Astronomia, Satélite, Espaço

Asteróides que atravessam a Terra



Como podemos detectá-los, medi-los e desviá-los?

Por David K. Lynch,

Telescópio Pan-STARRS em construção em Maui. Imagem de Pan-STARRS. Usado com permissão.

Podemos fazer algo sobre um asteróide destinado a atingir a Terra? A resposta é sim, desde que seja pequena o suficiente e que tenhamos tempo suficiente para enviar uma espaçonave para desviá-la. Como veremos, quanto maior o tempo de aviso, maior o asteróide que conseguiremos gerenciar. Muitos dos aspectos da mitigação de impacto de asteróides foram resumidos no Spaceguard Report. Mais recentemente, a NASA também concluiu um estudo e está sendo usada pelo congresso para decidir quais medidas os EUA e outras nações podem e devem tomar.

Os astrônomos gastaram muito tempo tentando descobrir como salvar a Terra de um impacto de asteróide. Primeiro você precisa encontrar todos os asteróides, calcular suas órbitas e ver quais se aproximam perigosamente da Terra. Depois de conhecer a órbita, você pode descobrir quando ela atingirá. Isso informa quanto tempo de aviso você tem. E, finalmente, se você conseguir descobrir a massa do asteróide, poderá calcular o quão difícil é empurrá-lo para mudar sua órbita apenas o suficiente para perder a Terra. A noção de Hollywood de enviar uma bomba para "explodir" é irreal porque os veículos de lançamento atuais não podem carregar uma bomba grande o suficiente. Além disso, em vez de um corpo grande, você pode acabar com muitos pequenos fragmentos em direção à Terra.

Encontrando-os

Encontrar asteróides é relativamente fácil. O primeiro foi encontrado por Giuseppe Piazzi em 1801. Atualmente, vários observatórios se dedicam a encontrar asteróides e rastreá-los (Spacewatch, NEAT, Pan-STARRS, LONEOS e outros). Atualmente, cerca de 80% dos asteróides com mais de 1 km de diâmetro foram encontrados. Nenhum deles tem órbitas que os levariam a um alvo terrestre. Em 2004, foi descoberto um asteróide de 250 m de tamanho que deve passar perto da Terra em 13 de abril de 2029 (sexta-feira 13)! Chamada Apophis, a probabilidade de impacto do asteróide é de 1 em 45000 e espera-se que diminua à medida que a órbita for refinada nos próximos anos. O asteróide 1950 DA chegará muito perto da Terra em 2880. Em vista das incertezas em sua órbita, o impacto continua sendo uma possibilidade.

Quando se trata de impactos de asteróides, o tamanho é importante. Asteróides com menos de 10 metros de diâmetro são uma pequena ameaça, pois se quebram ou queimam nas atmosferas. Aqueles com mais de 5 km de diâmetro são grandes demais para fazermos alguma coisa. Essas são apenas estimativas porque é importante a massa, não o diâmetro. Alguns asteróides são "pilhas de entulho", coleções pouco consolidadas de corpos menores mantidos juntos pela fraca gravidade do asteróide. Outros são rochas duras e densas, como condritos e ferros. Mas, grosso modo, a faixa de tamanho que importa é entre 10 me 5000 metros de diâmetro. Então pense em termos de rochas entre o tamanho da sua casa e o Monte. Rushmore.

Se for encontrado um asteróide com o nome da Terra escrito, há muito a ser feito. As órbitas não são conhecidas com precisão infinita, sempre existem pequenas incertezas. Será que realmente atingirá a Terra ou passará com segurança por nós, com alguns milhares de quilômetros de sobra? (alguns milhares de quilômetros estão muito, muito próximos!) Enquanto alguns astrônomos trabalham para aumentar a precisão da órbita, outros tentam medir a massa do asteróide.

Imagem de um asteróide.

Medindo-os

Isso é complicado. Mesmo no maior telescópio, a maioria dos asteróides não passa de pontos de luz no céu noturno. Não podemos ver o tamanho e a estrutura reais, apenas a cor e o brilho. A partir destes e um palpite sobre a densidade do asteróide, podemos estimar a massa. Mas as incertezas são grandes demais para montar uma missão de deflexão confiável. Portanto, o próximo passo será enviar uma espaçonave ao asteróide para medir sua massa e outras propriedades como forma, densidade, composição, taxas de rotação e coesão. Pode ser um sobrevôo ou um veículo terrestre. Tal missão também forneceria informações de órbita extremamente precisas, porque a espaçonave poderia agir como um farol ou plantar um transponder de rádio no asteróide.

Desviar o asteróide é a parte mais difícil, embora a física seja bem simples. A idéia é empurrar o asteróide e mudar sua órbita em uma pequena quantidade. Normalmente atingia a Terra a cerca de 30 km / s, embora isso dependesse se viesse de lado, de frente ou por trás. Mas vamos dar 30 km / s como exemplo.

Conhecemos o raio da Terra: 6375 km. Se soubermos quanto tempo de aviso impactar - digamos 10 anos -, tudo o que precisamos fazer é acelerar ou diminuir o asteróide em 6375 km / 10 anos, ou cerca de 2 cm / s. Um asteróide de 1 km de diâmetro pesa cerca de 1,6 milhão de toneladas. Alterar sua velocidade em 2 cm / s requer mais de 3 megatons de energia.

A segurança depende de encontrar os asteróides o mais cedo possível. Obviamente, quanto mais tempo de aviso você tiver, mais fácil será fazer a alteração, porque você não precisa se esforçar tanto. Ou você pode atrasar o empurrão enquanto refina a órbita ou desenvolve a tecnologia. Como alternativa, um curto período de aviso significa que você precisa se ocupar e se esforçar o máximo possível. O alerta precoce é a melhor abordagem. Como diz o ditado, "Um ponto no tempo economiza nove".

Os cometas são o curinga do jogo de impacto terrestre. Eles geralmente são descobertos apenas alguns meses antes de se aproximarem do sistema solar interno. Com diâmetros de alguns quilômetros e velocidades de até 72 km / s, eles representam uma ameaça potencialmente incontrolável. Com menos de alguns anos de aviso, provavelmente não haveria tempo suficiente para montar uma missão de deflexão.

MISSÃO PROFUNDA DE IMPACTO DA NASA:
A sonda foi intencionalmente colidida com o núcleo do cometa Tempel 1 a cerca de 10 km / s. Esse foi o resultado. 4 de julho de 2005. Imagem da NASA.

Desviando-os

Existem várias maneiras de desviar asteróides, embora nenhuma tenha sido tentada. As abordagens se enquadram em duas categorias - defletores impulsivos que cutucam o asteróide instantaneamente ou em poucos segundos e defletores de "impulso lento" que aplicam uma força fraca ao asteróide por muitos anos.

Defletores impulsivos vêm em duas variedades: bombas e balas. Ambos estão dentro das atuais capacidades tecnológicas. Ao explodir uma bomba no asteróide ou próximo a ele, o material é expelido da superfície. O asteróide recua na direção oposta. Uma vez que a massa do asteróide é conhecida, é fácil descobrir o tamanho de uma bomba a ser usada. Os maiores dispositivos explosivos que temos são bombas nucleares. Eles são os meios mais energéticos e confiáveis ​​para fornecer energia e, portanto, a deflexão nuclear é a abordagem preferida. As bombas nucleares são centenas de milhares de vezes mais fortes que a próxima melhor abordagem; balas.

A abordagem “bala” também é simples. Um projétil de alta velocidade é colidido com o asteróide. Atualmente, temos a tecnologia para enviar uma bala pesando algumas toneladas para um asteróide. Se a velocidade fosse alta o suficiente, essa abordagem poderia produzir empurrões várias vezes maiores do que o que resultaria apenas do impacto, porque o material seria expelido do asteróide da mesma maneira que uma bomba. De fato, a abordagem da bala - “deflexão cinética” como é chamada - foi realmente tentada de maneira indireta. Em 2005, a sonda Deep Impact da NASA foi intencionalmente manobrada no caminho do cometa Tempel 1. O objetivo era perfurar um buraco no cometa e ver o que saiu. E funcionou. Embora a mudança na velocidade do cometa tenha sido pequena demais para ser medida, a técnica provou que podemos rastrear e atingir com sucesso um asteróide.

Empurradores lentos são amplamente conceituais neste momento. Eles incluem: motores de íons, tratores de gravidade e drivers de massa. A idéia é transportar o dispositivo para o asteróide, aterrissar e anexar a ele e, em seguida, empurrar ou puxar continuamente por muitos anos. Motores de íons e drivers de massa disparam material a alta velocidade da superfície. Como antes, o asteróide recua. Um trator de gravidade é uma massa controlada que se destaca do asteróide usando algo como um propulsor de íons. A massa do trator puxa o asteróide usando sua própria gravidade. A vantagem de todos os empurradores lentos é que, à medida que o asteróide é movido, sua localização e velocidade podem ser monitoradas continuamente e, portanto, podem ser feitas correções, se necessário.

Motor de íons anexado à superfície de um asteróide.
Imagem da NASA com edições ilustrativas.

Anexar algo a um asteróide é difícil porque a gravidade é extremamente fraca e as propriedades da superfície podem não ser conhecidas. Como você conectaria uma máquina a uma pilha de areia? A maioria dos asteróides gira e, assim, o empurrador girava e raramente é apontado na direção certa. Também teria que girar com o asteróide e isso exige energia, muito. Embora o trator de gravidade não sofra essas desvantagens, ele precisa de uma fonte constante de energia. Todos esses dispositivos são complicados. Eles devem ser alimentados, controlados e fabricados para operar remotamente no espaço continuamente por muitos anos, uma tarefa muito alta.

Demonstramos que os motores de íons podem funcionar por pelo menos alguns anos no espaço, mas até agora os motores de íons não têm força suficiente para desviar um asteróide ameaçador, a menos que haja um tempo de aviso extraordinariamente longo. O lado negativo dos longos tempos de alerta é que as incertezas na órbita do asteróide tornam impossível ter certeza de que atingirá a Terra. Existem alguns conceitos distantes de push lento: pintar o asteróide branco e deixar a luz solar exercer pressão de radiação; colocar um laser em órbita e zapping muitas vezes; empurrando um asteróide menor perto o suficiente para desviá-lo gravitacionalmente. Quando os astrônomos executam os números, no entanto, as idéias ficam aquém de qualquer sistema prático.

Os astrônomos não são as únicas pessoas preocupadas com os impactos dos asteróides. Políticos, organizações de resposta a emergências e as Nações Unidas estão preocupados. Se tivermos que desviar um asteróide, quem pagará por ele? Quem realmente lançará a espaçonave? Se as bombas nucleares são a maneira mais segura de desviar o asteróide, precisamos manter as bombas nucleares à mão? Outras nações confiarão nos EUA, Israel, Rússia ou Índia para colocar armas nucleares no espaço, mesmo para uma missão humanitária? E se o asteróide estiver indo para Genebra e só tivermos meios para mudar o local do impacto em 1000 km. Qual direção escolhemos e quem decide? Podemos ter certeza de realizar uma mudança precisa com tecnologias de deflexão não testadas?

Se o impacto do asteróide é inevitável, o que fazemos? Se sabemos onde isso vai acontecer, evacuamos as pessoas da área? Até onde os movemos? Se os detritos de impacto permanecerem na atmosfera, poderá ocorrer um resfriamento global. Quem é responsável pelo suprimento mundial de alimentos? Se ele atingir o oceano, qual será o tamanho do tsunami? Como podemos ter certeza de que a devastação que prevemos é correta ou que não negligenciamos algo? Talvez o mais preocupante de todos, os impactos de asteróides sejam um novo tipo de desastre: como nos preparamos para a destruição (digamos) do leste dos EUA quando temos 20 anos de aviso?

Essas e outras questões estão sendo discutidas hoje em reuniões científicas em todo o mundo. Felizmente, as chances de um pequeno asteróide atingir a Terra em um futuro próximo são muito pequenas.

Saber mais: Asteróides próximos da Terra: O que são e de onde vêm?

David K. Lynch, PhD, é um astrônomo e cientista planetário que vive em Topanga, CA. Quando não anda pela falha de San Andreas ou usa os grandes telescópios de Mauna Kea, ele toca violino, coleciona cascavéis, dá palestras públicas sobre arco-íris e escreve livros (Colour and Light in Nature, Cambridge University Press) e ensaios. O último livro do Dr. Lynch é o Guia de Campo para a Falha de San Andreas. O livro contém doze viagens de um dia por diferentes partes da falha e inclui registros de estradas por milha e milhas e coordenadas GPS para centenas de recursos de falhas. Por acaso, a casa de Dave foi destruída em 1994 pelo terremoto de magnitude 6,7 Northridge.