Asteroides

Si bien todas las misiones basadas en el estudio de los asteroides tienen como uno de sus principales objetivos el conocimiento en profuncidad de estos (composición, movimientos, formas, etc.) para la eventual elaboración de un plan ante el posible impacto de uno de ellos contra la Tierra, esta sección se circunscribe a aquellas misiones que se diseñan con el fin de probar mecanismos de evitación de la aproximación y posible impacto de los mismos contra nuestro planeta.

La Agencia Espacial Europea estudió una propuesta del año 2002 en la que se planteaba una misión que, no solo recopilaría conocimientos sobre un determinado objeto, sino que también demostraría la capacidad de modificar la trayectoria de un asteroide de una manera medible. Era Don Quijote, una misión precursora de deflexión (en términos físicos) de NEO (objetos cercanos a la Tierra). El nombre de la misión y las naves se basaba en la conocida novela de Cervantes y, concretamente, en el pasaje de la embestida del hidalgo a los molinos de viento.

La misión estaba pensada para integrar dos naves espaciales: la primera nave espacial, Sancho, tenía la intención de llegar al asteroide y orbitarlo durante varios meses, estudiándolo. Después de unos meses, la segunda nave espacial, Hidalgo, se habría precipitado a una velocidad de 10 km/s hacia un asteroide de unos 500 m de diámetro. Sancho, que se habría retirado a una distancia segura mientras Hidalgo golpeaba el asteroide, habría regresado a su órbita cercana para comprobar los cambios acaecidos en la forma, estructura, órbita y rotación del cuerpo celeste. Finalmente Sancho lanzaría un pequeño módulo de aterrizaje sobre el crater creado para investigar la superficie.

Los asteroides preseleccionados para esta misión fueron (2003) SM84 y (99942) Apofis y la fecha de lanzamiento marcada en el año 2015. Sin embargo no pasó los siguientes evaluaciones, quedando suspendida. Sin embargo la idea del proyecto evolucionó a la misión AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment —«evaluación de impacto y desviación de asteroide»—), una misión conjunta ESA-NASA para la desviación por impacto de un asteroide y estudio de los resultados. En el proyecyo inicial, la mision constaba de dos naves, el gran impactador DART y una europea llamada AIM (Asteroid Impact Mission, —«misión de impacto con asteroide»—). La nave AIM, cuyo lanzamiento estaba programado para octubre de 2020, tenía como objetivo la observación inmediata del impacto, pero por problemas financieros de Alemania la ESA optó por cancelar la nave AIM en 2016, sustituyéndola por una sonda más pequeña llamada Hera¹.

A pesar de todo, la NASA continuó con la planificación de su misión DART (Double Asteroid Redirection Test, —«test de redirección de asteroide doble»—, aunque el término formado por estas iniciales (dart) significa, además, «dardo», en español). Se escogío el asteriode doble (65803) Didymos, un NEA (asteroide cercano a la Tierra) compuesto por Didymos (780 metros) y Dimorphos (160 metros), que orbita a Didymos. Se buscó un sistema binario para poder cuantificar el esperado cambio de periodo, que con un asteroide simple no hubiese sido posible medir.

Este asteroide doble no representa una amenaza real para el planeta, pero fue elegido ya que es un binario eclipsante visto desde la Tierra (el paso de Dimorphos por delante y por detrás de Didymos al orbitarlo es visible desde la Tierra), y gracias a ello los telescopios terrestres pueden medir la variación regular del brillo del sistema Didymos combinado para determinar la órbita de Dimorphos y sus modificaciones tra sel impacto. El tamaño de esta luna satelital favorecía las espectativas de la misión al tener un tamaño suficientemente pequeño para poder moverla con una nave espacial pero no demasiado como para que se destrozase.

Además su relativo acercamiento a la Tierra (unos 11 millones de kilómetros en octubre de 2022), facilitaría la misión y el estudio de los resultados desde los telescopios terrestres.

La intención principal consistía en un impacto dinámico, sin cargas explosivas, para lograr alterar el movimiento del asteroide por la simple transferencia de energía de la colisión (es lo denominado deplexión cinética por impacto). Si se buscase destruir un asteroide peligroso podría suceder que algunos de sus restos acabasen chocando con la Tierra, mientra que si lo desviamos evitaremos el impacto a la vez que podemos seguir monitorizando su trayectoria.

La misión, primera a gran escala del mundo en probar la tecnología para defender la Tierra contra posibles peligros de asteroides o cometas, se lanzó el miércoles 24 de noviembre de 2021 a las 07:21 (hora peninsular) en un cohete SpaceX Falcon 9 desde el Space Launch Complex 4 (SLC-4), en su plataformea este, de la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg, California, EE. UU.

La nave, del tamaño de una máquina expendedora y 610 kg de masa, utilizó propulsores de hidracina para la propulsión y el despliegue de sus paneles solares. Su velocidad alcanzó los 22.500 km/h.

La nave solo tenía un instrumento a bordo: una cámara DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation —«Cámara de asteroides y reconocimiento de Didymos para navegación óptica»—), una cámara basado en el Generador de Imágenes de Reconocimiento de Largo Alcance (Long Range Reconnaissance Imager, LORRI) montado en la nave espacial New Horizons. La función de DRACO era enviar imágenes al sistema de navegación autónomo de DART para dirigirla directamente al asteroide.

Dos meses antes del impacto, el 27 de julio de 2022, la cámara DRACO detectó el sistema Didymos a unos 32 millones de kilómetros de distancia y precisó su trayectoria.

Cuatro horas antes del impacto, a unos 90.000 km de distancia, DART comenzó a operar con total autonomía gracias al nvedoso sistema SMART Nav, capaz de interpretar las imágenes de DRACO para identifcar al asteroide y tomar las decisiones necesarias para dirigirse hacia este. Hora y media antes de la colisión, a 38.000 km de Dimorphos, se estableció la trayectoria final. Dimorphos se hizo visible para DRACO a 24.000 km de distancia. Solo 4 minuots antes del impacto se llevó a cabo la última corrección de la trayectoria y se apagaron los propulsores para poder obtener unas imágenes suficientemente nítidas.

Tras un viaje de más de 640 millones de kilómetros, DART impacto contra la superficie de Dimorphos el 27 de septiembre de 2022 a la 01:14 (fecha y hora peninsulares), a una velocidad de 6,1 km/s (más de seis veces mayor a la de una bala de fusil). Precisamente fue esta altísima velocidad de 22.000 km/h de DART (nave de unos 570 kg en el momento del impacto) en choque casi frontal con Dimorphos (de 5 millones de toneladas) la que provocó una energía cinética de unos 12 gigajulios² (equivalente, aproximadamente, a 3 toneladas de TNT). Esta energía es suficiente para modificar, de forma detectable, la órbita del asteroide.

Además hay que tener en cuenta que el golpe provoca una salida del cráter de impacto de una cantidad de materia equivalente entre 10 y 100 veces la de la nave, y este material expulsado proporciona una fuerza adicional. Sin embargo en contra está el tipo de material del asteroide: uno demasiado duro o uno muy blando absorberían gran parte del momento cinético, limitando, además la cantidad de masa eyectada.

La NASA consideraba la prueba exitosa si DART era capaz de acortar la órbita de Dimorphos alrededor de Didymos, que era de 11 horas y 55 minutos, en al menos 73 segundos, pero los resultados superaron con creces las expectativas: el impacto acortó la órbita a 11 horas 23 minutos, lo que supuso unos impresonantes 32 minutos (±2 minutos). Todo un éxito de la misión. La confirmación de los resultados se publicó en la web de la NASA el 11 de octubre de 2022 tras el análisis de los datos obtenidos en las dos semanas previas.

Esta alteración se convirtió en la primera vez que la humanidad cambia deliberadamente el movimiento de un objeto celeste y la primera demostración a gran escala de la tecnología de desviación de asteroides. Con esta misión parece toma peso la idea de que estrellar intencionalmente una nave espacial contra un asteroide es una forma efectiva de cambiar su curso, en caso de que se descubra un asteroide que amenaza la Tierra en el futuro.

Según explicó Nancy Chabot, una de las principales investigadoras que trabajan en la nave DART, aunque el empujón que ha dado a la luna sólo cambiará ligeramente su posición, con el tiempo se producirá un cambio importante y matizó que «si se va a hacer esto para la defensa planetaria, habría que hacerlo con cinco, 10, 15, 20 años de antelación para que esta técnica funcione».

En la misión DART la idea era que el impacto no solo fuese seguido por los telescopios terrestres o espaciales (Hubble o Webb), por ello se incorporó un pequeño satélite cúbico construido por la Agencia Espacial Italiana (ASI) que fue desprendida de Dart el 11 de septiembre de 2022, 15 días antes del impacto, y se mantuvo en la zona para enviarnos imágenes panorámicas del proceso. A este cubesat se le dio el nombre de LICIACube (Light Italian cubesat for Imaging of Asteroids, «cubesat italiano ligero para imágenes de asteroides»). Este nanosatélite estaba diseñado para captar imágenes de los materiales que se desprendan tras el impacto, además de ofrecer imágenes de la cara no visible del asteroide.

LICIACube está equipada con dos cámaras ópticas llamadas LUKE (LICIACube Unit Key Explorer —«explorador de claves de la unidad LICIACube»—) y LEIA (LICIACube Explorer Imaging for Asteroid —«explorador de imágenes de LICIACube para asteroide»—), en clara alusión a los hermanos de ficción de La Guerra de las Galaxias.

Después del sobrevuelo y de estar algunas semanas enviando los datos a la Tierra, esta mini-sonda italiana podría destinarse, en función de su estado y de la cantidad de propulsor remanente, a visitar otro asteroide en 2023 o 2024.

En todo caso, para poder tener un estudio lo más completo posible para determinar la eficacia de esta estrategia en la defensa planetaria habrá que esperar hasta otoño de 2026 (según las actuales previsiones) para que la nave Hera de la ESA llegue al asteroide doble. El lanzamiento se llevó a cabo el 7 de octubre a las 16:52, hora peninsular, con un Falcon 9 de SpaceX desde Cabo Cañaveral (Florida, EE. UU., desplegándose sus paneles solares una hora después.

En su camino hacia el sistema asteroidal pasará por Marte en marzo de 2025 para recibir un impulso gravitacional. Durante la maniobra, Hera pasará cerca de la luna marciana Deimos y probará los instrumentos científicos a bordo y su cámara principal.

Una vez alcance Dimorphos, efectuará varios sobrevuelos para ir tomando proximidad hasta llegar a acercarse a 1 km de la superficie delasteroide. Además de recopilar datos durante 6 meses, al menos, la nave desplegará dos cubesats europeos (Juventas y Milani³) que intentarán aterrizar en Dimorphos. Incluso La propia Hera podría aterrizar en Didymos. En definitiva, las tres naves espaciales, conocidas colectivamente como la misión Hera, realizarán un estudio detallado posterior al impacto del asteroide objetivo, Dimorphos, la pequeña luna de Didymos.

Esta misión, la primera a un asteroide binario, nos dará información sobre la masa, propiedades de superficie y forma del cráter que dejó la misión DART, que no son visibles desde la Tierra. Según palabras de Michael Küppers, científico del proyecto Hera, «el análisis de los datos aportados por Hera dará una buena estimación de la transferencia de impulso del impacto, y por lo tanto su eficiencia como técnica de desviación. De esta manera comprenderemos mejor si esta técnica se puede usar incluso para asteroides más grandes, lo que nos dará la certeza de que podríamos proteger nuestro planeta de impactos si fuese necesario».

Hera, con un peso de 350 kg en seco y 1.081 kg en el lanzamiento, fue aprobada en 2019. Su tamaño (plegada) es de 1,6 m aproximadamente por lado, siendo el área de sus paneles solares 8,7 m² en dos alas, que le darán impulso junto con un sistema de propulsión de hidracina. La sonda transporta 12 cargas útiles además de los dos cubesats.

Como se ha comentado anteriormente, además de la nave principal, se incorporan dos cubesats, llamados Juventas y Milani. Es la primera vez que viajan cubesats a bordo de una nave espacial de la ESA. Son del tamaño de una caja de zapatos y se liberarán de la nave principal en las proximidades de Dimorphos.

Juventas (inicialmente bautizado APEX, Asteroid Prospection Explorer —«explorador de prospección de asteroides»—) aloja un radar monoestático de apertura sintética (JuRa), que proporcionará el primer sondeo directo del subsuelo y las estructuras internas de un asteroide, y medirá, con su gravímetro GRASS (Gravimeter for the Investigation of Small Solar System Bodies —«gravímetro para la investigación de pequeños cuerpos del sistema solar»—), los campos de gravedad de ambos asteroides.

Además realizará mediciones científicas de radio y, al final de su misión, de un mes, aterrizará en Dimorphos y sus acelerómetros medirán las propiedades de rebote al aterrizar, lo que brindará información valiosa sobre la respuesta mecánica de la superficie del asteroide en su entorno de gravedad extremadamente baja.

Mientras, Milani tiene como objetivos mapear la composición global de los asteroides Didymos, caracterizar sus superficies y las nubes de polvo alrededor de ellos, además de evaluar los efectos del impacto de DART respaldar la determinación del campo de gravedad. Para ello porta un analizador de termogravimetro volatil in situ (VISTA, Volatile In-Situ Thermogravimetre Analyser) y un generador de imágenes hiperespectrales en miniatura (ASPECT). Con ellos realizará mediciones espectrales y de detección del polvo generado en el impacto con DART.

La ESA, y concretamente su programa de Seguridad Espacial, ha aprobado su próxima misión candidata de defensa planetaria: RAMSES (Rapid Apophis Mission for Security and Safety, «misión rápida Apofis para la seguridad espacial»). Si se aprueba por el Consejo Ministerial de la ESA (en 2025), la nave se lanzará en abril de 2028 y llegará al asteroide (99942) Apofis en febrero de 2029, acompañándolo mientras se acerca a la tierra. El máximo acercamiento del asteroide a nuestro planeta será muy estrecho (menos de 32.000 km), aumque sin riesgo de colisión, y se producirá el 13 de abril de 2029.

RAMSES observaría cómo se deforma el asteroide y cambia por la gravedad de nuestro planeta. Estos datos darán mucha información a los científicos, no solo sobre la respuesta de un asteroide a las fuerzas externas, sino sobre su composición, estructura interior, cohesión, masa, densidad y porosidad, propiedades todas fundamentales para evaluar la mejor manera de evitar que un asteroide peligroso colisione con la Tierra.

Como segundo objetivo, el estudio de Apofis permitirá recabar más conocimientos sobre la formación y evolución del sistema solar.

La misión extendida de la NASA, OSIRIS-APEX (ver «Sobrevuelos siglo XXI» de este capítulo), llegará al citado asteroide un mes después del sobrevuelo del astro sobre nuestro planeta, como consecuencia de los límites de la mecánica orbital. Ambas misiones serán cruciales para estudiar el comprotamiento del asteroide y la plamnificación de métodos de defensa planetaria para un eventual riesgo por impacto en el futuro.

También está previsto, dentro del citado programa de seguridad europeo, el lanzamiento en 2029 del Comet Interceptor (descrito en el apartado «Misiones futuras» del capitulo «Cometas», así como la misión M-Argo, cuyo lanzamiento se prevé para mediados o finales de esta década. M-Argo (Miniaturised Asteroid Remote Geophysical Observer, «observador geofísico remoto de asteroides en miniatura»).

M-Argo será la nave espacial más pequeña (tan solo 36,5 cm de ancho en su lado más largo) que lleve a cabo su propia misión independiente en el espacio interplanetario. Viajará durante tres años hasta alcanzar un pequeño asteroide que se elegirá cerca de la fecha del lanzamiento de una selección final de cinco objetivos, pequeños asteroides cercanos a la Tierra de menos de 100 m de diámetro. Nunca antes se han visitado asteroides tan pequeños y se desconocenn muchas de sus propiedades físicas, por lo que M-Argo ayudará a traer luz sobre ese tipo de cuerpos, además de identificar cualquier recurso in situ presente para una futura extracción.

En el marco de la cooperación internacional para la Defensa Planetaria, China anunció el lanzamiento de una misión de desviación de NEA (el nombre oficial se determinará, seguramente, por un concurso mundial). Esta misión consisitirá en dos naves espaciales rumbo al asteroide 2015 XF261 (de unos 50 m de diámetro), un impactador y un orbitador. El primero chocará contra el NEA en abril de 2029 (el mismo mes en que Apofis haga su máxima aproximación a nuestro planeta), que estará a 6,8 millones de kilómetros de la Tierra; en ese momento la nave llevará una velocidad de unos 10 km/s.

El orbitador sobrevolará Venus de camino al asteroide, al que llegará unos tres meses antes del impacto. Está equipado con varios intrumentos que incluyen espectrómetros y láseres detectores 3D, cámara de color de medio campo, radáres y analizadores de partículas de polvo. Con ellos llevarán a cabo una fase de observación mientras la sonda orbita el asteroide los meses previos al impacto. Tras este, la nave investigará in situ sus efectos durante un periodo de 6 a 12 meses, esto es, la variación de la trayectoria de 2015 XF así como el cráter de impacto así como los materiales eyectados del golpe. Es, por tanto, una misión análoga y complementaria a la misión DART-HERA.

Ambas naves se lanzarían juntas en un Long March 3B en 2027. Las fechas de lanzamiento y del resto de la misión están sin confirmar oficialmente.