Definicja asteroidy ustalona na (nie)sławnym zgromadzeniu Międzynarodowej Unii Astronomicznej w 2006 roku (International Astronomical Union, 2006), na której zdegradowano Plutona z kategorii planety, nie określa jednoznacznie, co uznajemy za takie obiekty. W gruncie rzeczy dowolny obiekt w postaci ciała stałego, który nie jest planetą, znajduje się na orbicie wokół Słońca i nie wytworzył łańcucha, możemy nazwać asteroidą. Biorąc pod uwagę jak szeroka jest to definicja, naturalnym jest, że ta kategoria ciał niebieskich zawiera w sobie obiekty często diametralnie różniące się pod względem wielkości, składu i regionów występowania w Układzie Słonecznym (Lissauer & de Pater, 2013)
Aleksander Fiuk
Zapomniane asteroidy
Niegdyś zapomniane i traktowane jako naukowo mniej intrygujące niż te największe ciała niebieskie, przez ostatnie dekady asteroidy zyskiwały na uwadze astronomów i astrofizyków, by dzisiaj znaleźć się w blasku reflektorów jako potencjalni strażnicy tajemnic powstania Układu Słonecznego. Ze względu na (często) małą masę, a co się z tym wiąże – słabe oddziaływanie grawitacyjne, wiele asteroid nie jest w stanie pokonać sił spójności i ukształtować się w kuliste obiekty. To oraz brak mechanizmów ochronnych, takich jak np. pole magnetyczne lub atmosfera (Lissauer & de Pater, 2013; Hapke, 2001; Bakhtiyarov,2015), sprawiają, że poza zniszczoną kosmicznym środowiskiem powierzchnią, asteroidy mogą przetrwać miliardy lat w z grubsza niezmienionej formie i kompozycji (Dymock, n.d.), a więc dostarczyć nam wiedzy o początkach Układu Słonecznego. To właśnie dlatego w ostatnich latach obserwujemy rosnącą liczbę misji robotycznych kierowanych na te interesujące kawałki skał dryfujące przez pozorną pustkę Układu Słonecznego. Misje takie jak Hayabusa, Hayabusa 2, OSIRIS-REx, DIXI/EPOSI, czy Rosetta to tylko garstka przykładów wypraw na małe ciała w Układzie Słonecznym, które z jednej strony nie zawodzą w dostarczaniu odpowiedzi na dręczące astrofizyków pytania, lecz równie często wprawiają naukowców w zaskoczenie i rodzą jeszcze większą ciekawość przeszłością naszego kosmicznego domu (ESA, n.d.; NASA, n.d.).
Asteroidy – źródło zagrożeń
Asteroidy to nie tylko eksponaty zakonserwowane na swych okołosłonecznych orbitach, lecz również potencjalne źródło zagrożeń dla Ziemi i wszystkich żyjących na niej istot. Pośród obiektów z grupy NEA (ang. Near-Earth Asteroid), czyli asteroid których orbity znajdują się w sąsiedztwie Ziemi, można wyszczególnić tzw. potencjalnie zagrażające asteroidy – PHA (ang. Potentially Hazardous Asteroid) (Dymock, n.d.; McFadden & Binzel, 2006). PHA cechują się tym, że ich orbity mają szansę przeciąć się z trajektorią ruchu Ziemi przy założeniu błędu do 0.05 AU (jednostki astronomicznej). Na chwilę obecną znamy niemal 160 obiektów PHA, których średnica wynosi przynajmniej kilometr (Center forNear Earth Object Studies, Jet Propulsion Laboratory, NASA, n.d.). . Są to ciała, które mogą spowodować olbrzymie zniszczenia lub – w zależności od masy, rozmiaru i trajektorii potencjalnego zderzenia – doprowadzić do kolejnego wielkiego wymierania gatunków. Dla przykładu, prawdopodobieństwo zderzenia z asteroidą większą niż 10km średnicy w danych roku szacuje się na około 0.000001% (Center forNear Earth Object Studies, Jet Propulsion Laboratory, NASA, n.d.; Dymock, n.d.), co jako wartość bezwzględna jest niesłychanie nikłą szansą, jednak czy jako wysoce rozwinięta cywilizacja chcemy zagrać w tę loterię?
źródło: nasa.gov
Obrona planetarna
Istnieje grupa ludzi, którzy zawodowo zajmują się problemami zagrożenia z kosmosu, a dziedzinę nauki, która traktuje o wszelkich ich aspektach, nazywa się terminem zbiorowym “obrony planetarnej”. Poza prowadzeniem aktywności związanej z obserwacją, katalogowaniem i określaniem stopnia potencjalnego zagrożenia ze strony danych obiektów (np. PHA), naukowcy zajmujący się tą dziedziną opracowują technologie, które mogłyby umożliwić zmniejszenie ryzyka lub zredukowanie negatywnych efektów hipotetycznego uderzenia. Techniki obrony przed uderzeniem można podzielić na te posiadające natychmiastowe skutki oraz takie, których efekt końcowy przychodzi z opóźnieniem. Do technik o natychmiastowych rezultatach należą m.in. uderzenie kinetyczne oraz zastosowanie ładunku nuklearnego (Dymock, n.d.; Dearborn & Miller, 2015). Uderzenie kinetyczne polega na wykorzystaniu masywnego pojazdu kosmicznego i za jego pomocą zepchnięcie asteroidy z jej trajektorii na taką, która minie Ziemię w bezpiecznej odległości. Ładunek nuklearny może natomiast zostać użyty zarówno do zepchnięcia asteroidy z zagrażającego Ziemi kursu, jak i do rozbicia obiektu na wiele mniejszych, które częściowo mogłyby naszą planetę ominąć, a częściowo ulec spaleniu w atmosferze. Do drugiej kategorii należą takie techniki, jak laserowa ablacja materiału asteroidy, traktor grawitacyjny, umocowanie silnika rakietowego na powierzchni obiektu lub wykorzystanie ciśnienia promieniowania. Pierwsza z wymienionych technologii polega na wykorzystaniu skupionej wiązki promieniowania do stopniowego zmniejszania masy asteroidy, natomiast pozostałe trzy polegają na powolnej modyfikacji trajektorii obiektu za pomocą, kolejno, zastosowaniu masywnego pojazdu kosmicznego, by przez długi czas działać na asteroidę jego słabym polem grawitacyjnym, zepchnięciu asteroidy przy użycia silnika rakietowego lub wykorzystaniu technologii żagli słonecznych do wytworzenia znikomej, lecz oddziałującej przez długi okres siły. Wymienione techniki obrony planetarnej nie stanowią kompletnego spisu wszystkich rozpatrywanych możliwości poradzenia sobie z potencjalnym zagrożeniem, lecz nie jest celem tego tekstu dogłębna ich analiza. Żadna z wymienionych technologii nie jest na tyle dojrzała, byśmy mogli ją zastosować w razie pojawienia się zagrożenia (Delchambre et al., 2018; Dearborn & Miller, 2015), jednakże największe nadzieje budzi w środowisku naukowym możliwość zastosowania impaktora w scenariuszu uderzenia kinetycznego. To właśnie ta technologia jako pierwsza zostanie wkrótce zademonstrowana w małej skali przez łączoną misję dwóch agencji kosmicznych, NASA i ESA.
Misja AIDA
Misja AIDA (ang. Asteroid Impact and Deflection Assessment) składa się z dwóch segmentów: DART oraz Hera. DART jest impaktorem tworzonym przez NASA we współpracy z John Hopkins University, który zostanie wyniesiony na okołosłoneczną orbitę już jesienią tego roku, a we wrześniu 2022 dotrze do celu swojej podróży – układu podwójnego asteroid Didymos (Applied Physics Laboratory, John Hopkins University, n.d.). Pojazd uderzy w mniej masywne z ciał – w ten sposób względnie mały pęd DARTa będzie mógł spowodować obserwowalną zmianę w zachowaniu układu podwójnego, taką jak zamiana okresu obiegu wspólnego środka ciężkości lub zmianę rotacji mniejszego z ciał (Applied Physics Laboratory, John Hopkins University, n.d.). Konstruowana przez ESA Hera wyruszy w swoją podróż w 2024 roku i dotrze do Didymosa w 2027. Sonda nie zderzy się jednak z żadnym z ciał układu podwójnego, lecz wejdzie na orbitę Didymosa i przez zbada zarówno skutki zderzenia jednego z ciał z DARTem, jak i właściwości fizykochemiczne materiałów tworzących ten układ (Safety & Security, European Space Agency, n.d.-b,-a). Każda misja na asteroidę lub inne małe obiekty jest niesłychanie skomplikowana ze względu na ogromne niepewności związane z trajektorią oraz lokalnym środowiskiem celu danej wyprawy. Planowanie misji DART jest natomiast o poziom trudności wyżej ze względu na precyzję obliczenia trajektorii wymaganą do efektywnego uderzenia jednej z asteroid oraz prędkość względną impaktora wobec układu, która w momencie zderzenia będzie wynosiła kilka kilometrów na sekundę. Te dwa czynniki razem czynią układ nawigacyjny DARTa największym wyzwaniem dla kontruktorów, od którego w pierwszej kolejności zależy sukces misji.
Daleko nam, jako cywilizacji, do przeprowadzania misji ratujących ludzkość rodem z “Armageddonu”. Jednakże żyjemy w tak interesującym czasie, że być może będziemy świadkami powstania technologii obronnych, które chroniłyby całą planetę. Miejmy jednak nadzieję, że nie będzie potrzeby z nich korzystać zbyt prędko.
