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Garantizar que el deflector de asteroides DART de la NASA dé en el blanco

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Aunque la probabilidad de que un asteroide impacte contra la Tierra es pequeña, incluso un asteroide relativamente pequeño de unos 500 pies (unos 150 metros) de diámetro transporta suficiente energía para causar daños generalizados alrededor del lugar de impacto.

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La NASA lidera los esfuerzos en EE.UU. y en todo el mundo para detectar y rastrear asteroides potencialmente peligrosos y estudiar tecnologías para mitigar o evitar impactos en la Tierra. Si se descubriera un asteroide y se determinara que está en curso de colisión con la Tierra, una respuesta podría ser el lanzamiento de un "impactador cinético", una nave espacial de alta velocidad que desviaría el asteroide embistiéndolo, alterando ligeramente la órbita del asteroide para que no llegue a la Tierra. La misión DART (Double Asteroid Redirection Test) de la NASA será la primera en demostrar la desviación de asteroides mediante un impactador cinético

DART pondrá a prueba la tecnología de los impactadores cinéticos apuntando a un asteroide doble que no está en camino de colisionar con la Tierra y que, por tanto, no supone una amenaza real para el planeta. El sistema se compone de dos asteroides: el mayor, Didymos (diámetro: 780 metros), y el menor, Dimorphos (diámetro: 160 metros), que orbita alrededor del mayor. DART, que se lanzó el miércoles 24 de noviembre a las 1:21 a.m. EST en un cohete SpaceX Falcon 9 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 4 Este en la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California, chocará con Dimorphos casi de frente, acortando el tiempo que le toma al pequeño asteroide moonlet orbitar a Didymos en varios minutos. La misión está dirigida por el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) en Laurel, Maryland, para la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA y cuenta con el apoyo de varios centros de la NASA.

Científicos e ingenieros del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt (Maryland), están comprobando la trayectoria de vuelo de la misión y realizando simulaciones por ordenador que predicen cómo el impacto podría cambiar la órbita de Dimorphos. El equipo también realizará observaciones telescópicas para determinar la cantidad y composición del polvo y los volátiles (material fácilmente vaporizable) liberados durante el impacto.

"Somos una comprobación independiente de los cálculos de la trayectoria de la misión", dijo Brent Barbee, jefe de verificación y validación de la dinámica y jefe de apoyo a la dinámica de vuelo de DART en Goddard. Goddard utilizó su Generador de Trayectorias de Misión Evolutiva (EMTG), de desarrollo propio, para proporcionar una verificación y validación independientes de las trayectorias de la misión DART en varias etapas del desarrollo de la misión y evaluar la capacidad de la misión para adaptarse a la pérdida de empuje y otras contingencias.

"También utilizamos el EMTG para apoyar estudios independientes de optimización de trayectorias para DART. Estos estudios evaluaron las mejores trayectorias de vuelo para la nave espacial teniendo en cuenta sus objetivos, capacidades y limitaciones", dijo Bruno Sarli de Goddard y Heliospace Corporation, Berkeley, California, miembro del equipo de optimización de trayectorias de DART.

Los científicos de Goddard también están ayudando a calcular cómo el impacto cambiará la órbita de Dimorphos, utilizando un código especializado de simulación de la dinámica de asteroides binarios (dobles) desarrollado por el equipo de investigación de la misión para modelar el movimiento orbital y rotacional del sistema Didymos. El grupo de Goddard ha elaborado una versión de la herramienta para la misión DART, añadiendo características y funcionalidades. "Los resultados de nuestra simulación arrojan luz sobre cómo el impacto de DART cambiará la dinámica del sistema de forma detectable a través de observaciones remotas", dijo Barbee.

"Antes del lanzamiento, estas simulaciones ayudaron a verificar que el impacto de DART cumpliría con los requisitos de la misión incluso en circunstancias de impacto que no son ideales", añade Joshua Lyzhoft de Goddard, que realiza el desarrollo de la simulación dinámica, el modelado y el análisis para DART. "También actualizaremos las simulaciones durante la misión utilizando observaciones para ayudar a determinar cuánto cambió el impacto de DART el impulso de Dimorphos, que es un objetivo importante de la misión"

Según el equipo, los algoritmos y el código de la dinámica del doble asteroide son muy complejos e intensivos desde el punto de vista computacional. "Una de las características importantes que Goddard añadió al código es la capacidad de ejecutarlo utilizando computación distribuida en paralelo para que las simulaciones se completen en cantidades razonables de tiempo", dijo Barbee. "Cuando se observe el sistema tras el impacto, será la primera vez que se observen estos efectos del impacto y la primera vez que estas observaciones se comparen y se utilicen para calibrar las simulaciones de la dinámica de un asteroide doble"

La nave espacial interceptará el lunar de Didymos a finales de septiembre de 2022, cuando el sistema Didymos se encuentre a unos 11 millones de kilómetros de la Tierra, lo que permitirá realizar observaciones con telescopios terrestres y radares planetarios para medir el cambio de impulso impartido al lunar.

Los científicos de Goddard realizarán observaciones adicionales para completar el rendimiento científico de la misión. "Determinaremos la cantidad de polvo liberado durante el impacto, así como la cantidad y la naturaleza de los posibles volátiles, mediante observaciones con radiotelescopios de alta resolución con el Atacama Large Millimeter Array (ALMA), así como con otras instalaciones de radio (milimétricas/submilimétricas)", explicó Stefanie Milam, de Goddard, que forma parte del grupo de trabajo de observaciones de apoyo de DART y es coinvestigadora del programa ALMA. "Además, habrá observaciones con el telescopio espacial James Webb de Didymos durante y después del impacto para monitorear también el polvo liberado durante el evento" Milam también apoya al equipo de Observaciones de Tiempo Garantizado del Webb (PI: Thomas/NAU).

"Las observaciones de polvo y volátiles de Webb (longitudes de onda del infrarrojo cercano) y ALMA (longitudes de onda submilimétricas) nos ayudarán a entender la composición del asteroide, así como la velocidad, dirección y naturaleza del material expulsado por el impacto", dijo Nathan Roth de Goddard, también miembro del grupo de trabajo de observaciones de apoyo de DART e investigador principal del programa ALMA. "Basándonos en el brillo del asteroide en cada longitud de onda, podremos entender la distribución del tamaño de las partículas de polvo en la eyección. Con las imágenes de alta resolución de Webb, podremos entender los chorros u otras estructuras en la eyección. Con la espectroscopia molecular (análisis de la luz liberada por las moléculas) de ALMA, podremos medir el contenido de cualquier traza de hielo presente bajo la superficie de Dimorphos, así como cualquier molécula en fase gaseosa producida por el impacto"

Más información sobre la misión y los socios:

El código de dinámica de simulación de asteroides binarios fue desarrollado conjuntamente por el Grupo de Trabajo de Dinámica de DART, dirigido por el profesor Derek Richardson de la Universidad de Maryland, College Park. El código central fue desarrollado originalmente por Alex B. Davis y Daniel J. Scheeres de la Universidad de Colorado, Boulder, que también son miembros del Grupo de Trabajo de Dinámica. El Grupo de Trabajo de Observaciones de DART está presidido por la profesora Cristina Thomas, de la Universidad del Norte de Arizona.

El APL de Johns Hopkins gestiona la misión DART para la Oficina de Coordinación de la Defensa Planetaria de la NASA como un proyecto de la Oficina del Programa de Misiones Planetarias de la agencia. La NASA presta apoyo a la misión desde varios centros, como el Laboratorio de Propulsión a Chorro en el sur de California, el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt (Maryland), el Centro Espacial Johnson en Houston, el Centro de Investigación Glenn en Cleveland y el Centro de Investigación Langley en Hampton (Virginia). El lanzamiento está gestionado por el Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA, con sede en el Centro Espacial Kennedy de la agencia en Florida. SpaceX es el proveedor de servicios de lanzamiento para la misión DART