579: Experiência ajuda a prever os efeitos do impacto da DART

CIÊNCIA/TECNOLOGIA/ESPAÇO

O satélite LICIACube da Agência Espacial Italiana obteve esta imagem imediatamente antes da sua maior aproximação do asteróide Dimorphos, após a nave espacial DART (Double Asteroid Redirection Test) ter propositadamente colidido a 26 de Setembro de 2022. Didymos, Dimorphos e a pluma que sai de Dimorphos após o impacto da DART são claramente visíveis.
Créditos: Agência Espacial Italiana/NASA

No dia 26 de Setembro, a nave espacial DART (Double Asteroid Redirection Test) da NASA colidiu com Dimorphos, uma lua do asteróide próximo da Terra, Didymos, a cerca de 22.500 km/h.

Antes do impacto, os engenheiros e cientistas do SwRI (Southwest Research Institute) realizaram uma experiência para estudar o processo de formação de crateras que produz a massa de materiais ejectados e mede o subsequente aumento de momento do impacto.

A experiência, financiada internamente, que utilizou um alvo mais realista do que os anteriormente explorados, está descrita num novo artigo publicado na revista The Planetary Science Journal.

A NASA não só rastreia asteróides próximos da Terra (NEAs, sigla inglesa para “near-Earth asteroids”) que poderiam constituir uma ameaça de impacto para o nosso planeta, mas também está a explorar tecnologia para desviar um pequeno NEA.

Apenas uma pequena mudança orbital seria necessária para alterar a trajectória de um objecto de modo a que este passe em segurança pela Terra, desde que a mudança seja aplicada com suficiente antecedência em relação ao instante do impacto.

A alteração de momento de um asteróide através de uma colisão directa fornece um golpe duplo: a transferência directa de momento do projéctil de impacto, empurrando-o para a frente e o recuo dos detritos do asteróide que irrompem da cratera de impacto. O material ejectado transfere momento, impulsionando o alvo de um modo “acção-reacção”, tal como um foguetão é lançado quando o gás a alta velocidade irrompe da traseira do veículo.

“Uma grande questão que enfrentámos foi o aspecto do asteróide e qual seria a sua composição. Para nós é importante saber se podemos aprender algo com experiências laboratoriais em pequena escala”, disse o Dr. James D. Walker, director do departamento de Dinâmica de Engenharia do SwRI e o autor principal do estudo.

Walker é membro da Equipa de Investigação DART juntamente com os seus co-autores, o Dr. Sidney Chocron, Donald J. Grosch e o Dr. Simone Marchi.

A nave espacial DART foi lançada da Terra em Novembro de 2021. No dia 26 de Setembro, colidiu deliberadamente com a lua Dimorphos para avaliar se uma nave espacial poderia desviar um asteróide em rota de colisão com a Terra.

Dimorphos orbita o asteróide Didymos, um objecto próximo da Terra que foi classificado como um asteróide potencialmente perigoso. A missão DART foi concebida para dar um empurrão à órbita da lua em redor de Didymos.

O SwRI tem uma grande pistola de gás, capaz de lançar projécteis a velocidades até sete quilómetros por segundo, que foi utilizada para lançar um projéctil, projéctil este que colidiu com um objecto que representava a pequena lua.

Pensa-se que Dimorphos é um asteróide “pilha de escombros”, composto por pedaços de rocha unidos pela gravidade, pelo que a lua foi representada por uma colecção de rochas e pedras, neste caso mantidas juntas por cimento.

“Disparámos uma esfera de alumínio, que representa a sonda DART, usando a pistola de gás, na direcção do alvo a 5,44 km/s, perto da velocidade de 6,1 km/s do impacto da DART”, disse Walker. “A nossa experiência mediu uma transferência de momento para o alvo de 3,4 vezes o momento da esfera projéctil de alumínio.

O número 3,4 é referido pelos cientistas como a letra grega “beta” do impacto. Assim, o material ejectado forneceu um momento adicional de 240% para deflectir o corpo, para além do que é fornecido pelo próprio projéctil”.

A experiência visava estudar o processo de formação de crateras e medir o aumento do momento que resultaria da colisão. Crucialmente, a pilha de escombros não foi mantida no lugar, mas foi pendurada verticalmente como um pêndulo a fim de medir o aumento do momento, o recuo criado pelo material ejectado pelo impacto.

“É importante compreender o recuo”, disse o co-autor Dr. Simone Marchi. “Tudo se resume à quantidade de momento que foi transferido do impacto para o alvo, e houve uma quantidade significativa de material ejectado e de recuo”.

Ao medir o momento, a equipa do SwRI pôde então extrair informações importantes que poderiam avaliar a dificuldade de desviar asteróides no espaço.

Nesta última experiência, o aumento do momento foi superior ao que foi testemunhado nas experiências anteriores da equipa. Um recuo maior sugere que seria mais fácil desviar o asteróide.

Nas semanas que se seguiram ao impacto, a NASA anunciou que a DART tinha sido bem-sucedida em dar em empurrãozinho à lua. Walker está agora ansioso por ver o que mais se pode aprender com a missão, incluindo a transferência de momento do evento no espaço.

“Vai demorar algum tempo a calcular os resultados, em parte porque envolve a estimativa da massa da lua, que é desconhecida”, disse. “Assim que houver um acordo sobre a massa, então a medição da mudança na órbita da lua dir-nos-á a transferência de momento.

Temos um corpo especulativo que impactámos e o que realmente gostaríamos de saber é como o tamanho afectou as coisas. Será um desafio determinar isso”.

Astronomia On-line
4 de Novembro de 2022



 

238: DART já vê o seu destino, o asteróide Didymos e a pequena lua Dimorphos

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem da luz do asteróide Didymos e da sua lua Dimorphos é uma composição de 243 imagens tiradas pelo instrumento DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation) a 27 de Julho de 2022.
Crédito: Equipa de Navegação DART no JPL da NASA

A nave espacial DART (Double Asteroid Redirection Test) da NASA obteve recentemente o seu primeiro olhar de Didymos, o sistema de asteróide duplo que inclui o seu alvo, Dimorphos. No dia 26 de Setembro, a DART vai colidir intencionalmente com Dimorphos, a pequena lua do asteróide Didymos.

Embora o asteróide não represente uma ameaça para a Terra, este é o primeiro teste mundial da técnica de impacto cinético, usando uma nave espacial para desviar um asteróide para defesa planetária.

Esta imagem da luz do asteróide Didymos e da sua lua Dimorphos é uma composição de 243 exposições obtidas pelo instrumento DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation) no dia 27 de Julho de 2022.

A partir desta distância – cerca de 32 milhões de quilómetros da DART – o sistema de Didymos ainda parece muito ténue e os especialistas da câmara de navegação não sabiam ao certo se o DRACO já seria capaz de detectar o asteróide.

Mas assim que as 243 exposições que capturou durante esta sequência de observação foram combinadas, a equipa foi capaz de melhorar composição digitalmente para revelar Didymos e assim identificar a sua localização.

“Este primeiro conjunto de imagens está a ser usado como um teste para provar as nossas técnicas de imagem”, disse Elena Adams, engenheira de sistemas da missão DART no APL (Applied Physics Laboratory) da Universidade Johns Hopkins em Laurel, no estado norte-americano de Maryland.

“A qualidade da imagem é semelhante à que poderíamos obter com telescópios terrestres, mas é importante mostrar que o DRACO está a funcionar correctamente e que pode ver o seu alvo para fazer quaisquer ajustes necessários antes de começarmos a utilizar as imagens para guiar a nave espacial para o asteróide de forma autónoma”.

Embora a equipa já tenha realizado várias simulações de navegação utilizando imagens não-DRACO de Didymos, a DART dependerá em última análise da sua capacidade de ver e processar imagens de Didymos e Dimorphos, assim que a lua também possa ser observada, para guiar a nave espacial em direcção ao asteróide, especialmente nas quatro horas finais antes do impacto.

Nesse momento, a DART terá de se auto-navegar para conseguir um impacto com sucesso com Dimorphos sem qualquer intervenção humana.

“Vendo as imagens DRACO de Didymos pela primeira vez, podemos determinar as melhores configurações para o DRACO e assim afinar o software”, disse Julie Bellerose, líder de navegação da DART no JPL da NASA em Pasadena, Califórnia. “Em Setembro, vamos refinar para onde a DART está a apontar, obtendo uma determinação mais precisa de Didymos”.

Utilizando observações feitas a cada cinco horas, a equipa DART vai executar três manobras de correcção da trajectória ao longo das próximas semanas, cada uma das quais reduzirá ainda mais a margem de erro para a trajectória necessária da nave espacial até ao impacto.

Após a manobra final de 25 de Setembro, aproximadamente 24 horas antes da colisão, a equipa de navegação conhecerá a posição do alvo Dimorphos até com uma precisão até 2 quilómetros. A partir daí, a DART estará por sua conta para se orientar autonomamente na sua colisão com a lua do asteróide.

O instrumento DRACO observou subsequentemente Didymos durante observações planeadas nos dias 12 de Agosto, 13 de Agosto e 22 de Agosto.

Astronomia On-line
9 de Setembro de 2022