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Garantire che il DART Kinetic Impactor Asteroid Deflector della NASA colpisca il suo obiettivo

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Anche se la possibilità che un asteroide impatti la Terra è piccola, anche un asteroide relativamente piccolo di circa 500 piedi (circa 150 metri) trasporta abbastanza energia da causare danni diffusi intorno al sito di impatto.

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La NASA guida gli sforzi negli Stati Uniti e in tutto il mondo sia per rilevare e tracciare asteroidi potenzialmente pericolosi che per studiare tecnologie per mitigare o evitare impatti sulla Terra. Se un asteroide fosse scoperto e determinato ad essere in rotta di collisione con la Terra, una risposta potrebbe essere quella di lanciare un "impattatore cinetico" - un veicolo spaziale ad alta velocità che devierebbe l'asteroide sbattendoci contro, alterando leggermente l'orbita dell'asteroide in modo da mancare la Terra. Il Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA sarà la prima missione a dimostrare la deviazione dell'asteroide utilizzando un impattatore cinetico

DART testerà la tecnologia dell'impattatore cinetico prendendo di mira un doppio asteroide che non è su un percorso di collisione con la Terra e quindi non rappresenta una minaccia effettiva per il pianeta. Il sistema è composto da due asteroidi: l'asteroide più grande Didymos (diametro: 780 metri, 0,48 miglia), e l'asteroide più piccolo, Dimorphos (diametro: 160 metri, 525 piedi), che orbita intorno all'asteroide più grande. DART, che è stato lanciato mercoledì 24 novembre all'1:21 a.m. EST su un razzo SpaceX Falcon 9 dallo Space Launch Complex 4 East alla Vandenberg Space Force Base in California, sbatterà contro Dimorphos quasi frontalmente, accorciando il tempo necessario al piccolo asteroide lunare per orbitare attorno a Didymos di diversi minuti. La missione è guidata dal Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) a Laurel, Maryland per il Planetary Defense Coordination Office della NASA e ha il supporto di diversi centri NASA.

Scienziati e ingegneri del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, stanno controllando il percorso di volo della missione ed eseguendo simulazioni al computer che prevedono come l'impatto potrebbe cambiare l'orbita di Dimorphos. Il team farà anche osservazioni telescopiche per determinare la quantità e la composizione della polvere e dei volatili (materiale facilmente vaporizzabile) rilasciati durante l'impatto.

"Siamo un controllo indipendente sui calcoli della traiettoria della missione", ha detto Brent Barbee, responsabile della verifica e convalida delle dinamiche e del supporto alle dinamiche di volo DART a Goddard. Goddard ha usato il suo Evolutionary Mission Trajectory Generator (EMTG), sviluppato internamente, per fornire una verifica indipendente e la convalida delle traiettorie della missione DART in varie fasi dello sviluppo della missione e valutare la capacità della missione di adattarsi alla mancata spinta e ad altre contingenze.

"Abbiamo anche usato l'EMTG per sostenere studi indipendenti di ottimizzazione delle traiettorie per DART. Questi studi hanno valutato le migliori traiettorie di volo per il veicolo spaziale dati i suoi obiettivi, capacità e limitazioni", ha detto Bruno Sarli di Goddard e Heliospace Corporation, Berkeley, California, un membro del team di ottimizzazione della traiettoria di DART.

Gli scienziati di Goddard stanno anche aiutando a calcolare come l'impatto cambierà l'orbita di Dimorphos, utilizzando un codice specializzato di simulazione della dinamica degli asteroidi binari (doppi) sviluppato dal team di indagine della missione per modellare il movimento orbitale e rotazionale del sistema Didymos. Il gruppo Goddard ha curato una versione dello strumento per la missione DART, aggiungendo caratteristiche e funzionalità. "I risultati della nostra simulazione fanno luce su come l'impatto di DART cambierà la dinamica del sistema in modi che sono rilevabili tramite osservazioni a distanza", ha detto Barbee.

"Prima del lancio, queste simulazioni hanno aiutato a verificare che l'impatto di DART soddisfi i requisiti della missione anche in circostanze di impatto che non sono ideali", aggiunge Joshua Lyzhoft di Goddard, che si occupa dello sviluppo delle simulazioni dinamiche, della modellazione e dell'analisi per DART. "Aggiorneremo anche le simulazioni durante la missione utilizzando le osservazioni per aiutare ad accertare quanto l'impatto di DART abbia cambiato la quantità di moto di Dimorphos, che è un obiettivo importante della missione"

Gli algoritmi e il codice della dinamica del doppio asteroide sono molto complessi e computazionalmente intensi, secondo il team. "Una delle caratteristiche importanti che Goddard ha aggiunto al codice è la capacità di eseguirlo usando il calcolo parallelo distribuito in modo che le simulazioni si completino in tempi ragionevoli", ha detto Barbee. "Quando il sistema sarà osservato dopo l'impatto, sarà la prima volta che tali effetti di impatto saranno osservati e la prima volta che tali osservazioni saranno confrontate e utilizzate per calibrare le simulazioni dinamiche per un doppio asteroide"

La navicella intercetterà la lunetta di Didymos alla fine di settembre 2022, quando il sistema Didymos sarà a circa 6,8 milioni di miglia (11 milioni di chilometri) dalla Terra, consentendo osservazioni con telescopi a terra e radar planetari per misurare il cambiamento di quantità di moto impartito alla lunetta.

Gli scienziati di Goddard eseguiranno ulteriori osservazioni per aggiungere al ritorno scientifico della missione. "Determineremo la quantità di polvere rilasciata durante l'impatto, così come la quantità e la natura di qualsiasi potenziale volatile, attraverso osservazioni di radiotelescopio ad alta risoluzione con l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) così come altre strutture radio (millimetriche/submillimetriche)", ha detto Stefanie Milam di Goddard, che fa parte del gruppo di lavoro di supporto alle osservazioni DART e co-investigatore del programma ALMA. "Inoltre, ci saranno osservazioni con il James Webb Space Telescope di Didymos durante e dopo l'impatto per monitorare anche la polvere rilasciata durante l'evento" Milam sostiene anche il team Webb Guaranteed Time Observations (PI: Thomas/NAU).

"Le osservazioni di polvere e volatili da Webb (lunghezze d'onda del vicino infrarosso) e ALMA (lunghezze d'onda submillimetriche) ci aiuteranno a capire la composizione dell'asteroide così come la velocità, la direzione e la natura del materiale espulso dall'impatto", ha detto Nathan Roth di Goddard, anche membro del gruppo di lavoro di supporto alle osservazioni DART e investigatore principale del programma ALMA. "Sulla base della luminosità dell'asteroide ad ogni lunghezza d'onda, saremo in grado di capire la distribuzione delle dimensioni delle particelle di polvere nell'ejecta. Con l'imaging ad alta risoluzione di Webb, saremo in grado di capire i getti o altre strutture nell'ejecta. Con la spettroscopia molecolare (analisi della luce rilasciata dalle molecole) di ALMA, saremo in grado di misurare il contenuto di qualsiasi traccia di ghiaccio presente sotto la superficie di Dimorphos così come qualsiasi molecola in fase gassosa prodotta dall'impatto"

Maggiori informazioni sulla missione e sui partner:

Il codice dinamico di simulazione dell'asteroide binario è stato sviluppato congiuntamente dal Dynamics Working Group di DART, che è guidato dal Prof. Derek Richardson dell'Università del Maryland, College Park. Il codice di base è stato originariamente sviluppato da Alex B. Davis e Daniel J. Scheeres dell'Università del Colorado, Boulder, che sono anche membri del Dynamics Working Group. Il gruppo di lavoro sulle osservazioni di DART è presieduto dalla professoressa Cristina Thomas della Northern Arizona University.

Johns Hopkins APL gestisce la missione DART per il Planetary Defense Coordination Office della NASA come progetto del Planetary Missions Program Office dell'agenzia. La NASA fornisce supporto per la missione da diversi centri, tra cui il Jet Propulsion Laboratory nella California meridionale, il Goddard Space Flight Center a Greenbelt, Maryland, il Johnson Space Center a Houston, il Glenn Research Center a Cleveland e il Langley Research Center a Hampton, Virginia. Il lancio è gestito dal Launch Services Program della NASA, con sede al Kennedy Space Center dell'agenzia in Florida. SpaceX è il fornitore dei servizi di lancio per la missione DART