Als een gigantisch object eruitziet alsof het de aarde zal inslaan, heeft de mensheid een paar opties: hamer het met een ruimtevaartuig dat hard genoeg is om het uit de koers te slaan, schiet het af met kernwapens, trek eraan met een zwaartekrachttractor of vertraag het zelfs naar beneden met geconcentreerd zonlicht.
We zullen moeten beslissen of we het eerst met een verkenningsmissie willen bezoeken of onmiddellijk een volledige aanval zullen starten.
Dat zijn veel beslissingen die moeten worden genomen onder existentiële dwang, daarom heeft een team van MIT-onderzoekers een gids uitgebracht, die in februari is gepubliceerd in het tijdschrift Acta Astronautica, om toekomstige asteroïde-deflectoren te helpen.
In films is een inkomende asteroïde meestal een allerlaatste schok: een grote, dodelijke rots die als een kogel uit de duisternis naar de aarde raast, met slechts weken of dagen tussen de ontdekking en de verwachte impact. Dat is een reële bedreiging, volgens een presentatie van april 2019 door NASA's Office of Planetary Defense dat WordsSideKick.com bijwoonde. Maar NASA is van mening dat het de meeste van de grootste, dodelijkste objecten heeft gezien die zelfs een kleine kans hebben om de aarde te raken - de zogenaamde planeetmoordenaars. (Natuurlijk zijn er waarschijnlijk tal van kleinere rotsen - nog steeds groot genoeg om hele steden te doden - die onontdekt blijven.)
Omdat de meeste grote objecten in de buurt van de aarde al nauwlettend in de gaten worden gehouden, zullen we waarschijnlijk voldoende waarschuwingen krijgen voordat iemand de aarde treft. Astronomen kijken naar deze ruimtesteentjes als ze in de buurt van de aarde komen om te zien of ze waarschijnlijk door een van hun 'sleutelgaten' gaan. Elke asteroïde die de aarde bedreigt, komt op verschillende punten in zijn baan rond de zon dichter en verder van de aarde. En langs dat pad, nabij de aarde, heeft het sleutelgaten. Die sleutelgaten zijn gebieden in de ruimte die het moet passeren om op een aanvaringsparcours terecht te komen tijdens zijn volgende benadering van onze planeet ...
"Een sleutelgat is als een deur - als het eenmaal open is, zal de asteroïde kort daarna met grote waarschijnlijkheid de aarde raken", zegt Sung Wook Paek, hoofdauteur van de studie en een Samsung-ingenieur die een MIT-student was toen de paper werd geschreven, zei in een verklaring.
De gemakkelijkste tijd om te voorkomen dat een object de aarde raakt, is voordat het een van die sleutelgaten raakt, aldus het papier. Dat zal voorkomen dat het object in de eerste plaats op weg komt naar een impact - op dat moment zou het redden van de aarde veel meer hulpbronnen en energie vereisen en veel meer risico met zich meebrengen.
Paek en zijn co-auteurs gooiden de meeste van de meer exotische asteroïde-afbuigingsschema's uit de hand en lieten alleen nucleaire ontploffing en impactors als serieuze opties over. Nucleaire ontploffing is ook problematisch, schreven ze, omdat het onzeker is hoe een asteroïde zich precies zal gedragen na een nucleaire explosie en omdat politieke zorgen over kernwapens problemen zouden kunnen veroorzaken voor de missie.
Uiteindelijk kwamen ze op drie opties voor missies die redelijkerwijs op korte termijn konden worden voorbereid als een planetoïde asteroïde werd opgemerkt die op weg was naar een sleutelgat:
- Een "type 0" -missie waarbij een enkel zwaar ruimtevaartuig op het binnenkomende object werd afgevuurd, gericht op het gebruik van de best beschikbare informatie over de samenstelling en het traject van het object om het uit koers te brengen.
- Een "type 1" -missie waarbij eerst een verkenner wordt gelanceerd en close-upgegevens over de asteroïde verzamelt voordat de belangrijkste impactor wordt gelanceerd, om het schot beter te richten voor maximaal effect.
- Een "type 2" -missie waarbij één klein impactor tegelijk met de verkenner wordt gelanceerd om het object een beetje uit koers te brengen. Vervolgens wordt alle informatie van de verkenner en de eerste impact gebruikt om een tweede kleine impact te verfijnen die de klus afmaakt.
Het probleem met "type 0" -missies, schreven de onderzoekers, is dat telescopen op aarde slechts ruwe informatie kunnen verzamelen over planeetmoordenaars, die nog steeds verre, vage, relatief kleine objecten zijn. Zonder precieze informatie over de massa, snelheid of fysieke samenstelling van het object, zal de impactormissie moeten vertrouwen op enkele onnauwkeurige schattingen en heeft een groter risico dat het inkomende object niet goed uit zijn sleutelgat wordt geslagen.
Type 1-missies hebben meer kans van slagen, schreven de onderzoekers, omdat ze de massa en snelheid van de inkomende rots veel nauwkeuriger kunnen bepalen. Maar ze kosten ook meer tijd en middelen. Type 2-missies zijn nog beter, maar het kost nog meer tijd en middelen om aan de slag te gaan.
De onderzoekers ontwikkelden een methode om te berekenen welke missie het beste is op basis van twee factoren: de tijd tussen het begin van de missie en de datum waarop de planeetmoordenaar het sleutelgat zal bereiken, en de moeilijkheid om de specifieke planeetmoordenaar op de juiste manier om te leiden.
Door die berekeningen toe te passen op twee bekende planetoïde asteroïden in de algemene buurt van de aarde, Apophis en Bennu, bedachten de onderzoekers een complexe reeks instructies voor toekomstige asteroïde-afbuigingen in het geval dat een van die objecten op weg ging naar een sleutelgat.
Als ze genoeg tijd hadden, ontdekten ze dat type 2-missies bijna altijd de juiste manier waren om Bennu af te weren. Maar als de tijd kort was, was een snelle en vuile type 0-missie de juiste keuze. Er waren slechts een handvol gevallen waarin type 1-missies zinvol waren.
Apophis was een ander, ingewikkelder verhaal. Als de tijd kort was, was een type 1-missie meestal de beste optie: verzamel snel gegevens om de impact goed te kunnen richten. Na meer tijd waren type 2-missies soms beter, afhankelijk van hoe moeilijk het bleek te zijn om van zijn koers af te wijken. Er waren geen situaties waarin een missie van type 0 logisch was voor Apophis.
In beide gevallen, als de tijd te kort werd, ontdekten de onderzoekers dat geen enkele missie erin zou slagen de rots om te leiden.
De verschillen tussen de rotsen kwamen neer op het niveau van onzekerheid over hun massa's en snelheden, evenals hoe hun interne materialen zouden reageren op een impact.
Deze zelfde basisprincipes zouden kunnen worden gebruikt om andere potentiële planetenmoordenaars te bestuderen, en toekomstige studies zouden andere opties kunnen bevatten voor het afweren van de asteroïden, waaronder kernwapens, schreven de onderzoekers. Hoe complexer de lijst met opties, hoe moeilijker de berekening wordt. Uiteindelijk, zo schreven ze, zou het nuttig zijn om algoritmen voor machine learning te trainen om beslissingen te nemen op basis van de exact beschikbare gegevens in elk planet-killer-scenario.
