Η Hera φτάνει στον τόπο της σύγκρουσης: τι θα μάθουμε για την πρώτη εκτροπή αστεροειδούς

Τέσσερα χρόνια αφότου η NASA έριξε σκόπιμα ένα διαστημόπλοιο πάνω σε αστεροειδή, ο «ντετέκτιβ» της Ευρώπης φτάνει στον τόπο του συμβάντος. Η αποστολή Hera της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA) έχει ήδη φρενάρει και πλησιάζει το διπλό σύστημα Δίδυμου–Δίμορφου, ενώ στις 18 Οκτωβρίου κατέγραψε την πρώτη της εικόνα, στην οποία ο μικρός Δίμορφος ξεχωρίζει για πρώτη φορά από τον «γονικό» του αστεροειδή.

Η σημασία δεν είναι μόνο επιστημονική. Το 2022 η αποστολή DART απέδειξε ότι ένας αστεροειδής μπορεί να εκτραπεί με κρούση. Δεν απάντησε όμως στο πιο κρίσιμο ερώτημα για όποιον θα χρειαστεί κάποτε να επαναλάβει το εγχείρημα: πόσο ακριβώς μπορούμε να προβλέψουμε το αποτέλεσμα. Αυτό ακριβώς έρχεται να μετρήσει η Hera.

Με μια ματιά

• Η Hera της ESA φρενάρισε στα 20 μ./δευτ. σε σχέση με τους δύο αστεροειδείς και κατέγραψε την πρώτη εικόνα του Δίμορφου.
• Η κρούση της DART το 2022 μίκρυνε την τροχιά του Δίμορφου κατά περίπου 33 λεπτά, περισσότερο απ' όσο προέβλεπαν οι προσομοιώσεις.
• Η Hera θα μετρήσει μάζα, εσωτερικό και κρατήρα, ώστε η εκτροπή με κρούση να γίνει προβλέψιμη τεχνική άμυνας.

Από το «χτύπημα» στην αυτοψία

Στις 26 Σεπτεμβρίου 2022 το διαστημόπλοιο DART της NASA έπεσε πάνω στον Δίμορφο με ταχύτητα περίπου 6,1 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Ο Δίμορφος, πλάτους περίπου 150 μέτρων κατά την ESA, περιφέρεται γύρω από τον πολύ μεγαλύτερο Δίδυμο, διαμέτρου περίπου 780 μέτρων, σε μέση απόσταση 1,15 χιλιομέτρων. Κανένας από τους δύο δεν απειλεί τη Γη. Επιλέχθηκαν ακριβώς επειδή το διπλό σύστημα επιτρέπει να μετρηθεί από τη Γη η αλλαγή στην τροχιά του μικρού σώματος.

Το αποτέλεσμα ήταν σαφές: η περίοδος περιφοράς του Δίμορφου μειώθηκε κατά 33 λεπτά, με αβεβαιότητα ενός λεπτού, όπως καταγράφεται στη βιβλιογραφία που συνόψισε η ομάδα του Andrew Cheng στο Nature. Η ESA σημειώνει ότι η αλλαγή ήταν σημαντικά μεγαλύτερη από όσο προέβλεπαν οι προσομοιώσεις. Ο λόγος είναι τα συντρίμμια: το υλικό που εκτινάχθηκε από την επιφάνεια λειτούργησε σαν πρόσθετη ώθηση. Υλικό από την κρούση απλώθηκε έως και 10.000 χιλιόμετρα μακριά.

Η επίδραση ξεπέρασε και το ίδιο το ζεύγος. Μελέτη στο Science Advances, που παρουσίασε η NASA τον Μάρτιο, υπολόγισε ότι η ταχύτητα του συστήματος γύρω από τον Ήλιο άλλαξε κατά περίπου 11,7 μικρόμετρα το δευτερόλεπτο και η ηλιοκεντρική του περίοδος των περίπου 770 ημερών κατά 0,15 δευτερόλεπτα. Είναι η πρώτη φορά που ανθρώπινο κατασκεύασμα αλλάζει μετρήσιμα την τροχιά ουράνιου σώματος γύρω από τον Ήλιο. «Είναι μια μικροσκοπική αλλαγή, αλλά με αρκετό χρόνο ακόμη και μια μικροσκοπική αλλαγή μπορεί να εξελιχθεί σε σημαντική εκτροπή», δήλωσε ο Thomas Statler της NASA.

Το κενό που αφήνει η DART

Η DART μέτρησε το αποτέλεσμα, όχι όλες τις αιτίες του. Το βασικό μέγεθος για τον σχεδιασμό μιας μελλοντικής αποστολής άμυνας είναι ο λεγόμενος συντελεστής ενίσχυσης ορμής: πόσο περισσότερη ώθηση παίρνει ο αστεροειδής από όση μεταφέρει το ίδιο το διαστημόπλοιο, χάρη στα υλικά που εκτοξεύονται. Η ομάδα του Cheng τον εκτίμησε περίπου στο 3,6 για μια εύλογη πυκνότητα, αλλά με εύρος από 2,2 έως 4,9 ανάλογα με την πυκνότητα που θα υποτεθεί. Η νεότερη ανάλυση της ηλιοκεντρικής τροχιάς δίνει τιμή «περίπου δύο» για το σύστημα συνολικά.

Η διασπορά αυτή δεν είναι λεπτομέρεια. Χωρίς ακριβή μάζα του Δίμορφου, ο συντελεστής δεν μπορεί να «κλειδώσει». Οι ίδιοι οι συγγραφείς του Nature σημειώνουν ότι η μάζα των εκτινασσόμενων υλικών και η πιθανή αλλαγή σχήματος μένουν ελάχιστα προσδιορισμένες έως την άφιξη της Hera. Δεν ξέρουμε ακόμη αν η DART άνοιξε κλασικό κρατήρα ή αν παραμόρφωσε συνολικά τον αστεροειδή.

Το σενάριο της αναμόρφωσης δεν είναι αυθαίρετο. Ο Δίμορφος περιγράφεται από την ESA ως κλασικός «σωρός από χαλίκια» (rubble pile), με ογκόλιθους από το μέγεθος αυτοκινήτου έως σπιτιού, και θεωρείται ότι σχηματίστηκε από υλικό που απέβαλε ο Δίδυμος. Ο Δίδυμος περιστρέφεται μία φορά κάθε 2,2 ώρες, τόσο γρήγορα ώστε να βρίσκεται κοντά στο όριο διάσπασης. Η μελέτη στο Science Advances βρήκε επίσης ότι ο Δίμορφος είναι ελαφρώς λιγότερο πυκνός από ό,τι πιστευόταν, κάτι που συμφωνεί με αυτή την εικόνα.

Πώς θα δουλέψει η Hera

Η Hera εκτοξεύτηκε στις 7 Οκτωβρίου 2024 από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ. Τον Οκτώβριο εκτέλεσε δύο μεγάλους ελιγμούς πέδησης, στις 15 και στις 22 του μήνα, με καύσεις διάρκειας περίπου 93 και 31 λεπτών αντίστοιχα, και στη συνέχεια μικρότερους ελιγμούς μετάβασης. Πλέον κινείται με μόλις 20 μέτρα το δευτερόλεπτο σε σχέση με τους στόχους της, σε σημείο σχεδόν 1,5 φορά πιο μακριά από τον Ήλιο απ' ό,τι η Γη.

Στην πρώτη εικόνα, από απόσταση 1.280 χιλιομέτρων, ο Δίμορφος καταλαμβάνει περίπου ένα εικονοστοιχείο. Η ESA έχει ανακοινώσει ότι τις πρώτες λεπτομερείς εικόνες του θα τις παρουσιάσει στις 25 Νοεμβρίου. Τους επόμενους μήνες ακολουθεί η «αυτοψία»: χαρτογράφηση του σημείου πρόσκρουσης, μέτρηση της μάζας μέσω της βαρύτητας και αποστολή δύο CubeSats μεγέθους κουτιού παπουτσιών.

Το Milani θα αναλύσει τη σύσταση της επιφάνειας και τη σκόνη γύρω από το σύστημα. Το Juventas θα χρησιμοποιήσει ραντάρ για να «δει» έως και 100 μέτρα στο εσωτερικό του Δίμορφου, με ανάλυση περίπου 15 μέτρων, και σχεδιάζεται να προσεδαφιστεί. Αν τα καταφέρει, θα έχουμε για πρώτη φορά απευθείας εικόνα του εσωτερικού ενός αστεροειδούς-σωρού χαλικιών. Η βαρύτητα εκεί είναι περίπου 200.000 φορές ασθενέστερη από της Γης, κάτι που κάνει κάθε επαφή με την επιφάνεια ιδιαίτερα απαιτητική.

Γιατί έχει σημασία για τη Γη

Η πρακτική αξία της Hera είναι να μετατρέψει ένα επιτυχημένο πείραμα σε εργαλείο με γνωστές παραμέτρους. Αν ένας αστεροειδής βρεθεί κάποτε σε πορεία σύγκρουσης, οι μηχανικοί θα πρέπει να αποφασίσουν πόσο μεγάλο διαστημόπλοιο χρειάζεται, πόσο νωρίς πρέπει να εκτοξευτεί και πόσο περιθώριο λάθους υπάρχει. Αυτές οι απαντήσεις εξαρτώνται από το πώς αντιδρά ένα χαλαρό, πορώδες σώμα σε μια κρούση, δηλαδή από τα δεδομένα που λείπουν σήμερα.

Υπάρχει και ένα δεύτερο μάθημα, που αφορά τα διπλά συστήματα. Κατά τη NASA, το αποτέλεσμα δείχνει πώς θα μπορούσε να εκτραπεί ένα ζεύγος αστεροειδών χτυπώντας μόνο το ένα μέλος του.

Το τι θα δείξουν οι μετρήσεις είναι, προς το παρόν, ανοιχτό. Αν ο κρατήρας και η μάζα επιβεβαιώσουν τα μοντέλα, η κινητική κρούση θα αποκτήσει την αξιοπιστία που χρειάζεται μια τεχνική άμυνας. Αν τα διαψεύσουν, θα φανεί πόσο διαφορετικά συμπεριφέρονται τα σώματα αυτού του τύπου, και αυτό είναι επίσης γνώση που η ανθρωπότητα προτιμά να αποκτήσει πριν τη χρειαστεί.