Sistemul de monitorizare a impactului cu asteroizi de ultimă generație al NASA este activ

Această diagramă arată orbitele a 2.200 de obiecte potențial periculoase calculate de Centrul pentru Studiul Obiectelor Pământului (CNEOS) de la JPL. Este evidențiată orbita asteroidului dublu Didymos, ținta misiunii NASA Double Asteroid Redirect Test (DART). Credit: NASA / JPL-Caltech

Noul sistem îmbunătățește capacitățile Nasa JPLal Centrului pentru Studii de Obiecte Aproape de Pământ pentru a evalua riscul de impact al asteroizilor care se pot apropia de planeta noastră.

Până în prezent, aproape 28.000 de asteroizi aproape de Pământ (NEA) A fost găsit prin telescoape de sondaj care scanează continuu cerul nopții, adăugând noi descoperiri la o rată de aproximativ 3.000 pe an. Dar, pe măsură ce telescoapele de cercetare mai mari și mai avansate stimulează cercetarea în următorii câțiva ani, se așteaptă o creștere rapidă a descoperirilor. În așteptarea acestei creșteri, astronomii NASA au dezvoltat un algoritm de monitorizare a impactului de ultimă generație numit Sentry-II pentru a evalua mai bine probabilitățile impactului NEA.

Cultura populară descrie adesea asteroizii ca obiecte haotice care zoom în mod aleatoriu în jurul sistemului nostru solar, schimbând cursul în mod imprevizibil și amenințând planeta noastră fără avertisment. Aceasta nu este realitatea. Asteroizii sunt corpuri cerești extrem de previzibile care se supun legile fizicii și urmează căi orbitale cunoscute în jurul Soarelui.

Dar uneori aceste traiectorii pot fi foarte apropiate de poziția viitoare a Pământului și, din cauza micilor incertitudini ale pozițiilor asteroizilor, un impact viitor al Pământului nu poate fi exclus complet. Astfel, astronomii folosesc software sofisticat de monitorizare a impactului pentru a calcula automat riscul de impact.

Gestionat de Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA din California de Sud, Centrul pentru Studii de Obiecte Aproape de Pământ (sofranul) calculează fiecare orbită NEA cunoscută pentru a îmbunătăți evaluările riscului de impact în sprijinul Biroului de coordonare a apărării planetare al NASA (PDCO). CNEOS a monitorizat riscul de impact prezentat de NEA cu ajutorul unui software numit Sentry, dezvoltat de JPL în 2002.

„Prima versiune de Sentry a fost un sistem de înaltă performanță care a funcționat timp de aproape 20 de ani”, a spus Javier Roa Vicens, care a condus dezvoltarea Sentry-II în timp ce lucra la JPL ca inginer de navigație și recent mutat la EspaceX. „S-a bazat pe o matematică foarte inteligentă: în mai puțin de o oră, ai putea obține în mod fiabil probabilitatea impactului unui asteroid nou descoperit în următorii 100 de ani – o performanță incredibilă”.

READ  PLANETA JUPITER: OMAGINEA INCREDIBILĂ A UNUI ANUNȚ MĂRĂTOR

Dar cu Sentry-II, NASA are un instrument care poate calcula rapid probabilitățile de impact pentru toate NEA cunoscute, inclusiv unele cazuri speciale care nu au fost capturate de Sentry original. Sentry-II semnalează cele mai riscante obiecte din CNEOS Masa de santinelă.

Calculând în mod sistematic probabilitățile de impact în acest nou mod, cercetătorii au făcut sistemul de monitorizare a impactului mai robust, permițând NASA să evalueze cu încredere toate impacturile potențiale cu șanse mai mici de câteva la 10 milioane.

Cazuri speciale

Pe măsură ce un asteroid trece prin sistemul solar, atracția gravitațională a Soarelui dictează calea orbitei sale, iar gravitația planetelor va trage, de asemenea, pe calea sa în moduri previzibile. Sentry a modelat cu mare precizie modul în care aceste forțe gravitaționale au modelat orbita unui asteroid, ajutând să prezică unde va fi acesta în viitor. Dar nu a putut explica forțele negravitaționale, dintre care cele mai importante au fost forțele termice cauzate de căldura de la Soare.

Pe măsură ce un asteroid se rotește, lumina soarelui încălzește partea de zi a obiectului. Suprafața încălzită se va întoarce apoi spre partea umbrită de noapte a asteroidului și se va răci. Energia infraroșie este eliberată pe măsură ce se răcește, generând o forță mică, dar continuă, asupra asteroidului. Acest fenomen este cunoscut sub numele de efectul Yarkovsky, care are o influență redusă asupra mișcării asteroidului pe perioade scurte de timp, dar îi poate modifica dramatic traiectoria de-a lungul deceniilor și secolelor.

Acest videoclip explică modul în care orbita asteroidului Bennu în jurul Soarelui a fost determinată ținând cont de forțele gravitaționale și negravitaționale, ajutând oamenii de știință să înțeleagă cum se va schimba traiectoria asteroidului în timp. Credit: Centrul de zbor spațial Goddard al NASA

„Faptul că Sentry nu a putut gestiona automat efectul Yarkovsky a fost o limitare”, a spus Davide Farnocchia, inginer de navigație la JPL, care a ajutat și la dezvoltarea Sentry-II. „De câte ori am întâlnit un caz special – cum ar fi asteroizii Apophis, Bennu sau 1950 d.Hr – a trebuit să facem analize manuale complexe și consumatoare de timp. Cu Sentry-II, nu mai trebuie să facem asta.

Folosind Rețeaua spațială adâncă a NASA și modele computerizate de ultimă generație, oamenii de știință au reușit să reducă semnificativ incertitudinile legate de orbita lui Bennu, determinând probabilitatea impactului total al acesteia în anul 2300 de la aproximativ 1 în 1750 (sau 0,057%). De asemenea, cercetătorii au reușit să identifice 24 septembrie 2182 ca fiind cea mai semnificativă dată unică în ceea ce privește impactul potențial, cu o probabilitate de impact de 1 din 2.700 (sau aproximativ 0,037%). Credit: Centrul de zbor spațial Goddard al NASA

O altă problemă cu algoritmul original al lui Sentry a fost că uneori nu putea prezice cu exactitate probabilitatea impactului asteroizilor care experimentează întâlniri extrem de apropiate cu Pământul. Mișcarea acestor NEA este deviată semnificativ de gravitația planetei noastre, iar incertitudinile orbitale de după întâlnire pot crește dramatic. În aceste cazuri, calculele vechiului Sentry ar putea eșua, necesitând intervenție manuală. Sentry-II nu are această limitare.

READ  Breviar de știri despre divertisment: Disney semnează acordul pentru a transmite în flux „Spider-Man”, alte filme Sony; Picasso, lucrări de artă Mondrian expuse la Londra și multe altele

„În ceea ce privește cifrele, valorile aberante pe care le-am găsit au fost doar o mică parte din toate NEA pentru care calculam probabilitățile de impact”, a spus Roa Vicens. „Dar vom afla mult mai multe din aceste cazuri speciale atunci când misiunea planificată NASA NEO Surveyor și Observatorul Vera C. Rubin din Chile vor fi disponibile, așa că trebuie să fim pregătiți”.

O mulțime de ace, un car de fân

Iată cum sunt calculate probabilitățile de impact: atunci când telescoapele urmăresc un nou NEA, astronomii măsoară pozițiile observate ale asteroidului pe cer și le raportează Centrului Planetelor Mici. CNEOS utilizează apoi aceste date pentru a determina cea mai probabilă orbită a asteroidului în jurul Soarelui. Dar, deoarece există ușoare incertitudini cu privire la poziția observată a asteroidului, „orbita sa cea mai probabilă” ar putea să nu reprezinte orbita sa adevărată. Orbită adevărată se află undeva într-o regiune de incertitudine, ca un nor de posibilități care înconjoară cea mai probabilă orbită.

Pentru a evalua dacă un impact este posibil și pentru a determina unde este adevărata orbită, santinelul original ar face câteva ipoteze despre modul în care regiunea de incertitudine ar putea evolua. Apoi ar selecta un set de puncte uniform distanțate de-a lungul unei linii care se întinde pe regiunea incertitudinii. Fiecare punct reprezenta o locație curentă posibilă ușor diferită a asteroidului.

Sentry ar muta apoi ceasul înainte, se uita la acești „asteroizi virtuali” care orbitează în jurul Soarelui și va vedea dacă se apropie vreun Pământ în viitor. Dacă da, ar fi necesare calcule suplimentare pentru a „mări” pentru a vedea dacă vreun punct intermediar ar putea avea impact asupra Pământului și, dacă ar avea loc, estimarea probabilității impactului.

READ  Nigeria îl numește pe Jose Peseiro ca antrenor principal după Cupa Africii Națiunilor

Această animație arată un exemplu despre modul în care incertitudinile de pe orbita unui asteroid apropiat de Pământ se pot schimba în timp. După întâlnirea apropiată a unui astfel de asteroid cu Pământul, regiunea incertitudinii se extinde, făcând posibilitatea unor impacturi viitoare mai dificil de evaluat. Credit: NASA / JPL-Caltech

Sentry-II are o altă filozofie. Noul algoritm modelează mii de puncte aleatorii nelimitate de ipoteze despre modul în care regiunea incertitudinii poate evolua; în schimb, selectează puncte aleatorii în întreaga regiune a incertitudinii. Algoritmul Sentry-II întreabă apoi: Care sunt orbitele posibile în toate regiune de incertitudine care ar putea lovi Pământul?

În acest fel, calculele de determinare orbitală nu sunt modelate de ipoteze predeterminate despre care porțiuni ale regiunii de incertitudine ar putea duce la un posibil impact. Acest lucru permite Sentry-II să se concentreze asupra scenariilor cu impact cu probabilitate foarte scăzută, dintre care unele ar fi putut fi ratate.

Farnocchia aseamănă procesul cu găsirea acelor într-un car de fân: acele sunt posibile scenarii de impact, iar carul de fân este regiunea incertitudinii. Cu cât poziția unui asteroid este mai incertă, cu atât carul de fân este mai mare. Sentry a bătut la întâmplare de mii de ori prin carul de fân, căutând ace lângă o singură linie care se întindea prin carul de fân. Presupunerea a fost că urmarea acestei linii era cea mai bună modalitate de a găsi ace. Dar Sentry-II nu presupune linii și, în schimb, aruncă mii de magneți minusculi la întâmplare peste acel car de fân, care sunt atrași rapid de ace din apropiere și apoi îi găsesc.

„Sentry-II este o descoperire fantastică în căutarea unor probabilități mici de impact pentru o gamă largă de scenarii”, a declarat Steve Chesley, investigator principal la JPL, care a condus dezvoltarea Sentry și a colaborat la Sentry-II. „Când consecințele unui viitor impact de asteroid sunt atât de mari, merită să găsiți chiar și cel mai mic risc de impact ascuns în date. „

Un studiu care descrie Sentry-II a fost publicat în Jurnal astronomic 1 decembrie 2021.

Referință: „A Novel Approach to Asteroid Impact Monitoring” de Javier Roa, Davide Farnocchia și Steven R. Chesley, 1 decembrie 2021, Jurnal astronomic.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac193f

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *