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Construyendo un «escudo» que defienda a la Tierra de asteroides asesinos

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Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL,
por sus siglas en inglés), que forman parte del equipo nacional de defensa
planetaria, anunciaron el diseño de una nave espacial conceptual para desviar
asteroides dirigidos a la Tierra y la evaluación de si éste podría alterar de
manera predecible la trayectoria de un asteroide masivo, que tiene una remota
posibilidad de golpear la Tierra.

Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL,
por sus siglas en inglés), que forman parte del equipo nacional de defensa
planetaria, anunciaron el diseño de una nave espacial conceptual para desviar
asteroides dirigidos a la Tierra y la evaluación de si éste podría alterar de
manera predecible la trayectoria de un asteroide masivo, que tiene una remota
posibilidad de golpear la Tierra.

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La futura nave espacial de 9 metros de altura y 8,8 toneladas
-denominada HAMMER (Misión de mitigación de asteroides hiperveloces para
vehículos de respuesta ante emergencias)- cuenta con un diseño modular que le
permitiría servir como impactador cinético; esto es, esencialmente como ariete
o como vehículo de transporte para un dispositivo nuclear.

¿Su posible misión? Desviar a 101955 Bennu, nombre que designa un
asteroide masivo alrededor de 500 metros (más de cinco campos de fútbol) de
diámetro, que pesa alrededor de 79 mil millones de kilogramos (1.664 veces más
pesado que el Titanic), girando alrededor del sol a 101.000 kph. Según los
datos de observación disponibles, Bennu tiene una probabilidad de 1 en 2.700 de
golpear la Tierra el 25 de septiembre de 2135, y se estima que la energía
cinética de este impacto sería equivalente a 1.200 megatones (80.000 veces la
energía de la bomba de Hiroshima).

La futura nave espacial de 9 metros de altura y 8,8 toneladas
-denominada HAMMER (Misión de mitigación de asteroides hiperveloces para
vehículos de respuesta ante emergencias)- cuenta con un diseño modular que le
permitiría servir como impactador cinético; esto es, esencialmente como ariete
o como vehículo de transporte para un dispositivo nuclear.

¿Su posible misión? Desviar a 101955 Bennu, nombre que designa un
asteroide masivo alrededor de 500 metros (más de cinco campos de fútbol) de
diámetro, que pesa alrededor de 79 mil millones de kilogramos (1.664 veces más
pesado que el Titanic), girando alrededor del sol a 101.000 kph. Según los
datos de observación disponibles, Bennu tiene una probabilidad de 1 en 2.700 de
golpear la Tierra el 25 de septiembre de 2135, y se estima que la energía
cinética de este impacto sería equivalente a 1.200 megatones (80.000 veces la
energía de la bomba de Hiroshima).

Impactador cinético

“La posibilidad de un impacto parece escasa ahora, pero las
consecuencias serían terribles”, dijo Kirsten Howley, física de LLNL y coautora
del artículo. Por ello, “este estudio tiene como objetivo ayudarnos a acortar
la línea de tiempo de respuesta cuando vemos un peligro claro y presente para
que podamos tener más opciones para desviarlo. El objetivo final es estar listo
para proteger la vida en la Tierra”.

El esfuerzo es parte de una colaboración del equipo nacional de
defensa planetaria entre la Administración Nacional de Aeronáutica y del
Espacio (NASA) y la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA, por sus
siglas en inglés), que incluye al LLNL y el Laboratorio Nacional Los Alamos. De
las tres puntas de la defensa planetaria, la NASA es responsable de la primera,
detectando asteroides con tiempo suficiente para mitigar el riesgo. El equipo
de defensa planetaria de LLNL es el líder técnico en el segundo “diente”, la
mitigación de la amenaza. El equipo de LLNL también apoya el tercer “diente”,
respuesta de emergencia.

El enfoque preferido para mitigar una amenaza de asteroide sería
desviarlo embistiéndolo con un impactador cinético, entregándole un empujón
ligero, lo suficientemente grande como para frenarlo, pero no tan grande como
para que el objeto se rompa, lo que podría causar complicaciones. Ahora, el
estudio en cuestión ayudó a cuantificar el umbral donde un impactador cinético
ya no sería una opción de deflexión (rebote) efectiva. Para evaluar este
umbral, los investigadores se centraron en determinar cuántos impactores de
HAMMER se necesitarían para desviar al temible Bennu.

“El impulso que necesitas darle es muy pequeño si desvías el
asteroide a 50 años de distancia”, dijo Howley. La probabilidad de un impacto
de Bennu puede ser de 1 en 2.700 en la actualidad, pero eso seguramente
cambiará, para bien o para mal, cuando reunamos más datos sobre su órbita. El
retraso es el mayor enemigo de cualquier misión de desviación de asteroides.
Por eso es urgente conseguir plataformas de deflexión viables que hoy no están
disponibles”.

Si se tomara la decisión de embarcarse en una misión para desviar
a Bennu, los investigadores estiman que tomaría un mínimo de 7,4 años antes de
que un “impulso” o “empujón” pueda ser entregado al objeto extraterrestre. Esto
incluye el tiempo que tomaría construir la nave espacial, planear la misión y
viajar al objeto. Suponiendo que el impactador deposite con éxito su energía en
el asteroide, desacelerándolo un poco, tomaría muchos años para que el pequeño
cambio en la velocidad se acumule en un cambio suficiente en la trayectoria.
Porque, de lo que se trata es de alterar su ruta de manera anticipada y no
esperar a que esté por golpear a nuestro planeta.

Sin tanto tiempo

Los investigadores evaluaron varios escenarios de desviación (de
trayectoria) en este estudio, que van desde el lanzamiento 10 años antes del
impacto hasta 25 años antes. En los escenarios de 10 años, se determinó que
podría tomar entre 34 y 53 lanzamientos del cohete Delta IV Heavy, cada uno con
un solo impactador HAMMER, para hacer que un asteroide de clase Bennu pierda la
Tierra. Si fuera con 25 años de anticipación, ese número podría reducirse a 7 a
11 lanzamientos. El número exacto dependería de la distancia deseada entre la
Tierra y las condiciones de impacto en el asteroide.

La diferencia no es menor, porque “cuando se requieren muchos
lanzamientos para una deflexión exitosa, el éxito de la misión se vuelve más
difícil, debido a la tasa de fallos asociada con cada lanzamiento individual”,
dijo Megan Bruck Syal, física de LLNL y coautora del documento. “Si solo
tuviéramos diez años desde el lanzamiento, tendríamos que golpear a Bennu con
cientos de toneladas únicamente para desviarlo de un camino que impacta la
Tierra, lo que requeriría docenas de lanzamientos exitosos e impacto en el
asteroide”.

¿Qué tan grande puede ser un asteroide capaz de ser desviado por
un único impactador? Los investigadores determinaron que un solo impactador
HAMMER podría desviar un objeto de 90 metros de diámetro por alrededor de 1,4
radios terrestres con 10 años de anticipación, desde el momento del lanzamiento
hasta el impacto anticipado de la Tierra. Si necesitaran menos deflexión,
alrededor de una cuarta parte de un radio de la Tierra, un único impactador
podría ser efectivo sobre un objeto de hasta 152 metros de diámetro en este
mismo escenario.

Por ello, el documento de los investigadores concluyó que usar una
sola nave espacial HAMMER como ariete sería inadecuado para desviar un objeto
como Bennu. Si bien las simulaciones recientes de los escenarios de desviación
nuclear no se incluyen en este documento, sino que se incluirán en un documento
complementario que se enviará para su publicación en el futuro cercano, los
hallazgos sugieren que la opción nuclear puede ser requerida con objetos más
grandes como Bennu. El enfoque nuclear tiene el potencial de depositar mucha
más energía en un objeto como Bennu, causando un mayor cambio en la velocidad y
la trayectoria.

No es como en Hollywood

A diferencia de las representaciones populares de una misión de
desviación nuclear, como la película Armageddon, el enfoque de desviación
nuclear consistiría en detonar un explosivo nuclear a cierta distancia del
asteroide. Esto inundaría un lado del asteroide con rayos X, vaporizando la
superficie, lo que crearía propulsión a medida que el material vaporizado es
expulsado del objeto. En contraste con un impactador cinético, la cantidad de
energía depositada en un asteroide con un dispositivo nuclear podría ajustarse
regulando qué tan lejos estaría del asteroide cuando se detonase.

Debido a que Bennu pasa regularmente lo suficientemente cerca de
la Tierra para hacer observaciones de radar, los investigadores pueden estimar
su órbita con suficiente precisión como para tener algunas décadas de
advertencia, si es que tiene posibilidad de tener un impacto en la Tierra. Este
paso cercano a nuestro planeta de Bennu ocurre cada seis años. Pero para otros
objetos, que normalmente no pasan lo suficientemente cerca de la Tierra como
para observaciones de radar, existe mucha más incertidumbre. Si se limitan a
observaciones telescópicas, es posible que los investigadores no estén 100%
seguros de un impacto hasta menos de un año antes de la colisión. En un
escenario de tiempo donde hay muy poco tiempo para montar una misión de
deflexión efectiva, la última opción puede ser una interrupción robusta a
través de un explosivo nuclear, aunque la ventana de oportunidad sería muy
estrecha.

“La interrupción exitosa requiere asegurar que las piezas de
asteroides sean suficientemente pequeñas y queden bien dispersas, de modo que
representen una amenaza muy reducida para la Tierra”, dijo Syal. “La
interrupción llevada a cabo hasta decenas de días antes del impacto puede ser
muy efectiva para reducir el daño total que siente la Tierra. El trabajo previo
de nuestro grupo de investigación ha demostrado que los desechos impactantes se
reducen a menos del 1% de su masa inicial interrumpir el asteroide, incluso en
estos últimos tiempos”.

Bennu es uno de los más de 10.000 objetos cercanos a la Tierra
encontrados por la NASA hasta ahora, y los científicos estiman que esta es solo
una fracción de los objetos que se acercan a nosotros desde un “vecindario” que
cubre, aproximadamente, 45 millones de millas alrededor de la Tierra. La buena
noticia es que la mayoría de estos objetos son mucho más pequeños que Bennu. El
Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA enumera un poco
más de 2.500 objetos cercanos a la Tierra descubiertos que son potencialmente
tan grandes como Bennu.

Finalmente, hay que decir que esta investigación es el primero de
tres estudios de caso que se publicarán, cada uno de los cuales examinará
diferentes escenarios de mitigación. Los siguientes estudios de caso examinan
el desvío de Didymos B (un asteroide de alrededor de 780 metros), el objetivo
de la misión DART de la NASA, y un cometa reducido Churyumov-Gerasimenko, que
fue visitado por la misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea en 2014 y
2016.

(Para los que quieren saber más detalles, el diseño y el estudio
de caso de Bennu se describen en un documento publicado recientemente en la
revista Acta
Astronautica
).

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