De reddingsmissie Save-the-Earth Don Quijote, in opdracht van de European Space Agency, is gepland om het potentieel van een echte leven-of-dood-missie te testen om een massa-extinctie-inducerende asteroïde af te weren van een aanvaringsbaan met de aarde.
Momenteel, in het conceptstadium, is de Don Quijote Near Earth Asteroid Impact Mitigation Mission - gemodelleerd naar een voorgestelde vlucht naar 2002 AT4 of 1989 ML, die beide asteroïden in de buurt van de aarde zijn, hoewel geen van beide een duidelijk botsingsrisico vormt. Latere studies hebben echter gesuggereerd dat Amor 2003 SM84 of zelfs 99942 Apophis geschiktere doelen kunnen zijn. Immers, 99942 Apophis heeft een marginaal (1 op 250.000) risico op een aardinslag in 2036.
Wat het doelwit ook is, er wordt een dubbele lancering van twee ruimtevaartuigen voorgesteld - een Impactor genaamd Hidalgo (een titel die Cervantes aan de oorspronkelijke Don Quichot gaf) en een Orbiter genaamd Sancho (die de trouwe metgezel van de Don was).
Hoewel de rol van de Impactor voor zichzelf spreekt, speelt de Orbiter een sleutelrol bij het interpreteren van de impact - het idee is om impactimpuls en trajectveranderingsgegevens te verzamelen die vervolgens toekomstige missies zouden informeren, waarbij het lot van de aarde echt op het spel staat .
De mate van momentumoverdracht van Impactor naar asteroïde hangt af van de massa van de Impactor (iets meer dan 500 kilogram) en zijn snelheid (ongeveer 10 kilometer per seconde), evenals van de samenstelling en dichtheid van de asteroïde. De grootste momentumverandering zal worden bereikt als de impact ejecta opwerpt die een ontsnappingssnelheid bereiken. Als in plaats daarvan de Impactor zichzelf gewoon in de asteroïde begraaft, zal er niet zoveel worden bereikt, omdat zijn massa aanzienlijk kleiner zal zijn dan elke massa-extinctie-inducerende asteroïde. Het object dat bijvoorbeeld de Chicxulub-krater heeft gemaakt en de dinosaurussen heeft weggevaagd (ja, oke - behalve de vogels) wordt verondersteld in de orde van grootte van 10 kilometer te zijn geweest.
Dus vóór de inslag zal de Orbiter, om toekomstige targeting en berekeningen van de vereiste botssnelheid te ondersteunen, een gedetailleerde analyse maken van de totale massa van de doel-asteroïde en de dichtheid en granulariteit van het nabije oppervlak. Vervolgens, na de impact, zal de Orbiter de snelheid en distributie van de botsuitwerpingen beoordelen via zijn Impact Camera.
Het nauwkeurig meten van de mate van doorbuiging die door de impact wordt bereikt, vormt echter een substantiële uitdaging voor de missie. We hebben veel betere gegevens nodig over de massa en snelheid van de doel-asteroïde dan we vanaf de aarde kunnen vaststellen. Dus, de Orbiter zal een reeks fly-bys doen en dan in een baan rond de asteroïde gaan om te beoordelen hoeveel de asteroïde wordt beïnvloed door de nabijheid van het ruimtevaartuig.
Een nauwkeurige bepaling van de afstand van de Orbiter tot de asteroïde zal worden bereikt door zijn laserhoogtemeter, terwijl een Radio Science Experiment de positie van de Orbiter (en dus de positie van de asteroïde) ten opzichte van de aarde nauwkeurig zal bepalen.
Nadat we de Orbiter als referentiepunt hebben vastgesteld, zal het effect van de botsing van de Impactor worden beoordeeld. Een belangrijke verstorende factor is echter het Yarkovsky-effect - het effect van zonneverwarming van de asteroïde, die de emissie van thermische fotonen induceert en dus een kleine hoeveelheid stuwkracht genereert. Het Yarkovsky-effect duwt natuurlijk de baan van een asteroïde naar buiten als deze een geprogrammeerde spin heeft (in de richting van zijn baan) - of naar binnen als hij een retrograde spin heeft. Daarom heeft de Orbiter ook een thermische infraroodspectrometer nodig om het Yarkovsky-effect te scheiden van het effect van de impact.
En natuurlijk, gezien het belang van de Orbiter als referentiepunt, moet ook het effect van zonnestraling erop worden gemeten. We zullen er ook rekening mee moeten houden dat dit effect zal veranderen naarmate de glimmende oppervlakken van het glanzende nieuwe ruimtevaartuig hun glans verliezen. Sterk reflecterende oppervlakken zenden bijna onmiddellijk straling uit bij energieniveaus (d.w.z. een hoog momentum) die bijna equivalent zijn aan de invallende straling. Lage albedo-oppervlakken kunnen echter alleen lagere energie (d.w.z. lagere impuls) thermische straling afgeven - en zullen dit langzamer doen.
Anders gezegd, een spiegeloppervlak is een veel beter zonnezeil dan een zwart oppervlak.
Dus in een notendop, de Don Quijote-missie voor impactbeperking vereist een Impactor met een richtcamera - en een Orbiter met een Impact Observation Camera, een laserhoogtemeter, een radiowetenschappelijk experiment en een thermische infraroodspectrometer - en je moet onthouden om de effect van zonnestralingdruk op het ruimtevaartuig vroeg in de missie, wanneer het glimt - en later, wanneer dat niet het geval is.
Verder lezen: Wolters et al. Meetvereisten voor een demonstratie-missie van een near-earth asteroid impact mitigation.
