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Astronomía, Satélite, Espacio

Asteroides que cruzan la tierra



¿Cómo podemos detectarlos, medirlos y desviarlos?

Por David K. Lynch,

Telescopio Pan-STARRS en construcción en Maui. Imagen de Pan-STARRS. Usado con permiso.

¿Podemos hacer algo con un asteroide destinado a golpear la Tierra? La respuesta es sí, siempre que sea lo suficientemente pequeño y que tengamos suficiente tiempo para enviar una nave espacial para desviarlo. Como veremos, cuanto mayor sea el tiempo de advertencia que tengamos, mayor será el asteroide que podremos manejar. Muchos de los aspectos de la mitigación del impacto de asteroides se resumieron en el Informe Spaceguard. Más recientemente, la NASA también completó un estudio y el Congreso la está utilizando para decidir qué pasos pueden y deben tomar los Estados Unidos y otras naciones.

Los astrónomos han pasado mucho tiempo tratando de descubrir cómo salvar a la Tierra de un impacto de asteroide. Primero tienes que encontrar todos los asteroides, calcular sus órbitas y ver cuáles se acercan peligrosamente a la Tierra. Una vez que conozca la órbita, puede averiguar cuándo llegará. Esto le indica cuánto tiempo de advertencia tiene. Y finalmente, si puedes calcular la masa del asteroide, puedes calcular qué tan difícil tienes que empujarlo para cambiar su órbita lo suficiente como para perder la Tierra. La noción de Hollywood de enviar una bomba para "explotarla" no es realista porque los vehículos de lanzamiento actuales no pueden llevar una bomba lo suficientemente grande. Además, en lugar de un cuerpo grande, podrías terminar con muchos pequeños fragmentos dirigidos hacia la Tierra.

Encontrarlos

Encontrar asteroides es relativamente fácil. El primero fue encontrado por Giuseppe Piazzi en 1801. Actualmente, varios observatorios se dedican a encontrar asteroides y rastrearlos (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS y otros). En la actualidad, se han encontrado alrededor del 80% de los asteroides de más de 1 km de diámetro. Ninguno de estos tiene órbitas que los llevarían a una diana terrestre. En 2004, se descubrió un asteroide de 250 m de tamaño que se espera que pase cerca de la Tierra el 13 de abril de 2029 (¡viernes 13!). Llamada Apophis, la probabilidad de impacto del asteroide es de 1 en 45000 y se espera que disminuya a medida que se refina la órbita en los próximos años. El asteroide 1950 DA se acercará mucho a la Tierra en 2880. En vista de las incertidumbres en su órbita, el impacto sigue siendo una posibilidad.

Cuando se trata de impactos de asteroides, el tamaño importa. Los asteroides de menos de unos 10 metros de diámetro son una pequeña amenaza porque se romperán o se quemarán en las atmósferas. Los mayores de unos 5 km de diámetro son demasiado grandes para que podamos hacer algo al respecto. Estas son solo estimaciones porque lo importante es la masa, no el diámetro. Algunos asteroides son "pilas de escombros", colecciones de cuerpos más pequeños, unidas libremente, unidas por la débil gravedad del asteroide. Otros son rocas duras y densas, como condritas y planchas. Pero hablando en términos generales, el rango de tamaño que importa es entre 10 my 5000 metros de diámetro. Así que piense en términos de rocas entre el tamaño de su casa y el monte. Rushmore

Si se encuentra un asteroide con el nombre de la Tierra escrito, hay mucho por hacer. Las órbitas no se conocen con una precisión infinita, siempre hay pequeñas incertidumbres. ¿Realmente golpeará la Tierra o nos pasará de manera segura con unos pocos miles de kilómetros de sobra? (¡unos pocos miles de kilómetros están muy, muy cerca!) Mientras que algunos astrónomos trabajan para ajustar la precisión de la órbita, otros intentarán medir la masa del asteroide.

Imagen de un asteroide.

Midiéndolos

Esto es complicado Incluso en el telescopio más grande, la mayoría de los asteroides no son más que puntos de luz en el cielo nocturno. No podemos ver su tamaño y estructura reales, solo su color y brillo. A partir de estos y una suposición en cuanto a la densidad del asteroide, podemos estimar la masa. Pero las incertidumbres son demasiado grandes para montar una misión de desviación confiable. Entonces, el siguiente paso será enviar una nave espacial al asteroide para medir su masa y otras propiedades como forma, densidad, composición, tasas de rotación y cohesión. Esto podría ser un sobrevuelo o un módulo de aterrizaje. Tal misión también proporcionaría información de órbita extremadamente precisa porque la nave espacial podría actuar como un faro o colocar un transpondedor de radio en el asteroide.

Desviar el asteroide es la parte difícil, aunque la física es bastante simple. La idea es empujar el asteroide y cambiar su órbita en una pequeña cantidad. Por lo general, golpearía la Tierra a unos 30 km / s, aunque esto dependería de si venía de lado, de frente o por detrás. Pero tomemos 30 km / s como ejemplo.

Conocemos el radio de la Tierra: 6375 km. Si sabemos cuánto tiempo de advertencia tiene impacto, digamos 10 años, entonces todo lo que tenemos que hacer es acelerar o ralentizar el asteroide en 6375 km / 10 años, o alrededor de 2 cm / seg. Un asteroide de 1 km de diámetro pesa alrededor de 1,6 millones de toneladas. Cambiar su velocidad en 2 cm / s requiere más de 3 megatones de energía.

La seguridad depende de encontrar los asteroides lo antes posible. Obviamente, cuanto más tiempo de advertencia tenga, más fácil será hacer el cambio porque no necesita presionar tanto. O puede retrasar el empuje mientras refina la órbita o desarrolla tecnología. Alternativamente, un breve tiempo de advertencia significa que debe estar ocupado y presionar tanto como pueda. La alerta temprana es el mejor enfoque. Como dice el dicho: "Una puntada a tiempo ahorra nueve".

Los cometas son el comodín del juego de impacto terrestre. Por lo general, solo se descubren unos meses antes de acercarse al sistema solar interior. Con diámetros de unos pocos kilómetros y velocidades de hasta 72 km / s, representan una amenaza potencialmente inmanejable. Con menos de unos pocos años de advertencia, probablemente no habría tiempo suficiente para montar una misión de desviación.

MISIÓN DE IMPACTO PROFUNDA DE LA NASA:
La nave espacial se estrelló intencionalmente en el núcleo del cometa Tempel 1 a unos 10 km / s. Este fue el resultado. 4 de julio de 2005. Imagen de la NASA.

Desviándolos

Hay varias formas de desviar los asteroides, aunque nunca se ha probado ninguno. Los enfoques se dividen en dos categorías: deflectores impulsivos que empujan el asteroide instantáneamente o en unos pocos segundos, y deflectores de "empuje lento" que aplican una fuerza débil al asteroide durante muchos años.

Los deflectores impulsivos vienen en dos variedades: bombas y balas. Ambos están dentro de las capacidades tecnológicas actuales. Al encender una bomba en o cerca del asteroide, el material sale de la superficie. El asteroide retrocede en la dirección opuesta. Una vez que se conoce la masa del asteroide, es fácil descubrir qué tan grande es usar una bomba. Los dispositivos explosivos más grandes que tenemos son las bombas nucleares. Son los medios más enérgicos y confiables para suministrar energía y, por lo tanto, la deflexión nuclear es el enfoque preferido. Las bombas nucleares son cientos de miles de veces más fuertes que el siguiente mejor enfoque; balas.

El enfoque de "bala" también es simple. Un proyectil de alta velocidad se estrella contra el asteroide. En la actualidad tenemos la tecnología para enviar una bala que pesa unas pocas toneladas a un asteroide. Si la velocidad fuera lo suficientemente alta, este enfoque podría generar empujes varias veces mayores que lo que resultaría del impacto solo porque el material se expulsaría del asteroide de la misma manera que lo hace una bomba. De hecho, el enfoque de bala - "desviación cinética" como se le llama - en realidad se ha intentado de manera indirecta. En 2005, la nave espacial Deep Impact de la NASA fue maniobrada intencionalmente en el camino del cometa Tempel 1. El propósito era hacer un agujero en el cometa y ver qué salía. Y funcionó. Si bien el cambio en la velocidad del cometa fue demasiado pequeño para medir, la técnica demostró que podemos rastrear y apuntar con éxito a un asteroide.

Los impulsores lentos son en gran parte conceptuales en este momento. Incluyen: motores de iones, tractores de gravedad y controladores de masa. La idea es transportar el dispositivo al asteroide, aterrizar y conectarlo, y luego empujar o tirar continuamente durante muchos años. Los motores iónicos y los conductores masivos dispararon material a alta velocidad desde la superficie. Como antes, el asteroide retrocede. Un tractor de gravedad es una masa controlada que se separa del asteroide usando algo como un propulsor iónico. La masa del tractor tira del asteroide usando su propia gravedad. La ventaja de todos los empujadores lentos es que a medida que se mueve el asteroide, su ubicación y velocidad se pueden monitorear continuamente y, por lo tanto, se pueden hacer correcciones si es necesario.

Motor iónico unido a la superficie de un asteroide.
Imagen de la NASA con ediciones ilustrativas.

Adjuntar algo a un asteroide es difícil porque la gravedad es extremadamente débil y las propiedades de la superficie pueden no conocerse. ¿Cómo conectarías una máquina a una pila de arena? La mayoría de los asteroides giran y, por lo tanto, el empujador estaría girando y rara vez se apuntaría en la dirección correcta. También tendría que rotar con el asteroide y esto requiere mucha energía. Si bien el tractor de gravedad no sufre estos inconvenientes, sí necesita una fuente constante de energía. Todos estos dispositivos son complicados. Deben ser alimentados, controlados y operados de forma remota en el espacio de forma continua durante muchos años, un pedido muy alto.

Hemos demostrado que los motores de iones pueden funcionar durante al menos algunos años en el espacio, pero hasta ahora los motores de iones no tienen la fuerza suficiente para desviar un asteroide amenazante a menos que haya un tiempo de advertencia extraordinariamente largo. La desventaja de los largos tiempos de advertencia es que las incertidumbres en la órbita del asteroide hacen que sea imposible estar seguro de que golpeará la Tierra. Hay algunos conceptos lejanos de empuje lento: pintar el asteroide de blanco y dejar que la luz solar ejerza presión de radiación; poner un láser en órbita y golpearlo muchas veces; empujando un asteroide más pequeño lo suficientemente cerca como para desviarlo gravitacionalmente. Sin embargo, cuando los astrónomos ejecutan los números, las ideas no alcanzan ningún sistema práctico.

Los astrónomos no son las únicas personas preocupadas por los impactos de asteroides. Los políticos, las organizaciones de respuesta a emergencias y las Naciones Unidas están todos preocupados. Si tenemos que desviar un asteroide, ¿quién lo pagará? ¿Quién lanzará realmente la nave espacial? Si las bombas nucleares son la forma más segura de desviar el asteroide, ¿tenemos que tener bombas nucleares a mano? ¿Confiarán otras naciones en EE. UU., Israel, Rusia o India para poner armas nucleares en el espacio, incluso para una misión humanitaria? ¿Qué pasa si el asteroide se dirige a Ginebra y solo tenemos los medios para cambiar la ubicación del impacto en 1000 km? ¿Qué dirección elegimos y quién decide? ¿Podemos estar seguros de realizar un cambio preciso con tecnologías de desviación no probadas?

Si el impacto del asteroide es inevitable, ¿qué hacemos? Si sabemos dónde golpeará, ¿evacuamos a las personas del área? ¿Hasta dónde los movemos? Si los restos de impacto permanecen en la atmósfera, podría ocurrir un enfriamiento global. ¿Quién está a cargo de los suministros mundiales de alimentos? Si golpeará en el océano, ¿qué tan grande será el tsunami? ¿Cómo podemos estar seguros de que la devastación que predecimos es correcta o de que no hemos pasado por alto algo? Quizás lo más preocupante de todo es que los impactos de asteroides son un tipo de desastre completamente nuevo: ¿cómo nos preparamos para la destrucción de (digamos) el este de los Estados Unidos cuando tenemos 20 años de advertencia?

Estas y otras preguntas se están discutiendo hoy en reuniones científicas en todo el mundo. Afortunadamente, las posibilidades de que incluso un pequeño asteroide golpee la Tierra en el futuro previsible son muy pequeñas.

Aprende más: Asteroides cercanos a la Tierra: ¿Qué son y de dónde provienen?

David K. Lynch, PhD, es un astrónomo y científico planetario que vive en Topanga, California. Cuando no está cerca de la falla de San Andreas o usa los grandes telescopios en Mauna Kea, toca el violín, recoge serpientes de cascabel, da conferencias públicas sobre arcoiris y escribe libros (Color and Light in Nature, Cambridge University Press) y ensayos. El último libro del Dr. Lynch es la Guía de campo para la falla de San Andreas. El libro contiene doce viajes de conducción de un día a lo largo de diferentes partes de la falla, e incluye registros de carretera de milla por milla y coordenadas GPS para cientos de características de falla. De hecho, la casa de Dave fue destruida en 1994 por el terremoto de magnitud 6.7 de Northridge.