viernes, 19 de abril de 2013

A orientar un asteroide


Como muchos de sus colegas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, Shyam Bhaskaran está trabajando mucho con los asteroides en estos días. Y también como muchos de sus colegas, el navegante del espacio profundo dedica una gran cantidad de tiempo a la elaboración y contemplación,de modelos 3D generados por ordenador de estos nómadas intrigantes del sistema solar.

Pero mientras que muchos de sus compañeros de trabajo están calculando lugares pasados, presentes y futuros asteroides "en el cosmos, el zapping con platos de radar más masivas del mundo, o considerando cómo encuentran y quizá empujan incluso suavemente un asteroide en órbita lunar, Bhaskaran piensa acerca de cómo chocar con uno.


"Si quieres ver por debajo de la superficie de un asteroide, no hay mejor manera que golpearlo con fuerza," dijo Bhaskaran. "Pero no es tan fácil. Golpear a un asteroide con una nave espacial viajando a hipervelocidad es como disparar una flecha a un blanco en un coche de carreras a toda velocidad."

El término hipervelocidad generalmente se refiere a algo que viaja a una velocidad muy alta - de dos millas por segundo (6.700 mph / 11.000 kilometros por hora) o más. Impactos hipotéticos de Bhaskaran tienden a ser muy superior.

"La mayoría de los escenarios de impacto a hipervelocidad que simulan tienen naves espaciales / asteroide tasas de cierre de alrededor de ocho kilómetros por segundo, 30.000 millas por hora [alrededor de 48.000 kilómetros por hora]", dijo Bhaskaran.

En la mayor parte de nuestro sistema solar, donde los signos de rendimiento y estatutos de "derecho de paso" aún no han encontrado un amplio apoyo, los impactos a hipervelocidad entre los objetos ocurren todo el tiempo. Pero todo lo que es la violencia primordial suele pasar desapercibido en la Tierra, y casi nunca recibe un escrutinio científico.

"Los impactos de alta velocidad en asteroides pueden decir tantas cosas que queremos saber sobre los asteroides", dijo Steve Chesley, un científico de los objetos cercanos a la Tierra en el JPL. "Ellos le pueden decir acerca de su composición y su integridad estructural - que es la forma en que se sostienen juntos Estas son cosas que no sólo son vitales para la investigación científica sobre los orígenes del sistema solar, sino también para los diseñadores de la misión que realizan estudios para. potencialmente mover asteroides, ya sea con fines de explotación o porque pueden ser peligrosos para la Tierra. "

Impactos a hipervelocidad de naves espaciales no son sólo es un ejercicio hipotético. Los científicos han tenido la oportunidad de analizar los datos de las fases de naves espaciales y cohetes utilizados que han impactado en la Luna y otros cuerpos celestes desde el programa Apollo. El 4 de julio de 2005, la nave espacial Deep Impact de la NASA chocó con éxito su impactador dinámico con el cometa 9P/Tempel 1 - fue el primer impacto a hipervelocidad de un cuerpo del sistema solar primitivo.

Bhaskaran, quien fue un navegante de Deep Impact, sería el primero en decir que no todos los impactos a hipervelocidad son iguales. "El Impacto de un asteroide presenta ligeramente diferentes retos que afectan a un cometa", dijo Bhaskaran. "Los cometas pueden tener chorros de material  en el espacio, lo que puede afectar su imagen y sistemas de guía, mientras que los objetivos potenciales de asteroides pueden ser tan pequeños como 50 metros [164 pies] y tener su propias mini-lunas orbitando a ellos. Ya que son pequeñas y débiles, pueden ser más difíciles de detectar ".
"Los asteroides casi nunca se parecen a esferoides perfectos", dijo Bhaskaran. "Lo que hay flotando por ahí es un montón de objetos masivos que parecen cacahuetes, patatas, diamantes, bumeranes y hasta huesos de perro y si el sistema de orientación de la nave espacial no puede entender a donde tiene que ir, puede golpear la parte equivocada del asteroide, o mucho peor, se pierda por completo. "

El sistema de guía Bhaskaran se refiere a que se llama "de AutoNav", que es sinónimo de navegación autónoma. Para alcanzar y tocar algo que podría ser a mitad de camino en todo el sistema solar y viajando a hipervelocidad requiere una nave espacial, el pensamiento rápido y rápida maniobra. Es un problema que hasta la velocidad de la luz no puede curar. "Cuando se trata de estos escenarios de impacto de alta velocidad, la mejor información que te dan en dónde se encuentra y donde tiene que ser el impacto viene muy tarde en el juego", dijo Bhaskaran. "Es por eso que en las últimas horas antes del impacto son tan críticos. Tenemos que ejecutar algunas quemaduras finales del cohete, llamado impactador Orientación Maniobras (MTI), de forma rápida. Con la tierra tan lejos, no hay ninguna posibilidad de enviar nuevos comandos en el tiempo.

"Así que, por el contrario, tenemos de AutoNav haga el trabajo por nosotros. Se trata esencialmente de un ciber-astronauta que lleva en toda la información pertinente, toma sus propias decisiones y lleva a cabo las acciones necesarias para asegurarse de que vayamos a impactar donde queremos  . "

Actualmente, Bhaskaran está ejecutando simulaciones que hacen que su impactador virtual de  asteroides, ricos en materia orgánica regolito de asteroide 1999 RQ36. Los 1.600 metros de ancho (500 metros de ancho) roca espacial es el objetivo de una misión JPL propuesta llamada el impactador de superficie y Ciencia Interior (ISIS). La nave espacial impactador, que se ve un poco como un anillo de bodas propulsado por cohetes, sería un aventón gratis al espacio a bordo del cohete con InSight misión de la NASA a Marte. La trayectoria del impactador sería entonces bucle alrededor de Marte y pesan sobre RQ36.

"Una de las cosas que me ayuda a dormir por la noche es que sabemos mucho sobre RQ36 porque es el blanco de otra misión de la NASA llamada Osiris-Rex", dijo Bhaskaran. "Pero también ofrece algunos desafíos debido a que los científicos quieren que golpee el asteroide en un momento dado en el tiempo y en un lugar determinado, por lo que la nave espacial OSIRIS-Rex puede estar seguro de supervisar los resultados desde un punto de vista seguro. Es un reto, pero también es muy emocionante. "
"Los Sistema de imágenes de de AutoNav y sus algoritmos de determinación de la órbita del asteroide detectarán y calcular su ubicación en el espacio en relación con el impactador", dijo Bhaskaran. "Sin esperar a oír de nosotros, será planificar y ejecutar tres MTI a los 90 minutos, 30 minutos y después tres minutos fuera. Ese último  disparo de cohete  se producirá cuando el asteroide se encuentra a 1.500 millas [2.400 kilometros de distancia]. Tres minutos más tarde, , si todo va según lo previsto, la nave espacial golpea como una tonelada de ladrillos ".

Mientras Bhaskaran ama ISIS para el desafío de navegación que proporciona, el investigador principal de la misión propuesta le gusta lo que el equivalente fuera de este mundo de la liberación de nueve toneladas de TNT hace a la superficie - y el interior - de un asteroide.

"Esperamos que el cráter excavado por el impacto de ISIS podría ser alrededor de 100 metros de ancho", dijo Chesley. "Desde su posición ventajosa en órbita alrededor del asteroide, Osiris-Rex, en su tiempo libre, no sólo sería capaz de determinar qué tan grande un agujero que hay, sino también analizar el material expulsado durante el impacto."

Los datos no sólo proporcionará información sobre lo que constituye el asteroide, sino también como la forma de su órbita reacciona al ser golpeado por una nave espacial de la NASA.

"Si bien el efecto de ISIS en la órbita del asteroide 1999 RQ36 será minúsculo, será medible", dijo Chesley. "Una vez que sepamos cómo cambia su órbita, no importa cuán pequeña sea, podemos hacer mejores evaluaciones y planes para cambiar la órbita de un futuro del asteroide si necesitamos hacerlo. Por supuesto, para conseguir todos estos grandes avances en la comprensión, tenemos para golpear en primer lugar. "
Lo que nos lleva de nuevo a Bhaskaran y su disco duro cargado lleno de simulaciones de impactos a hipervelocidad.
Bhaskaran presentó sus últimos hallazgos sobre la orientación de los impactos a hipervelocidad el martes, 16 de abril en la Academia Internacional de la Conferencia de Defensa Planetaria astronáutica 'en Flagstaff, Arizona http://spaceref.com

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