Samobójcza misja sondy DART. Rozbiła się o asteroidę. Czy to miało sens? Sprawdzamy

Kwadrans po północy 26 września (naszego czasu, za Atlantykiem był jeszcze poniedziałek), sonda Double Asteroid Redirection Test, w skrócie DART, uderzyła w powierzchnię asteroidy Dimorphos.

(Nazwa DART nawiązuje także do gry w dart, lotki – której celem jest trafianie niewielkimi lotkami w tarczę zawieszoną na ścianie.)

Wystrzelono ją dziesięć miesięcy temu, w ostatnich dniach listopada ubiegłego roku, tylko po to, by uderzyła w tę stosunkowo niewielką kosmiczną skałę i tak dokonała swojego kosmicznego żywota. Jej ostatnie minuty można obejrzeć na nagraniu wideo.

Zdjęcia pojawiły się wkrótce po tym, bo za sondą DART w bezpiecznej odległości, z trzyminutowym opóźnieniem, podążała inna sonda LICIACube.

Jaki sens ma takie zniszczenie sondy wartej około 330 milionów dolarów? Wbrew pozorom całkiem spory.

Misją sondy DART było sprawdzenie, czy uderzenie niewielkiej sondy wybije asteroidę z jej orbity. W teorii powinno. Choć masa sondy jest niewielka (około 610 kilogramów), a asteroidy Dimorphos wielka (około 5 miliardów kilogramów, czyli 5 milionów ton), przy zderzeniu liczy się iloczyn prędkości i masy.

To sprawi, że zbliży się do większej asteroidy Didymos, którą obiega. Okres obiegu Dimorphosa wokół większego towarzysza skróci się o 10 do 15 minut. Ale czy tak się stało, dowiemy się zapewne dopiero za kilka dni, czyli w początku października, gdy naukowcy przeanalizują dane.

Cykl „SOBOTA PRAWDĘ CI POWIE” to propozycja OKO.press na pierwszy dzień weekendu. Znajdziecie tu fact-checkingi (z OKO-wym fałszometrem) zarówno z polityki polskiej, jak i ze świata, bo nie tylko u nas politycy i polityczki kłamią, kręcą, konfabulują. Cofniemy się też w przeszłość, bo kłamstwo towarzyszyło całym dziejom. Będziemy rozbrajać mity i popularne złudzenia krążące po sieci i ludzkich umysłach. I pisać o błędach poznawczych, które sprawiają, że jesteśmy bezbronni wobec kłamstw. Tylko czy naprawdę jesteśmy? Nad tym też się zastanowimy.

W kosmosie nie brakuje asteroid, które mogą zagrozić ludzkości

Po co ten test niczym z katastroficznych filmów science-fiction? Bo to wcale nie jest nieprawdopodobny scenariusz.

W sierpniu 2021 roku naukowcy z Uniwersytetu Côte d’Azur (na zdjęciach ze Sloan Digital Sky Survey, dużego przeglądu obejmującego niemal jedną trzecią nieba), poszukiwali szybko poruszających się obiektów, którymi najczęściej są asteroidy lub komety.

Znaleźli aż pół miliona, dokładnie 506 200, nowych, dotąd nieznanych asteroid. "Spodziewaliśmy się może 30 lub 40 tysięcy więcej asteroid. Okazało się, że katalog spuchł do monstrualnych rozmiarów. Miało nam to zająć kilka tygodni pracy, a okazało się, że zajęło rok" – mówił tygodnikowi “New Scientist” Benoit Carry, jeden z autorów pracy.

Znikoma część z tej liczby zagraża Ziemi. Jednak każdego roku astronomowie odkrywają około 3 tysiące asteroid krążących w pobliżu naszej planety, a lista kosmicznych obiektów potencjalnie nam zagrażających ma już około 28 tysięcy. Ich katalog można przeglądać na stronie NASA.

DART był testem “kosmicznej broni”. Bo system ostrzegania jest od lat

W grudniu ubiegłego roku amerykańska agencja kosmiczna uruchomiła nowy system ostrzegania przed asteroidami. System Sentry II zbiera dane z obserwacji teleskopowych i na tej podstawie wylicza orbitę obiektu na stulecie naprzód. Jego poprzednik działał przez niemal 30 lat, ale miał wadę.

W 1888 roku polski inżynier Jan Jarkowski odkrył, że na ruch asteroidy powinno mieć wpływ Słońce. Wirujące planetoidy wypromieniowują więcej ciepła po południu niż rano. Wskutek tego obiekt wirujący zgodnie z kierunkiem swego ruchu po orbicie, nieznaczne zwiększa prędkość orbitalną i oddala się od Słońca (ciała wirujące w przeciwnym kierunku do swego biegu po orbicie tracą prędkość i zbliżają się do niego).

Choć ten efekt jest bardzo niewielki, ma znaczenie dla wyliczeń orbit takich ciał w skali dekad czy stulecia. System Sentry II go uwzględnia.

Poprzednik nie radził sobie też ze skomplikowanymi wyliczeniami dotyczącymi przelotów w pobliżu miejsc, w których przyciąganie planety może wpłynąć na orbitę asteroidy (tak zwanych okien grawitacyjnych). Astrofizycy musieli na komputerach wyliczać orbity sami. Sentry-II wykonuje już odpowiednie obliczenia automatycznie.

Również Europejska Agencja Kosmiczna śledzi “obiekty bliskie Ziemi” (near Earth objects, zwane w skrócie NEO). Monitoruje je powstałe w 2013 “Near-Earth Object Coordination Centre”.

Europa i USA mają więc agencje do ochrony planety. A USA od 2016 roku nawet stanowisko “oficera ochrony planetarnej” (planetary protection officer).

To nie są zabawy dla dużych chłopców, czyli dlaczego to naprawdę ważne

Oficer ochrony planety? Czy to naprawdę aż tak poważne?

Tak. Co prawda asteroida, która spadłaby na Ziemię, zapewne uderzyłaby w ocean lub niezamieszkany ląd (niespełna jeden procent powierzchni naszej planety jest zamieszkanych). Gdyby jednak uderzyła w miasto lub jego pobliże, skutki byłyby tragiczne.

Nie musiałaby zresztą nawet uderzać. Wystarczyłoby, gdyby wybuchła, tak jak się to stało 15 lutego 2013 roku nad rosyjskim Czelabińskiem. Energia eksplozji rozświetliła niebo, a fala uderzeniowa zniszczyła szyby w 7,5 tysiącu budynkach. Prawie półtora tysiąca osób zostało ranionych szklanymi odłamkami i potrzebowało pomocy lekarskiej. Hospitalizowano ponad sto, dwie w stanie ciężkim.

Naukowcy oszacowali, że czelabiński meteor miał średnicę około 20 metrów i wybuchł z mocą 400 do 500 kiloton (dla porównania bomba atomowa zrzucona na Hiroszimę w 1945 roku uwolniła energię 15 kiloton, czyli tysięcy ton trotylu).

Zniszczenia były jak na taką energię niewielkie, bo do eksplozji asteroidy doszło wysoko w atmosferze, około 30 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Nagrzane przez sprężanie powietrza skały nie wytrzymały naprężeń. Gdyby stało się to niżej, skutki byłyby znacznie bardziej dotkliwe.

Uderzenie asteroidy o średnicy kilkuset metrów do kilometra mogłoby już oznaczać spory kłopot dla całej ludzkiej cywilizacji. Wiele zależy od tego, gdzie by spadła. Najmniej dotkliwe skutki miałby upadek do oceanu, choć i wtedy miasta nad jego brzegami zniszczyłyby potężne fale tsunami.

Gdyby jednak asteroida spadła na ląd, wzbite przez nią drobiny pyłów (oraz sadzy z rozległych pożarów) przesłoniłyby słońce, a świat czekałaby “pouderzeniowa zima”, nazywana tak przez analogię do “zimy nuklearnej”.

Podobne zdarzenia miały już miejsce w przeszłości, o czym wiemy z wielu śladów zapisanych w skałach. O tym, że do zagłady dinozaurów (a ściślej wszystkich dinozaurów poza ptakami) przyczyniło się uderzenie kilometrowej asteroidy w Ziemię, wie niemal każdy. 66 milionów lat temu nieopodal wybrzeży Jukatanu spadła asteroida o średnicy około 10 kilometrów. Pozostawiła krater Chicxulub o średnicy 180 kilometrów i liczne ślady wyrzuconych w powietrze pyłów na całym globie.

Naukowcy nie są zgodni, czy rzeczywiście to ona była bezpośrednią przyczyną zagłady dinozaurów (są dowody, że ich wymieranie mogło zacząć się wcześniej), ale niewątpliwie przyczyniła się do ewolucyjnego sukcesu ssaków.

Próba generalna już była

Ciemności i ochłodzenie mogą też być skutkiem potężnych wybuchów wulkanicznych, bowiem i one wyrzucają do atmosfery olbrzymie ilości pyłów. Ostatnia tak silna erupcja wulkanu zdarzyła się w 1815 roku, gdy z wybuchł wulkan Tambora w ówczesnych Indochinach, dzisiejszej Indonezji.

Następny rok przyniósł ochłodzenie o 3–4 stopnie. To wystarczyło, aby zapisał się w historii jako „rok bez lata”. Europie przyniósł niezwykle malownicze, krwawe zachody słońca. I klęskę głodu, bo przymrozki ścinały uprawy nawet do czerwca. Historycy szacują, że śmiertelność tego roku była na kontynencie dwukrotnie wyższa niż zazwyczaj.

Brakło też i owsa dla koni, co skłoniło Karla Dreisa do wynalezienia przodka roweru - welocypedu. Choć Justus von Liebig był wtedy dzieckiem, to właśnie wspomnienie głodu sprawiło, że zajął się rolnictwem i chemią. 35 lat później opublikował pracę, która stała się podstawą chemii nawozów sztucznych.

Trudno wyobrazić sobie taki “rok bez lata” dzisiaj. Wówczas na Ziemi żył nieco ponad miliard ludzi, dziś ponad osiem. Zapasy żywności statystycznego kraju wystarczyłyby raptem na dwa miesiące. Nawet najzamożniejsze państwa nie mają zapasów na dłużej niż rok. (Naukowcy skrupulatnie wyliczyli to w badaniach dotyczących bezpieczeństwa żywnościowego świata na wypadek nuklearnej wojny.)

Cena trzystu milionów dolarów za zbadanie, czy można uniknąć zagłady ludzkości (lub nawet większości gatunków na Ziemi), nie jest więc chyba wygórowana.

Jeśli nie uderzenie, to opcja atomowa

Czy próba zmiany orbity asteroidy Dimorphos się powiodła, dowiemy się najwcześniej za kilka dni, w początkach października. Wtedy opadnie wzniesiony przez uderzenie pył, a naukowcy przeanalizują dane, jak zmieniła się częstotliwość z jaką widziany z Ziemi Didymosa przesłania Dimorphosa (i na odwrót).

Będzie to bacznie śledzić wiele teleskopów na całym świecie. By to zbadać jeszcze lepiej, za pięć lat (w 2027 roku) na miejsce dotrze też sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej, Hera.

Dlaczego naukowcy mają wątpliwości?

Jest wiele niewiadomych. Choćby to, że asteroidy wydają się skalnymi monolitami, ale nie wszystkie nimi są. W 2016 roku wystrzelono sondę OSIRIS-REx, której celem była asteroida Bennu. Liczy 490 metrów średnicy, a jej orbita przecina orbitę Ziemi, co może w przyszłości (acz dalekiej, najwcześniej w 2135 roku) oznaczać ryzyko kolizji.

Po lądowaniu sondy w 2020 roku okazało się, że Bennu wcale nie jest litą skałą, lecz zlepkiem skalnych okruchów. Uderzenie niedużej sondy w taką strukturę niewiele by dało.

Pozostaje jeszcze opcja atomowa. To motyw znany z filmu „Armageddon”. Gdy na kolizyjnym kursie z Ziemia znajduje się asteroida, dzielni astronauci odpalają w kosmosie ładunki jądrowe. Czy to zadziała? Powinno.

W 2021 roku badacze z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) rozważali scenariusz „late-time small-body disruption”, co można przetłumaczyć jako „zakłócenie trajektorii niewielkich obiektów w ostatniej chwili”. Pod tą nazwą kryje się właśnie odpalenie jądrowych ładunków, by asteroidę rozerwać na drobne kawałki.

"Gdy ma się dużo czasu, na przykład dekady, lepszym rozwiązaniem jest uderzenie w asteroidę" – uważa fizyk Patrick King z Johns Hopkins University, współautor pracy opublikowanej w “Acta Astronautica”.

DART pokaże, czy takie uderzenie to dobre rozwiązanie.