In questi giorni di
pandemia e lockdown i media si sono affrettati a rilanciare una notizia
positiva; sembra che gli abitanti del nostro pianeta Terra possano tirare un
sospiro di sollievo. Infatti, l'agenzia spaziale statunitense NASA ha
confermato che il pianeta sembra essere "al sicuro" da un asteroide un tempo
temuto per almeno i prossimi 100 anni. Si tratta dell’asteroide Apophis che prende il
nome dall'antico dio egizio del caos e dell'oscurità; il potenziale Distruttore si stima che
abbia un diametro di 340 m. e una velocità orbitale di circa 31 Km/sec. La Nasa aveva considerato Apophis uno degli
asteroidi più pericolosi per la Terra dopo la sua scoperta nel 2004. I pericoli
nei passaggi ravvicinati nel 2029 e nel 2036 sono stati previsti e
successivamente esclusi. Una leggera minaccia sembrava rimanere ancora per il
2068. Ma, ora la Nasa ha respinto quella minaccia sulla base di una nuova
analisi dell'asteroide. La conclusione è stata che un impatto al 2068 non è più
nelle possibilità per almeno i prossimi 100 anni.
Sono trascorsi 5 lustri
dal rapporto Nasa sulle tecnologie rilevanti per la difesa da asteroidi orbitanti
vicino alla Terra. Si tratta di un documento tecnico con alcune parti non
adatte al grande pubblico, ma che sembra poco noto anche ad un pubblico più
ristretto, sebbene non specialista. L’intero rapporto tecnico - nonostante il
tempo trascorso e i presumibili aggiornamenti che possono essere intervenuti su
alcuni punti – è e resta comunque molto interessante. Esso è disponibile in
rete al seguente link:
https://space.nss.org/wp-content/uploads/2004-Survey-Of-Technologies-Relevant-To-Defense-From-NEOs-NASA.pdf
Qui di seguito se ne riporta a fini divulgativi una tabella che riepiloga le conseguenze di un impatto di un NEO secondo le sue dimensioni e una traduzione in Italiano dell’Executive Summary (Sintesi).
|
Resa
(Mt)
|
Intervallo
LogT
|
Diametro NEO
|
Diametro Cratere
|
Conseguenze
|
|
<10
|
–
|
–
|
–
|
Detonazione di asteroidi e comete
nell'atmosfera superiore; solo quelli al ferro (<3%) raggiungono la
superficie.
|
|
10–102
|
3.0
|
75 m
|
1.5 km
|
I ferrosi formano crateri; i pietrosi
producono esplosioni in aria. Gli impatti a terra distruggono aree di
dimensioni urbane; ad es. Washington, DC.
|
|
102–103
|
3.6
|
160 m
|
3 km
|
Ferrosi e pietrosi producono esplosioni
a terra; le comete producono esplosioni in aria. L'impatto distrugge aree
urbane; ad es. New York City
|
|
103–104
|
4.2
|
350 m
|
6 km
|
Gli impatti sulla terra producono
crateri; gli tsunami oceanici diventano significativi. L'impatto al suolo
distrugge un'area delle dimensioni di un piccolo stato; ad esempio, Delaware.
|
|
104–105
|
4.8
|
0.7 km
|
12 km
|
Gli tsunami raggiungono scale
oceaniche, superano i danni causati dagli impatti terrestri. L'impatto al
suolo distrugge un'area delle dimensioni di uno stato moderatamente ampie; ad
es. Virginia.
|
|
105–106
|
5.4
|
1.7 km
|
30 km
|
L'impatto sulla terra solleva
abbastanza polvere da influenzare il clima, congelando il raccolto. Gli
impatti oceanici generano tsunami su scala emisferica. Distruzione globale
dell'ozono. L'impatto al suolo distrugge un'area delle dimensioni di un
grande stato; ad esempio, California.
|
|
106–107
|
6.0
|
3 km
|
60 km
|
Sia gli impatti sulla terra che
sull'oceano sollevano polvere, cambiano il clima. Impatti di ejecta sono
globali, innescando incendi diffusi. L'impatto a terra distrugge aree delle
dimensioni di una grande nazione; ad esempio, Messico
|
|
107–108
|
6.6
|
7 km
|
125 km
|
Effetti climatici prolungati,
configurazione globale, probabilmente estinzione di massa. La distruzione
diretta si avvicina alla scala continentale; per esempio., Stati Uniti.
|
|
108–109
|
7.2
|
16 km
|
250 km
|
Grande estinzione di massa; ad es.
evento di tipo K-T.
|
|
>1010
|
–
|
–
|
–
|
Minaccia di sopravvivenza di tutte le
forme di vita avanzate.
|
*** ***
***
Indagine
sulle tecnologie rilevanti per la difesa da Oggetti Vicini alla Terra (NEO: Near
Earth Object)
SINTESI
Quasi
300 milioni di anni fa una cometa con un diametro di ≈10 km colpì la Terra
vicino a Chicxulub nell'attuale Messico. L'impatto ha creato un cratere di
quasi 300 km di diametro e ha trasportato nell'atmosfera grandi quantità di
polvere e detriti. La polvere ha impedito a gran parte della radiazione solare
di raggiungere la superficie terrestre e la risultante era glaciale ha causato
l'estinzione del 50% circa delle specie animali esistenti, inclusi, i più
famosi, i dinosauri. Circa 50.000 anni fa un asteroide di ferro con un diametro
di ≈150 m colpì la Terra in quella che ora è l'Arizona centro-settentrionale.
Questo impatto ha creato un cratere di 1 mi di diametro e l'onda d'urto
risultante ha ucciso tutti i grandi mammiferi entro un raggio di 24 km. Nel
1908, una piccola cometa o asteroide con un diametro di ≈50 m entrò
nell'atmosfera terrestre sopra la Russia orientale. Il calore estremo e le
pressioni aerodinamiche generate durante l'entrata hanno causato la
disintegrazione dell'oggetto in modo esplosivo in un punto ad una altitudine di
≈8 km. Questo scoppio esplosivo, da allora definita un'esplosione aerea, è
avvenuta sopra la Siberia, vicino alla città di Tunguska. L'esplosione è
avvenuta molto vicino all'altitudine alla quale si sarebbe prodotto il massimo
danno al suolo. Ha lasciato una zona di distruzione di quasi 40 km di diametro
attorno al punto di disintegrazione.
La
comunità scientifica ora accetta che questi eventi siano solo i principali
esempi del continuo bombardamento in corso della Terra da parte di un'ampia
varietà di oggetti, la maggior parte dei quali frammenti di asteroidi o comete
in orbita attorno al Sole. Molti ritengono che, poiché sembra che non ci siano
state perdite di vite umane a causa dei bombardamenti cosmici, questa minaccia
può essere ignorata. Contro questo si può sostenere che, poiché la nostra
conoscenza del sistema solare in generale - e dei suoi corpi minori in
particolare - è molto recente, molte catastrofi inspiegabili nel passato
possono effettivamente essere attribuibili all'impatto di asteroidi o comete.
Inoltre, la crescita esponenziale della popolazione mondiale, combinata con la
nostra crescente dipendenza tecnologica, rende l'umanità molto più vulnerabile
alle conseguenze dell'impatto di un oggetto vicino alla Terra (NEO). Nonostante
queste tendenze preoccupanti, abbiamo a disposizione mezzi di difesa efficaci
contro la minaccia NEO. Questo è l'argomento dello studio condotto dal Marshall
Space Flight Center riportato in questa pubblicazione tecnica (TP).
Questo
TP è diviso in nove sezioni. Ogni sezione ha lo scopo di introdurre
gradualmente il lettore ai vari aspetti del problema, quantificando la minaccia
NEO, sviluppando opzioni di mitigazione e valutando la loro efficacia. Dopo
l'introduzione nella sezione 1, la sezione 2 presenta la minaccia degli
asteroidi e delle comete e delinea la nostra crescente comprensione degli
impatti dei NEO. La sezione 3 discute varie configurazioni di missione che
potrebbero essere selezionate come parte di una strategia di difesa. La sezione
4 descrive in dettaglio le tecnologie di propulsione considerate come candidate
per trasportare l'hardware di difesa verso un NEO legato alla Terra. La sezione
5 esamina le attuali tecnologie di difesa o mitigazione che sarebbero
utilizzate per frammentare o deviare un NEO legato alla Terra. La sezione 6
introduce gli strumenti di modellazione della traiettoria utilizzati nello
studio. La sezione 7 descrive i mezzi con cui tutti gli strumenti di cui sopra
sono stati incorporati in un unico ambiente di progettazione
"principale" e utilizzati per cercare soluzioni ottimali al problema
della difesa planetaria. La sezione 8 contiene i risultati delle analisi
parametriche condotte utilizzando gli strumenti e i dati descritti nelle
sezioni da 2 a 7. Infine, le conclusioni e le raccomandazioni di questo
progetto sono presentate nella sezione 9.
La
sezione 2 offre una panoramica della nostra attuale comprensione di asteroidi e
comete, nonché della minaccia che rappresentano per la Terra. Vengono
introdotti metodi di categorizzazione per asteroidi e comete, sia per parametri
orbitali che per composizione. Successivamente, vengono presentate la
frequenza, la posizione e la sequenza degli impatti noti e sospetti sulla
Terra. Viene quindi fornita una sequenza temporale che descrive lo sviluppo di conoscenza
umana di asteroidi, comete e degli impatti di questi corpi. Questa sequenza
temporale aiuta a spiegare perché la nostra documentazione storica non contiene
ulteriori informazioni sui possibili impatti. Viene quindi discussa l'attuale
conoscenza della popolazione NEO all'interno del sistema solare. Vengono quindi
descritti gli effetti fisici immediati di vari tipi di impatto, così come le
conseguenze a lungo termine. Infine, vengono offerte alcune riflessioni
sull'attuale mancanza di credibilità pubblica significativa riguardo a questa
minaccia.
Ci
sono molte diverse opzioni potenzialmente disponibili per difendersi da un NEO
in arrivo. Raggruppare queste opzioni in categorie ci consente di sviluppare
processi di analisi applicabili a un'intera categoria, invece di dover
stabilire un processo diverso per ciascuna opzione. Questo approccio di
categorizzazione è nuovo per questo studio; la prova del suo uso precedente non
era da nessuna parte in letteratura.
Al
livello più alto, le opzioni di mitigazione possono essere suddivise in due
categorie: deviazione e frammentazione. L'opzione di deflessione lascia
l'oggetto in gran parte intatto, ma cambia la sua velocità di una piccola
quantità, sufficiente per garantire che manchi la Terra di una distanza
maggiore o uguale a un certo valore minimo: in letteratura, questo è
solitamente fissato a 3 raggi terrestri. L'opzione di frammentazione rompe il
NEO in pezzi, ciascuno abbastanza piccolo da bruciare nell'atmosfera terrestre.
C'è una certa incertezza sulla dimensione massima del frammento che non
minaccerebbe la Terra; come prima approssimazione è stato scelto un diametro di
10 m. Anche i mezzi con cui l'energia viene erogata, per frammentare o deviare
un NEO, possono essere classificati. Una stazione remota proietta un raggio o
spara un proiettile al NEO in arrivo. Un intercettore viaggerebbe attraverso il
sistema solare interno e avrebbe effettivamente un impatto sul NEO. Infine,
sotto l'opzione rendezvous, l'hardware di mitigazione verrebbe trasportato al
NEO e farebbe corrispondere le orbite con esso. Ciò consente al veicolo di
operare su o vicino al NEO per una durata prolungata, erogando la sua energia
di deflessione o frammentazione per un tempo prolungato invece che in un breve
impulso.
Diversi
sistemi di propulsione sono stati considerati candidati per posizionare il
veicolo di mitigazione su una traiettoria di intercettazione o di rendezvous
con il NEO. Un razzo multistadio ossigeno liquido / idrogeno liquido è stato
selezionato come opzione di base a causa della sua maturità tecnica. Il razzo
termico nucleare è stato mantenuto come opzione aggiuntiva a causa del suo
impulso specifico superiore. È stato anche mantenuto un derivato in scala
ridotta del concetto ORION degli anni '60, denominato tecnica dell'impulso
nucleare. Per le traiettorie nel sistema solare interno che richiedono grandi
cambiamenti di inclinazione, le vele solari sono altamente competitive e così
sono state considerate allo stesso modo. Infine, è stato considerato un
derivato della vela solare, il collettore solare.
Inoltre,
sono stati considerati diversi concetti molto interessanti per la mitigazione
delle minacce. È stata valutata la frammentazione del NEO in arrivo utilizzando
dispositivi nucleari. L'uso di dispositivi nucleari per deviare il NEO
è
stato anche considerato. La vela solare è stata presa in considerazione, ma è
stata rifiutata, in quanto è risultata impraticabile per tutti tranne gli
asteroidi più piccoli. Il collettore solare, tuttavia, ha mostrato notevoli
promesse per tutti tranne i più grandi asteroidi e comete. È stata presa in
considerazione la nuova opzione di deflessione mediante l'uso di un campo
magnetico pulsato in rapida crescita. Inoltre, è stato considerato ed è stato
modellato in dettaglio l'uso di un driver di massa, trasportato e installato
sull'asteroide in arrivo. Infine, è stata considerata la deflessione del NEO
con mezzi puramente cinetici, utilizzando un proiettile inerte ad altissima
velocità.
Sia
le traiettorie in uscita che in entrata sono state modellate utilizzando
strumenti sviluppati nell'ambito di questo studio. Il modello in uscita ha
risolto il problema di Gauss per traiettorie ad alta spinta. Il modello inbound
calcolato a ritroso nel tempo dal punto di impatto con la Terra al fine di
determinare il ∆V istantaneo necessario per ottenere la deflessione minima
richiesta. Sono stati presi in considerazione i calcoli della traiettoria in
entrata
l'influenza
sia del Sole che della Terra. L'inclusione del campo gravitazionale del Sole in
questi calcoli produce risultati significativamente diversi rispetto alle approssimazioni dei due corpi trovate in
letteratura. Alcune delle nostre tecniche propulsive non forniscono livelli di
spinta elevati e, poiché trascurano le perdite per gravità, queste tecniche di
calcolo della traiettoria sono solo approssimative. Tuttavia, per questo primo
tentativo di soluzione, eravamo disposti ad accettare il conseguente livello di
incertezza nelle nostre risposte. Abbiamo intenzione di rivisitare questo
problema e modellare gli effetti delle perdite gravitazionali alla prima
opportunità in futuro.
Il
nostro parametro di minaccia si basa sui risultati di studi precedenti sulla
modellazione delle conseguenze complessive di un impatto. Il nostro modello
utilizza le attuali conoscenze della popolazione di asteroidi e comete per
eseguire simulazioni Monte Carlo per stabilire la probabilità di impatto.
Questi risultati sono combinati con le stime del numero medio di vittime per un
asteroide o una cometa di una data dimensione e composizione e vengono quindi
utilizzati per determinare il numero medio di decessi derivanti da questa
minaccia in un dato periodo di tempo. I nostri vari concetti di mitigazione
delle minacce possono quindi essere valutati in base alla percentuale di questa
minaccia che ciascuno può sconfiggere e, in ultima analisi, dal numero medio di
vite che verrebbero salvate.
Il
prossimo obiettivo era combinare gli strumenti e i concetti sopra descritti per
determinare le configurazioni ottimali per sconfiggere la minaccia. I vincoli
di tempo e di finanziamento hanno reso necessario un approccio meno ambizioso.
Supponendo un'orbita di un asteroide di base, abbiamo integrato la nostra
traiettoria, propulsione e strumenti di mitigazione delle minacce per
quantificare la relazione tra la massa del sistema richiesta e la dimensione
dell'oggetto deviato. Questi risultati sono riassunti per i concetti valutati
nello studio nella tabella seguente. Sulla base di questi risultati, così come
i confronti qualitativi documentati qui, abbiamo considerato l'opzione
dell'impulso nucleare la più praticabile per la minaccia complessiva. Tuttavia,
riconoscendo la nostra limitata capacità di modellazione per questo studio,
consigliamo vivamente di prendere in considerazione un ampio spettro di
tecnologie di deflessione, comprese tutte le opzioni valutate qui, per
qualsiasi lavoro futuro.
°°° °°° °°°
LA MISSIONE DART della NASA
Il
sistema binario di asteroidi 65803 Didymos è il target della prima missione nella
storia per deviare un asteroide. Progettata dalla Nasa – che gli ha dato per nome
l’acronimo DART (dardo) - Double Asteroid Redirection Test – ha come obiettivo
il minuscolo Dydimos B, la roccia più piccola della coppia che costituisce il sistema
Didymos, che peraltro è stato osservato nella prima metà del 2019 con il Very
Large Telescope dell’ESO. E' previsto di colpire l'obiettivo nel 2022 per
deviarlo quando si troverà a 17 milioni di chilometri dalla Terra; un'impresa
da fantascienza, in cui sarà coinvolto anche un mini satellite dell'Agenzia
Spaziale Italiana (Asi) liberato poco prima dell'impatto, per documentarlo e reperire
dati di studio. Il sistema 65803 Didymos è composto da un corpo più grande, del
diametro di circa 780 metri, e di una piccola luna, chiamata Didymoon, dal
diametro di 160 metri. La sonda DART si prevede raggiungerà la deflessione
dell'impatto cinetico schiantandosi deliberatamente contro la luna dell’asteroide
binario a una velocità di circa 6,6 km / s. La coppia scelta per i test non è
considerata una minaccia per la Terra ma un bersaglio ideale a fini di studio. L'impatto
dovrebbe modificare il modo in cui Didymoon ruota intorno all'asteroide più
grande permettendo di studiare le conseguenti variazioni dell'orbita. Il team
che se ne occupa è impegnato nelle osservazioni di Didymos fino alla primavera del 2021, durante
l'avvicinamento della sonda e durante l'impatto. Bisognerà comprendere come si comporta
il sistema e studiarne la composizione, anche perché una superficie “morbida”
assorbirebbe di piu' la forza dell’impatto con la sonda rispetto a una rocciosa
e l'asteroide potrebbe non essere deviato come atteso. Dati più dettagliati del
sistema 65803 Didymos si possono trovare anche su https://it.wikipedia.org/wiki/65803_Didymos
o direttamente sul sito della NASA https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart
insieme ad una dettagliata illustrazione dell’intera missione DART. Se tutto si svolgerà secondo i piani, il lancio
della sonda spaziale Dart – 550 kg di Massa – è in calendario nel giugno 2021 (con
un Falcon 9 della SpaceX) la sonda si dovrebbe deliberatamente schiantare nel settembre
del 2022 contro la piccola Didymoon a oltre 20mila km/h, con l’obiettivo
dichiarato di perturbarne l’orbita.
L'EKI: Una Recente Proposta Cinese
Alcuni scienziati cinesi hanno proposto in un loro studio recentemente pubblicato
su Nature ( vedi https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z#:~:text=The%20Enhanced%20Kinetic%20Impactor%20(EKI,the%20NEA%20as%20the%20EKI
) il concetto di EKI (Enhanced Kinetic Impactor), ossia Impattore Cinetico Migliorato,
per deviare gli Asteroidi Potenzialmente Pericolosi (PHA) di grandi dimensioni tramite la raccolta
e manovra di rocce spaziali. Essi sostengono
che usare un veicolo spaziale per colpire un grande asteroide è simile
all'uso di un uovo per smuovere una roccia. Anche a una velocità di impatto
elevata, il miglioramento dell'efficienza di deflessione per i grandi asteroidi
è comunque limitato.
Si riporta qui di seguito la traduzione dell'Abstract dell'articolo cinese pubblicato da Nature:
Gli impatti degli asteroidi rappresentano una grave minaccia per tutta la vita sulla Terra. L'era dei dinosauri è stata bruscamente interrotta da un asteroide di 10 km di diametro. Attualmente, un dispositivo nucleare è l'unico mezzo per deviare grandi asteroidi potenzialmente pericolosi (PHA) lontano da una traiettoria di impatto sulla Terra. Il concetto dell'Enhanced Kinetic Impactor (EKI) è proposto per deviare i PHA di grandi dimensioni tramite la manovra delle rocce spaziali. Innanzitutto, un veicolo spaziale senza pilota viene lanciato per incontrarsi con un Asteroide Near-Earth (NEA) intermedio. Quindi, più di cento tonnellate di rocce vengono raccolte dal NEA come EKI. Il NEA può anche essere catturato come EKI se è molto piccolo. Infine, l'EKI viene manovrato per colpire il PHA ad alta velocità, determinando una significativa deflessione del PHA. Ad esempio, per deviare Apophis, fino a 200 t di rocce potrebbero essere raccolte da una NEA come EKI sulla base delle capacità ingegneristiche esistenti. L'EKI può produrre un incremento di velocità (∆v) di 39,81 mm / s in Apophis, aumentando così la distanza geocentrica minima durante l'incontro ravvicinato nel 2029 di 1.866,93 km. Questa missione può essere completata in 3,96 anni con un costo del propellente di 2,98 t. Rispetto a un classico dispositivo di simulazione cinetica, la distanza di deflessione può essere aumentata di un ordine di grandezza. Il concetto EKI supera la limitazione della capacità di lancio da terra, che può aumentare significativamente la massa del dispositivo di simulazione. Prevediamo che la nostra ricerca sarà un punto di partenza per una difesa planetaria efficiente contro i grandi PHA.
.jpg){kind=link}