AIDA, el proyecto de la ESA y la NASA para estudiar cómo desviar un asteroide para defender la Tierra

[AlbertR]

hace 20 minutos, Lucho2000 dijo:

... cómo calculan el momento y energía del impacto para el desvío, de un hipotético asteroide en colisión con la Tierra, para que luego del desvío en su nuevo curso no sea un problema recurrente o incluso más grave en el futuro...

 

Yo diría que eso "en serio" todavía no se ha calculado nunca. Con DART lo que se ha hecho es "chocar de frente" a la máxima velocidad posible. Y ahora HERA analizará de cerca y en detalle los resultados del impacto.

 

Los valores de las magnitudes físicas iniciales, (masas, velocidades,...) son conocidos mediante observaciones de telescopios. Los valores de las magnitudes físicas finales han sido medidos bastante bien desde telescopios terrestres y espaciales. Finalmente, se espera que HERA mida in situ otros parámetros, como masa con mayor precisión, densidad, apelmazamiento del material del asteroide impactado, tamaño del cráter del impacto,...

 

El objetivo es que a partir de los datos iniciales se pueda crear un primer modelo de cálculo que sea consistente con los resultados finales obtenidos de este primer caso de impacto cinético provocado por humanos.

 

Posteriormente, no lo sé, dependerá de temas de presupuesto, lo lógico sería programar un segundo impacto en otro asteroide en condiciones diferentes de este primero, para comprobar/precisar/modificar el método de cálculo que se obtuvo del ensayo DART-HERA.

 

Saludos.

[AlbertR]

En 3/8/2019 a las 10:51 AM, AlbertR dijo:

...se lanzará HERA de la ESA que llegará a Didymos/Didymoon en Diciembre de 2026. Hera medirá la masa de Didymoon con precisión para poder calcular la eficiencia de la transferencia de impulso en el impacto a partir del cambio medido del período orbital de Didymoon. Hera también estudiará la forma y el volumen de Didymoon, permitiendo el modelado de su estructura interna y la respuesta al impacto. Hera establecerá el nuevo estado dinámico del sistema Didymos/Didymoon con gran detalle, para evaluar la transferencia de energía cinética al sistema en el impacto. Finalmente, Hera modelizará el efecto geofísico del impacto de DART, lo que permitirá extrapolar este experimento único a otros asteroides...                      

 

Dice Daniel Marín en su blog EUREKA:

 

...Hera lleva 11 instrumentos científicos para estudiar los efectos del choque de la sonda DART de la NASA contra el asteroide Dimorfo, la luna de Dídimo (Dimorphos y Didymos en inglés). Recordemos que DART chocó contra Dimorfo el 26 de septiembre de 2022 a 6,1 km/s, generando una enorme cantidad de escombros que se extendieron por más de diez mil kilómetros, incluyendo 37 rocas de gran tamaño. Como resultado del impacto, la órbita de Dimorfo alrededor de Dídimo se redujo en 33 minutos, con un periodo actual de 11 horas y 55 minutos...

 

hace 16 horas, AlbertR dijo:

...Los valores de las magnitudes físicas iniciales, (masas, velocidades,...) son conocidos mediante observaciones de telescopios. Los valores de las magnitudes físicas finales han sido medidos bastante bien desde telescopios terrestres y espaciales. Finalmente, se espera que HERA mida in situ otros parámetros, como masa con mayor precisión, densidad, apelmazamiento del material del asteroide impactado, tamaño del cráter del impacto,...

 

Continua diciendo Daniel Marín:

 

...Hera debe analizar el estado actual de Dimorfo con el fin de compararlo con su apariencia antes del choque y poder medir así la eficiencia de la colisión en el cambio de órbita. ¿Dejó el choque de DART un cráter de 25 metros? ¿O uno de 50 metros? ¿O quizás cambió la forma de todo el asteroide? Además, Hera debe averiguar la masa de Dimorfo, que actualmente no se conoce con exactitud, y es un parámetro fundamental para medir la eficiencia de la colisión de DART como herramienta de defensa planetaria. Otro objetivo es averiguar la estructura interna de Dimorfo, un dato clave para planificar este tipo de misiones. Dimorfo tiene un diámetro de unos 151 metros, mientras que Dídimo alcanza los 780 metros...

 

No os perdáis el artículo completo de Daniel en Lanzada la sonda europea Hera para estudiar el asteroide doble Dídimo y Dimorfo

 

Saludos.

[Roberto W]

¡Gracias por la información AlbertR!

 

Siempre me quedó la duda sobre el gran error de casi un 300% que se produjo en las estimaciones previas de los especialistas, ya que se esperaba un retraso orbital de entre 7 y 10 minutos pero resultó ser de 32 minutos.

 

Por lo que estuve leyendo, la razón de tan grande error se debió que se cosideró al asteroide como un cuerpo macizo inelástico y no como uno heterogéneo por acumulación de rocas (como un pelotero donde juegan los chicos), por lo que no se previó que el impacto del choque no era lo único a considerar sino que además habría que haber tenido en cuenta un factor de amortiguamiento debido a la “porosidad” y también la eyección de todo el material propio que salió volando (cerca del 2% de la masa total). ), ya que éste hace un efecto de impulsión o frenante al movimiento inercial con que el asteroide se viene desplazando, que se llama Factor Beta.

 

Este Factor Beta actúa como un impulsor que hace que el cuerpo que recibe un impacto cinético tenga una energía extra debida a la eyección del material expulsado como ocurre con un cohete:

 

 

Este concepto explicado del Factor Beta corresponde al caso que el impacto se produzca en el mismo sentido del desplazamiento y por lo tanto se lograría una velocidad extra, pero si se produjera en sentido contrario, el efecto sería retardante en vez de impulsivo.

 

En el caso de la Misión Dart, el Factor Beta calculado habría sido entre 3 y 3,6 y ese coeficiente de corrección no considerado habría sido una de las causas del error cometido.

 

Si los físicos del Foro tienen algo más que aportar sobre este tema, estaría bueno porque desde un primer momento me asombró el gran error cometido en las estimaciones.

 

Saludos y buenos cielos, Roberto.

 

 

 

 

Editado 11 Octubre por Roberto W

[AlbertR]

Hola @Roberto W gracias por comentar, pero permíteme discrepar (con mi máximo respeto como siempre) de la mayor parte del contenido de tu explicación de los resultados del impacto de DART contra Dimorphos.

 

hace 20 horas, Roberto W dijo:

...Siempre me quedó la duda sobre el gran error de casi un 300% que se produjo en las estimaciones previas de los especialistas, ya que se esperaba un retraso orbital de entre 7 y 10 minutos pero resultó ser de 32 minutos...

 

Nota que aquí tienes un malentendido: los especialistas no han cometido un gran error de casi un 300%, ya que no esperaban una disminución del período orbital de entre 7 y 10 minutos, lo que decían es que de ese orden sería la mínima disminución que se podría producir.

 

hace 20 horas, Roberto W dijo:

...la razón de tan grande error se debió que se consideró al asteroide como un cuerpo macizo inelástico...

 

No hay tal error. En primera aproximación para realizar un pre-cálculo simple, lo más sencillo es considerar el choque perfectamente inelástico (choque en el que los dos cuerpos quedan "pegados" en uno solo, sin emisión de partículas ni gases) Pero eso no es "un cálculo de especialistas" es un cálculo muy fácil (de bachillerato) que es el que yo hice aquí en este post y obtuve ~8 minutos:

 

Ese valor de 7-10 minutos repito, es interesante para establecer objetivos "de mínimos": nuestros recursos observacionales desplegados en esta misión deberán ser lo suficientemente precisos para ser capaces de detectar de forma fiable como mínimo un cambio en la órbita tan pequeño como ese.

 

Este valor mínimo de 7-10 min hay que corregirlo según cual sea el "valor beta" del impacto. En el choque perfectamente inelástico que acabamos de describir arriba beta=1. Y el valor de beta aumenta cuanto mayor sea la eyección de materiales sólidos y gases que produzca el impacto. Cuanto mayor sea el valor de beta mayor será el cambio en el periodo orbital del asteroide impactado. Y como es lógico, los especialistas previeron que podría haber emisiones de gases y de sólidos y que el valor de beta sería mayor que 1.

 

Hay varios estudios que se realizaron previos al impacto, que intentaban estimar el valor de beta, pero la estimación es difícil puesto que no se conocía la composición ni la "compacidad" del material de Dimorphos. No he buscado muy profundamente, pero he encontrado por ejemplo este que dice "el campo de posibles factores que podrían afectar a la beta es amplio [...] propiedades materiales, como su resistencia o dureza. En el caso de DART, la beta oscila entre aproximadamente 1 (sin producción de material eyectado) y más de 5"

 

Fuente: Predecir lo impredecible: la dinámica de la inmersión de DART en un asteroide (Predicting the Unpredictable — The Dynamics of DART’s Dive Into an Asteroid)

 

En este otro: "Aunque se desconocen, las estimaciones de las posibles propiedades razonables de los materiales del Dimorphos proporcionan predicciones para la eficiencia de transferencia de momento de 1-5, dependiendo de los casos de los miembros finales en el régimen de resistencia"

 

Fuente: Effects of impact and target parameters on the results of a kinetic impactor: predictions for the Double Asteroid Redirection Test (DART) mission

 

Información adicional que puede resultar interesante en: 7 th IAA Planetary Defense Conference 26-30 april 2021. Session 3: DART

 

Y en: The Double Asteroid Redirection Test (DART): Planetary Defense Investigations and Requirements

 

Saludos.

 

Editado 12 Octubre por AlbertR

[Roberto W]

¡Gracias Albert! Clarísimo como siempre.

 

Saludos y buenos cielos, Roberto.

[AlbertR]

La Hera’s Asteroid Framing Camera (AFC) capturó esta imagen "de despedida" de la Tierra (abajo a la izquierda) y la Luna (centro) el 10 de octubre de 2024 desde una distancia de aproximadamente 1,6 millones de kilómetros. La Tierra está orientada con el norte hacia arriba y el océano Pacífico iluminado por el Sol.

 

Cada una de las dos cámaras AFC de Hera incorpora dos cámaras protegidas por deflectores para brindar redundancia e incorpora un sensor de luz visible monocromo de 1020 x 1020. Las cámaras se utilizan tanto para navegación como para investigación científica.

 

 

Por otro lado, el HyperScout H de Hera es un generador de imágenes hiperespectral que observa sus objetivos en 25 bandas espectrales, que van desde el rango de longitud de onda visible (rojo) hasta el infrarrojo cercano. Estas imágenes de la Tierra en primer plano se obtuvieron separando estas longitudes de onda para mostrar cómo funciona el instrumento en la práctica, la observación se realizó el 11 de octubre 2024 entre las 01:59 y las 18:09 UTC. 

 

Las imágenes en falso color se visualizan utilizando la paleta TwilightShifted: un mapa de colores que va del negro azulado al blanco violáceo y hasta el negro rojizo para representar los niveles de intensidad de la luz. Esto permite observar los patrones de nubes en nuestro planeta desde una distancia de casi 2 millones de kilómetros y poner a prueba la precisión de los algoritmos de procesamiento de datos.

 

Las longitudes de onda desde 661 nm hasta 806 nm corresponden al rojo y desde 806 nm hasta 952 nm al infrarrojo. Tras un lanzamiento exitoso el 7 de octubre de 2024, los instrumentos de Hera se activaron por primera vez, como parte de la fase de puesta en servicio de la nave espacial en las cercanías de la Tierra.

 

 

Una vez que Hera llegue al asteroide, Dimorphos, HyperScout H explorará su composición mineral según explica Julia de León, investigadora principal del instrumento, del Instituto de Astrofísica de Canarias: esta primera prueba de calibración ha sido una experiencia emocionante, que ha demostrado que tanto el instrumento como su cadena de procesamiento de datos funcionan bien.

 

El próximo mes de marzo-2025, HyperScout H también estará entre los instrumentos de Hera apuntados a Marte y a la luna marciana Deimos mientras la misión realiza una asistencia gravitacional en el planeta rojo.

 

Saludos.

[AlbertR]

Como ya he dicho alguna otra vez, Me encantan las imágenes en las que se ven juntas a la Tierra y a la Luna

 

Aquí, la misión HERA de defensa planetaria de la ESA, que partió de la Tierra el 07/10/2024, volvió a mirar hacia la Tierra para mostrarla junto a la Luna, orbitando a su alrededor. En esta secuencia de imágenes, el disco terrestre se va encogiendo gradualmente a medida que la nave espacial se aleja de él, y la Luna que se mueve alrededor de la Tierra cambia de media luna a luna llena.

 

Las imágenes fueron adquiridas durante la verificación inicial del instrumento de imágenes térmicas infrarrojas (TIRI) de Hera, proporcionado a la misión por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón, JAXA. La distancia entre la Tierra y la nave espacial Hera fue de aproximadamente 1,4 millones de kilómetros para la primera imagen adquirida el 10 de octubre y de aproximadamente 3,8 millones de kilómetros para la última imagen adquirida el 15 de octubre.

 

 

TIRI tomará imágenes de Dimorphos en la región espectral del infrarrojo medio para trazar un gráfico de la temperatura en la superficie del asteroide. Al trazar un gráfico de la "inercia térmica" de las regiones de la superficie (o la rapidez con la que cambia su temperatura), se pueden deducir propiedades físicas como la rugosidad, la distribución del tamaño de las partículas y la porosidad. TIRI fue fabricado para JAXA por Meisei Electric Co. Ltd. Su diseño deriva de un instrumento anterior a bordo de la exitosa misión Hayabusa2.

 

Saludos.