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Tercer Milenio

Defensa planetaria: la estrategia del empujón si un astro nos amenaza

La defensa planetaria tiene dos patas: vigilar y actuar. En septiembre, la misión DART de la NASA realizó el primer intento de desviar de su trayectoria un asteroide, lanzándole un proyectil a elevada velocidad. Prueba superada. Parece que la Tierra podría defenderse del impacto catastrófico contra un cuerpo menor del Sistema Solar. Pero antes hay que descubrirlos, para lo cual numerosos proyectos observan el cielo cada noche.

Recreación artística de la misión DART frente a los asteroides Dimorphos y Dydimos.
Recreación artística de la misión DART frente a los asteroides Dimorphos y Dydimos.
NASA / Johns Hopkins APL / Steve Gribben

El pasado 26 de septiembre la misión DART de la NASA lanzó un proyectil de 600 kg contra el vecino asteroide Dimorphos, colisionando contra él a una velocidad cercana a los 24.000 km/h. El motivo de tamaña violencia era probar la tecnología necesaria para desviar un asteroide que, en un futuro, pudiera estar en rumbo de colisión contra la Tierra. El significado del acrónimo DART, Double Asteroid Redirection Test, indica una particularidad de esta misión: Dimorphos forma parte de un asteroide doble; este pequeño astro de 170 metros de diámetro orbita alrededor de un asteroide más grande (y cien veces más pesado) llamado Dydimos, del cual es satélite.

¿Pero por qué usar un asteroide doble? Primero, porque sabiendo la distancia entre ambos cuerpos y cuánto tardan en girar uno alrededor del otro, podemos medir con notable precisión la masa del asteroide, que es un parámetro importante a tener en cuenta en los cálculos. Y segundo, porque también permite medir con sencillez el resultado del choque: la trayectoria del proyectil se diseñó para acercar Dimorphos hacia Dydimos, lo que reducirá el periodo de giro del primero alrededor del segundo. Midiendo en cuánto ha disminuido este periodo se puede estudiar, con notable sensibilidad, la eficacia de la colisión. Una misión anterior, la Deep Impact, ya envió en 2005 otro proyectil contra el cometa Tempel 1, un astro 10.000 veces más masivo que Dimorphos. En aquel caso no logró (ni se pretendía) desviar el cometa, ya que la enorme diferencia de masas entre el proyectil y el cometa no hacía esperable que hubiera una variación en la trayectoria, pero permitió probar la tecnología, que ahora se ha usado por segunda vez.

Afortunadamente los grandes impactores como el cometa Tempel 1, con capacidad de producir grandes extinciones masivas, están bien controlados por los programas de observación de cuerpos menores del Sistema Solar y no hay ninguno que pueda chocar con la Tierra en los próximos 200 años. El problema son los cuerpos pequeños de pocos cientos de metros, como Dimorphos, con órbitas que, de tanto en tanto, los acercan peligrosamente a la Tierra. No conocemos ni la tercera parte de esta población de objetos, estimada en varias decenas de miles, que podrían crear un grave daño a escala regional. Por poner un ejemplo, el choque de Dimorphos contra Zaragoza volatizaría por completo esta ciudad y devastaría a su alrededor un área similar a la de su provincia.

Por ello, buena parte de los observatorios de todo el mundo incluyen entre sus tareas la detección y seguimiento de los llamados NEA (acrónimo de Near Earth Asteroids). Estos esfuerzos se concentran en la gran base de datos del Minor Planet Center, perteneciente al Observatorio Astrofísico Smithsoniano, donde se recopilan todos los asteroides y cometas descubiertos, así como sus órbitas y características. Existen además programas especializados que cuentan con telescopios e instrumentación dedicados exclusivamente a esta tarea. Todo este conjunto de proyectos hace que el ritmo de nuevos objetos descubiertos se acelere de año en año. Si en el año 2000 no llegábamos a los 500 anuales, en torno al 2010 ya eran 1.000 al año y en la actualidad rondan los 3.000 nuevos cuerpos menores descubiertos anualmente.

Pero descubrir un objeto que se dirija a la Tierra y evitarlo no es lo mismo. Para esto último es vital la detección temprana del objeto. Primero porque cuanto antes se le dé el empujón al astro que nos amenaza, más eficaz será. Y segundo, por una cuestión de plazos para diseñar una misión espacial que lo intercepte: hay que definir la potencia del cohete, que dependerá de la distancia al objeto; cuál será la ruta más adecuada para llegar y que el empujón sea efectivo; de cuánta intensidad deberá ser este, que dependerá de la masa del astro. Y luego construirlo todo, enviarlo y que llegue. Hablamos de plazos de, como mínimo, diez años.

Última imagen completa de la superficie de Dimorphos tomada por la misión DART dos segundos antes del impacto.
Última imagen completa de la superficie de Dimorphos tomada por la misión DART dos segundos antes del impacto.
NASA / Johns Hopkins APL

De momento ya sabemos que el resultado de la misión DART ha sido satisfactorio. Según NASA, más de lo esperado: las últimas mediciones indican que el periodo orbital de Dimorphos ha disminuido en ¡32 minutos! Por primera vez se ha conseguido cambiar el rumbo de un asteroide. A tenor de estos resultados, parece que sí que podremos contar con una defensa espacial efectiva.

Tocando asteroides y cometas

Dar en un objeto tan pequeño y que se mueve tan deprisa como un asteroide no es fácil. En cuerpos grandes como un planeta, una vez la nave llega allí la gravedad ayuda a realizar el encuentro. Pero asteroides y cometas tienen una bajísima gravedad que no lo pone fácil. Hace falta una navegación muy fina para ponerse a la par del astro, igualar velocidades y realizar el contacto. Todo ello con una latencia de las comunicaciones incluso de horas debido a la distancia. Con todo, ya son varias las misiones que han logrado tocar este tipo de cuerpos.

La primera en aterrizar sobre un asteroide fue la misión NEAR Shoemaker de NASA, que en 1996 se posaba suavemente sobre el asteroide 433-Eros, enviando desde su superficie datos sobre la composición del suelo, y demostrando así que este tipo de encuentros especialmente dificultosos era no obstante posible.

El primer retorno de muestras tuvo lugar en 1999, con la misión Stardust, también de NASA. Aunque en este caso no hubo aterrizaje, sino que la nave se puso al pairo en la cola del cometa Wild 2, capturando partículas de la cola y trayéndolas posteriormente a la Tierra.

Por su parte, el primer ‘disparo’ contra un cuerpo menor tuvo que esperar a 2005, de nuevo otra sonda de la NASA con el cinematográfico nombre de Deep Impact. Esta nave lanzó un proyectil de 370 kg que chocó contra el cometa Tempel 1 a una velocidad de 37.000 km/h, creando un cráter de 100 m de diámetro y levantando una inmensa nube de escombros. En este caso la intención no era desviar el cometa (no lo hizo; se comparó esta colisión a un mosquito chocando contra un Boeing 767), sino estudiar la composición química de su interior.

Pese a estos éxitos, tampoco ha habido muchos más contactos con cuerpos menores del Sistema Solar. Solo otros cuatro, aparte de la reciente misión DART:

En 2005 la sonda japonesa Hayabusa aterrizaba sobre el asteroide 25143-Itokawa tras un viaje de dos años, tomando muestras que traería a la Tierra cinco años después. El éxito de la misión propició la construcción de la más ambiciosa Hayabusa 2, que en 2018 aterrizaba en otro asteroide, el 162173-Ryugu. Además de enviar muestras a la Tierra, Hayabusa 2 detonó un explosivo en su superficie para estudiar el interior y desplegó dos pequeños ‘rovers’ saltadores (la baja gravedad del asteroide vuelve inútiles las ruedas) que recorrieron la superficie del asteroide durante un par de días tomando imágenes.

Ese mismo año, la misión Osiris-Rex de NASA llegaba al asteroide 101955-Bennu. Tras un lento aterrizaje de ¡dos años! tomaba muestras de su superficie y las mandaba hacia la Tierra, donde llegarán el próximo 2023.

Europa también puso el pie en otro cuerpo menor del Sistema Solar: en 2014 la sonda Rosetta de la Agencia Espacial Europea llegaba al cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko después de casi once años de viaje tras su lanzamiento. La idea era observar el cometa cuando aún estaba muy lejos del Sol e inactivo, acompañándolo según se acercaba al Sol y comenzaba a desarrollar su cola. La sonda desplegó también un pequeño aterrizador, Philae, que tuvo un accidentado aterrizaje y acabó en una profunda grieta. Con todo, obtuvo la primera imagen de la superficie de un cometa.

Uno de los dos telescopios del programa de vigilancia del cielo Pan-STARRS, en Hawái.
Uno de los dos telescopios del programa de vigilancia del cielo Pan-STARRS, en Hawái.
Robert Ratkowski (IfA)

Buscando al enemigo

Varios programas se dedican a buscar astros que puedan impactar con la Tierra. Entre los más exitosos está LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research) del MIT, activo desde 1996. Con tres telescopios dedicados a encontrar asteroides, ha descubierto cerca de 230.000 nuevos objetos, de los cuales en torno a 6.000 tienen órbitas cercanas a la Tierra: esto supone la cuarta parte de los NEA (Near-Earth Asteroids) actualmente conocidos.

Otro gran cazador de asteroides es el Catalina Sky Survey (CSS), en Arizona, también con tres telescopios dedicados a buscar asteroides peligrosos. Comenzó en 1999, y en 2005 sobrepasó a Linear en descubrimientos. En la actualidad el CSS ha encontrado cerca de 12.000 objetos con órbitas cercanas a la Tierra, es decir, casi la mitad de los NEA que se conocen.

Destaca también el proyecto Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) en Hawái, que empezó en 2008. Con dos telescopios trabajando actualmente, tiene planes para construir en un futuro otros dos y completar su diseño inicial. Con todo, Pan-STARRS ya ha detectado casi 5.500 NEA, poniéndose prácticamente a la par con el veterano Linear.

Desde el espacio también se vigila. Cuando el telescopio espacial WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) terminó en 2010 su misión principal, NASA decidió extender su programa, pero con un nuevo objetivo: buscar posibles impactores. Nacía así Neowise. El éxito de este experimento (ha encontrados 4.000 nuevos objetos, de ellos 300 son NEA) ha llevado a NASA a desarrollar un nuevo telescopio espacial de mayor tamaño, el NEO Surveyor, que se lanzará en 2026 y que durante 12 años se dedicará exclusivamente a buscar estos peligrosos objetos.

Un asteroide se dirige en rumbo de colisión con nuestro planeta
Un asteroide se dirige en rumbo de colisión con nuestro planeta

El cuándo importa tanto como el cómo

Para desviar un asteroide que vaya a chocar con la Tierra, el cuándo importa tanto como el cómo. Cuanto más lejos se encuentre de la Tierra en el momento de darle un empujón, más efectivo será y menos energía hará falta proporcionarle. Como se ve en la figura, un asteroide se dirige en rumbo de colisión con nuestro planeta. Si no se hace nada, seguirá la órbita de color rojo y chocará. Si en el punto a, cuando el asteroide aún está lejos, una nave le proporciona un pequeño empujón, al principio la nueva órbita (en azul) no se separará mucho de la original, pero cuando llegue a la Tierra se habrá desviado lo suficiente para pasar de largo. Si en lugar de eso se espera al punto b, cuando el objeto ya está muy cerca, aunque el empujón sea mucho mayor y la nueva órbita (en naranja) se separe mucho de la original desde el principio, las probabilidades de que acabe chocando con la Tierra son altas.

En cuanto al cómo, se han propuesto diferentes estrategias para proporcionar el empujón: un impacto directo con un proyectil, como en el caso de la misión DART; una nave que se ponga en paralelo con el asteroide durante todo su recorrido para que su tenue fuerza gravitatoria lo desvíe lo suficiente; una explosión nuclear cerca del astro; o la que puede ser más eficaz, anclar sobre su superficie un cohete que empuje al asteroide, convirtiéndolo en una especie de nave espacial rocosa.

Fernando J. Ballesteros Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia

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