NASA conduce nava spațială, aflată deja în spațiu după ce a fost folosită în misiunea de întoarcere a probei de asteroizi OSIRIS-REx, către o întâlnire cu Apophis în 2029, dar nu va ajunge la noua sa țintă decât la câteva săptămâni după zborul apropiat al Pământului. . Subtilitățile mecanicii orbitale împiedică o întâlnire cu Apophis mai devreme.

Observațiile de la OSIRIS-APEX, o navă spațială mai mare decât RAMSES, cu o suită sofisticată de instrumente, „vor oferi o imagine detaliată a cum este Apophis după întâlnirea cu Pământul”, a spus Binzel. „Dar până nu stabilim starea lui Apophis înainte de întâlnirea cu Pământul, avem doar o parte a imaginii.”

Oamenii de știință îndeamnă, de asemenea, NASA să ia în considerare lansarea unei perechi de sonde științifice pe o traiectorie care să zboare pe lângă Apophis cu ceva timp înainte de întâlnirea sa cu Pământul din aprilie 2029. Aceste două nave spațiale au fost construite pentru misiunea Janus a NASA, pe care agenția l-a anulat anul trecut, după ce misiunea a căzut victima întârzierilor de lansare cu exploratorul mai mare de asteroizi Psyche al NASA. Sondele Janus trebuiau să se lanseze pe aceeași rachetă cu Psyche, dar problemele cu misiunea Psyche au forțat o întârziere a lansării de mai bine de un an.

În ciuda întârzierii, Psyche putea încă să ajungă la destinație în centura de asteroizi, dar noua traiectorie de lansare a însemnat că Janus nu va putea vizita cei doi asteroizi binari pe care oamenii de știință au vrut inițial să-i exploreze cu sondele. După ce a cheltuit aproape 50 de milioane de dolari în misiune, NASA a pus nava spațială dublă Janus, fiecare de dimensiunea unei valize, în depozit pe termen lung.

La cel mai recent atelier privind misiunile Apophis din aprilie, oamenii de știință au ascultat prezentări despre mai mult de 20 de concepte pentru măsurarea navelor spațiale și instrumentelor la Apophis.

Ei au inclus o idee de la Blue Origin, compania spațială a lui Jeff Bezos, de a folosi remorcherul său spațial Blue Ring ca platformă gazdă pentru mai multe instrumente și aterizare care ar putea coborî la suprafața Apophis, presupunând că instituțiile de cercetare au suficient timp și bani pentru a-și dezvolta sarcinile utile. . O startup numită Exploration Laboratories a propus un parteneriat cu Jet Propulsion Laboratory al NASA într-o mică misiune a unei nave spațiale la Apophis.

„La încheierea workshop-ului, era datoria mea să încerc să aduc un anumit consens, pentru că dacă nu avem un anumit consens cu privire la prioritatea noastră principală, s-ar putea să nu ajungem la nimic”, a spus Binzel. „Recomandarea consensului pentru ESA a fost să înainteze mai mult cu RAMSES”.

Participanții la atelier au îndemnat ușor NASA să folosească sondele Janus pentru o misiune la Apophis. „Apophis este o misiune în căutarea unei nave spațiale, iar Janus este o navă spațială în căutarea unei misiuni”, a spus Binzel. „Ca o chestiune de eficiență și logică de bază, Janus către Apophis este cea mai mare prioritate.”

O chestiune de bani

Însă bugetul științific al NASA, și în special finanțarea pentru viziunea sa științifică planetară, este sub stres. La inceputul saptamanii, NASA a anulat un rover lunar deja construit, numit VIPER după ce a cheltuit 450 de milioane de dolari în misiune. Misiunea și-a depășit costul inițial de dezvoltare cu mai mult de 30%, ceea ce a determinat o revizuire automată de anulare.

Nivelul de finanțare pentru directoratul misiunii științifice a NASA în acest an este cu aproape 500 de milioane de dolari mai mic decât bugetul de anul trecut și cu 900 de milioane de dolari sub solicitarea de buget a Casei Albe pentru anul fiscal 2024. Din cauza bugetului restrâns, oficialii NASA au spus, deocamdată, că sunt nu începe dezvoltarea unor noi misiuni științifice planetare, deoarece acestea se concentrează pe finalizarea proiectelor deja în curs, cum ar fi misiunea Europa Clipper, Quadcopterul Dragonfly pentru a vizita Titanul luna lui Saturnși telescopul Near-Earth Object (NEO) Surveyor pentru a căuta asteroizi potențial periculoși.

NASA a cerut echipei Janus să analizeze fezabilitatea lansării pe aceeași rachetă ca NEO Surveyor în 2027, potrivit lui Dan Scheeres, investigatorul principal Janus la Universitatea din Colorado. Cu o astfel de lansare în 2027, Janus ar putea surprinde primele imagini de aproape ale lui Apophis înainte ca RAMSES și OSIRIS-APEX să ajungă acolo.

„Acesta este ceva pe care îl prezentăm în prezent în unele discuții cu NASA, doar pentru a ne asigura că înțeleg ce posibilități există”, a spus Scheeres într-o întâlnire de săptămâna trecută a Grupului consultativ pentru corpuri mici, care reprezintă comunitatea științifică a asteroizilor. .

„Aceste nave spațiale sunt capabile să efectueze viitoare misiuni științifice de zbor către asteroizii din apropierea Pământului”, a spus Scheeres. „Fiecare navă spațială are o imagine vizibilă Malin de înaltă calitate și o imagine termică în infraroșu. Fiecare navă spațială are capacitatea de a urmări și imagine un sistem de asteroizi printr-un zbor apropiat și rapid.”

„Revenirea științifică dintr-un zbor al lui Apophis de către Janus ar putea fi una dintre cele mai bune oportunități existente”, a spus Daniella DellaGiustina, om de știință principal al misiunii OSIRIS-APEX de la Universitatea din Arizona.

Binzel, care a condus misiunile Apophis, a spus că există, de asemenea, o valoare simbolică a faptului că o navă spațială escortează asteroidul pe Pământ. Apophis va fi vizibil pe cerul din Europa și Africa atunci când este cel mai aproape de planeta noastră.

„Când 2 miliarde de oameni se uită la asta, se vor întreba: „Ce fac agențiile noastre spațiale?” Și dacă răspunsul este: „Oh, vom fi acolo. Ajungem acolo”, care este OSIRIS-APEX, nu cred că este un răspuns foarte satisfăcător”, a spus Binzel.

„Ca comunitate spațială internațională, vrem să demonstrăm, pe 13 aprilie 2029, că suntem acolo și că urmărim, un Și urmărim pentru că dorim să dobândim cele mai multe cunoștințe și cea mai mare înțelegere posibilă despre aceste obiecte, pentru că într-o zi ar putea conta”, a spus Binzel. „Într-o zi, cunoștințele noastre detaliate despre asteroizii periculoși ar fi printre cele mai importante baze de cunoștințe. pentru viitorul umanității”.