آیا واقعاً می توانیم یک سیارک را با برخورد به آن منحرف کنیم؟ هیچ کس نمی داند، اما ما هیجان زده هستیم که تلاش کنیم


فضاپیمای آزمایش تغییر جهت دوگانه سیارک (DART) ناسا به گونه ای طراحی شده است که یک ضربه شگفت انگیز باشد. این DART در 26 سپتامبر با برخورد با یک سیارک با سرعت 24000 کیلومتر در ساعت به روزهای خود پایان می دهد. DART که در نوامبر 2021 از زمین پرتاب شد تقریباً به اندازه یک اتوبوس است و برای آزمایش و اثبات توانایی ما در دفاع از زمین در برابر یک سیارک خطرناک ایجاد شده است. .

فرود اصابت مستقیم روی هدف از فاصله 11 میلیون کیلومتری آسان نیست. اما در حالی که این به نظر دور است، این سیارک در واقع توسط ناسا انتخاب شد زیرا نسبتاً نزدیک به زمین است. این به مهندسان این فرصت را می دهد تا توانایی فضاپیما را برای کارکرد خود در مراحل پایانی قبل از برخورد آزمایش کنند، زیرا به طور خودکار سقوط می کند.

سیارک هدف دیمورفوس نام دارد، جسمی به قطر 163 متر که به دور سیارکی با عرض 780 متر به نام دیدیموس می چرخد. این «سیارک‌های دوتایی» به این دلیل انتخاب شد که دیمورفوس در مداری به دور دیدموس قرار دارد، که اندازه‌گیری نتیجه برخورد را به دلیل تغییر در مدار آن آسان‌تر می‌کند. با این حال، سیستم Dimorphos در حال حاضر هیچ خطری برای زمین ندارد.

صرف نظر از این، ناسا چیزی کمتر از یک آزمایش دفاع سیاره ای در مقیاس کامل برای تغییر مسیر یک سیارک انجام نمی دهد. تکنیک مورد استفاده “ضربه جنبشی” نامیده می شود که مدار سیارک را با برخورد به آن تغییر می دهد. این در اصل همان چیزی است که به عنوان شلیک ایمنی در اسنوکر شناخته می شود، اما در سطح سیاره ای بین فضاپیما (به عنوان توپ نشانه) و سیارک بازی می شود.

یک انحراف کوچک می تواند برای اثبات اینکه این تکنیک واقعاً می تواند مسیر یک سیارک در مسیر برخورد با زمین را تغییر دهد کافی باشد.

اما فضاپیمای DART در اثر این برخورد به طور کامل منفجر می شود زیرا تاثیری معادل حدود سه تن TNT خواهد داشت. در مقایسه، بمب اتمی پرتاب شده بر روی هیروشیما معادل 15000 تن TNT بود.

بنابراین، با این سطح تخریب و مسافت درگیر، چگونه می‌توانیم سقوط را ببینیم؟ خوشبختانه، فضاپیمای DART در تلاش خود به تنهایی سفر نمی‌کند، بلکه حامل LICIACube است، یک فضاپیمای کوچک به اندازه جعبه کفش، معروف به cubesat، که توسط آژانس فضایی ایتالیا و شرکت مهندسی هوافضا Argotec ساخته شده است. این همراه کوچک اخیراً از فضاپیمای DART جدا شده است و اکنون به تنهایی در حال سفر است تا شاهد برخورد در فاصله ایمن 55 کیلومتری باشد.

هرگز قبلاً یک cubesat در اطراف سیارک ها عمل نکرده است، بنابراین راه های بالقوه جدیدی برای کاوش در فضا در آینده فراهم می کند. این برخورد با استفاده از تلسکوپ از زمین نیز مشاهده خواهد شد. در مجموع، این روش ها دانشمندان را قادر می سازد تا تأیید کنند که آیا عملیات موفقیت آمیز بوده است یا خیر.

با این حال، ممکن است هفته ها طول بکشد تا LICACube همه تصاویر را به زمین بازگرداند. این دوره کاملاً اعصاب خردکن خواهد بود – انتظار برای خبرهای خوب از یک فضاپیما همیشه برای یک مهندس زمان احساسی است.

بعد چه اتفاقی می افتد؟ یک تیم تحقیقاتی به بررسی عواقب پس از سقوط خواهد پرداخت. هدف این دانشمندان اندازه گیری تغییرات حرکت دیمورفوس در اطراف دیدیموس با مشاهده دوره مداری آن خواهد بود. این زمانی است که دیمورفوس از جلو و پشت دیدیموس عبور می کند که هر 12 ساعت یکبار اتفاق می افتد.

هدف تلسکوپ های زمینی گرفتن تصاویری از کسوف Dimorphos در صورت وقوع است. برای ایجاد یک انحراف به اندازه کافی قابل توجه، DART باید حداقل یک تغییر دوره مداری 73 ثانیه ای پس از برخورد ایجاد کند – که به صورت تغییرات در فرکانس کسوف قابل مشاهده است.

این اندازه‌گیری‌ها در نهایت تعیین می‌کنند که فناوری «تأثیر جنبشی» در انحراف یک سیارک بالقوه خطرناک چقدر مؤثر است – ما هنوز نمی‌دانیم.

این به این دلیل است که ما در واقع اطلاعات کمی از ترکیب سیارک ها داریم. عدم قطعیت زیاد در مورد اینکه Dimorphosis چقدر قوی است، طراحی یک فضاپیمای گلوله را به یک چالش مهندسی واقعاً عظیم تبدیل کرده است. بر اساس مشاهدات زمینی، سیستم دیدیموس مشکوک به شمع قلوه سنگی است که از تعداد زیادی سنگ مختلف تشکیل شده است، اما ساختار داخلی آن ناشناخته است.

همچنین ابهامات زیادی در مورد نتیجه تاثیر وجود دارد. موادی که پس از آن به بیرون پرتاب می شود، به اثرات سقوط کمک می کند و نیروی اضافی ایجاد می کند. ما نمی دانیم که آیا در اثر برخورد یک دهانه ایجاد می شود یا اینکه خود سیارک دچار تغییر شکل بزرگی خواهد شد، به این معنی که نمی توانیم مطمئن باشیم که برخورد چقدر نیرو ایجاد می کند.

ماموریت های آینده اکتشاف ما در منظومه سیارکی به DART ختم نمی شود. آژانس فضایی اروپا قرار است ماموریت Hera را در سال 2024 پرتاب کند و در اوایل سال 2027 به Didymos برسد تا اثرات ضربه باقی مانده را از نزدیک ببیند.

با مشاهده تغییر شکل های ناشی از برخورد DART بر روی دیمورفوس، فضاپیمای هرا درک بهتری از ترکیب و شکل گیری آن به دست خواهد آورد. آگاهی از خصوصیات درونی اجسامی مانند دیدیموس و دیمورفوس همچنین به ما کمک می کند تا خطری را که ممکن است در صورت برخورد با زمین برای زمین ایجاد کنند را بهتر درک کنیم.

در نهایت، درس‌های این ماموریت به بررسی مکانیک یک ضربه با سرعت بالا کمک می‌کند. در حالی که آزمایش‌های آزمایشگاهی و مدل‌های رایانه‌ای می‌توانند پیش‌بینی‌های تأثیر دانشمندان را تأیید کنند، آزمایش‌های تمام‌مقیاس در فضا مانند DART نزدیک‌ترین چیزی است که به کل تصویر خواهیم رسید. یافتن تا آنجا که می توانیم در مورد سیارک ها به ما کمک می کند تا بفهمیم با چه نیرویی باید به آنها ضربه بزنیم تا آنها را منحرف کنیم.

ماموریت DART منجر به همکاری جهانی بین دانشمندانی شده است که امیدوارند به موضوع جهانی دفاع سیاره ای رسیدگی کنند و به همراه همکارانم در تیم تحقیقاتی DART، هدف ما تجزیه و تحلیل اثرات ضربه است. تمرکز خود من بر مطالعه حرکت موادی است که از ضربه بیرون می زند.

برخورد فضاپیما برای 26 سپتامبر در ساعت 19:14 به وقت شرقی (00:14 به وقت تابستانی بریتانیا در 27 سپتامبر) برنامه ریزی شده است. شما می توانید تاثیر آن بر تلویزیون ناسا را ​​دنبال کنید.




منبع