Europa contra los asteroides peligrosos: las misiones Don Quijote y AIDA

Que nadie se lleve a engaño: a pesar de lo digan que las películas de Hollywood, si mañana descubrimos un asteroide peligroso que va a chocar contra la Tierra dentro de un par de meses no hay nada que podamos hacer. No, ni las armas nucleares lanzadas al espacio a última hora ni Bruce Willis nos salvarán. Si embargo, si disponemos de más tiempo podremos probar alguno de los varios métodos que existen para desviar o destruir asteroides… que en teoría deberían funcionar. En teoría, porque nadie los ha probado.

Una sonda europea observa cómo un interceptor cinético colisiona con un asteroide cercano para cambiar su órbita (ESA).

Uno de los métodos más populares es el de la fuerza bruta, es decir, soltar un pepinazo contra un asteroide y esperar -o rezar- que su órbita se desvíe lo suficiente para que nuestro planeta se salve. Este método recibe el nombre técnico de interceptación cinética y -con armas nucleares o sin ellas- es uno de los más prometedores. Pero todavía no sabemos si este método es útil contra la mayor parte de asteroides peligrosos (o PHA, Potentially Hazardous Asteroids) y a fecha de hoy carecemos de datos suficientes para saber qué interceptores son los más adecuados.

Los asteroides conocidos en 2008 (ESA).
Probabilidad de impacto de un asteroide cercano en función de su tamaño (ESA).

Por demostrar la viabilidad de este método es normal que primero desarrollemos misiones precursoras que nos permitan estar preparados si la amenaza se materializa finalmente. Hasta la fecha la NASA ha sido la única agencia espacial en llevar a cabo con éxito una misión de impacto contra un cuerpo menor. En 2005 la sonda Deep Impact chocó con el cometa Tempel 1 con el fin de estudiar su naturaleza, pero sin embargo no se intentó en ningún momento modificar su órbita. Desde entonces, nadie ha repetido esta hazaña. Curiosamente, la misión para protegernos de asteroides más peligrosos que más cerca ha estado de hacerse realidad es un proyecto europeo: Don Quijote.

La sonda Sancho observa el impacto de Hidalgo contra un asteroide (Deimos/ESA).

El objetivo de la misión Don Quijote era sumamente ambicioso a la par que atractivo: cambiar la órbita de un asteroide cercano (NEA) mediante un impacto a alta velocidad. No trataría de desviar un asteroide peligroso, más que nada porque no conocemos ningún cuerpo que vaya a chocar con la Tierra con total seguridad, sino que serviría como plataforma para ensayar las tecnologías de una misión de este tipo para cuando realmente haga falta. El asteroide elegido sería un cuerpo con un tamaño máximo de 500 metros de diámetro, ya que la mayoría de estos objetos aún no han sido descubiertos y constituyen la principal amenaza espacial para nuestra civilización. Don Quijote contaba además con el atractivo añadido de ser una misión con una fuerte participación española a través de las empresas Deimos (hoy en día Elecnor Deimos) y CASA Espacio. La primera propuesta de Don Quijote data de 2003 y en ella Deimos jugó un papel protagonista en el diseño inicial. El proyecto sería propuesto a la ESA en 2004 por parte del NEOMAP (Near-Earth Object Mission Advisory Panel) de entre un total de seis misiones para estudiar asteroides cercanos. Todo parecía ir viento en popa y en 2005 comenzó la Fase A del proyecto, con Astrium como contratista principal. Por desgracia, Don Quijote no sería finalmente seleccionada por la agencia espacial europea.

Don Quijote debía ser una misión formada por dos sondas separadas, un orbitador y un ‘impactor’. El orbitador, denominado Sancho, se pondría en órbita del asteroide y estudiaría sus características desde cierta distancia. La otra nave, bautizada como Hidalgo, impactaría contra el astro bajo la atenta mirada de Sancho, que analizaría la nube de escombros y el cráter resultante. El objetivo primario de la misión sería desviar la órbita del asteroide mediante el impacto. El cambio sería mínimo, de solamente cien metros en el eje mayor de la órbita, pero más que suficiente para evitar una colisión con la Tierra si se hace con la antelación necesaria. Por supuesto, en caso de una amenaza real se podría enviar una sonda de mayor masa que provocase un cambio orbital de mayor magnitud.

Esquema de la misión Don Quijote (ESA).

Según el proyecto original de 2003, ambas sondas serían casi idénticas y se lanzarían conjuntamente mediante el mismo cohete (en principio un Dnepr). Para ahorrar costes, Hidalgo y Sancho estarían basadas en el diseño de la sonda Bepi Colombo para el estudio de Mercurio. Tras pasar por varias etapas en su desarrollo, Don Quijote evolucionaría hacia una misión más ambiciosa. En su última versión, las dos sondas serían lanzadas por separado mediante cohetes PSLV o Soyuz-2 (para el orbitador) y Dnepr (para el impactor). Para entonces se habían identificado dos posibles objetivos para la misión, los asteroides 1989 ML y 2002 AT4. No fue posible seleccionar un blanco definitivo: resultaba mucho más sencillo viajar hasta 1989 ML, pero su masa era considerablemente mayor que la de 2002 AT4, por lo que desviar su órbita sería más complicado.

Diseño original de las sondas Don Quijote: Hidalgo y Sancho en configuración de lanzamiento (Deimos/ESA).
Concepto posterior de Don Quijote con un diseño diferente para el orbitador y para el impactor (Deimos/ESA).

El orbitador tendría una masa de una tonelada (700 kg en seco) y estaría basado en la sonda europea SMART-1. Incluiría varios instrumentos desarrollados para otras misiones, como la cámara alemana de la sonda Dawn de la NASA. El sistema de propulsión sería eléctrico (iónico), con tres o cuatro impulsores PPS1350 de xenón, además de un sistema químico para el control de actitud y las maniobras cerca del asteroide. Mantenerse en órbita alrededor de un asteroide pequeño no es una tarea sencilla. La débil gravedad del cuerpo menor obligaría a tener muy presente los efectos de la presión de radiación y los efectos Yarkovsky y YORP.

Diseño final del orbitador Don Quijote (Astrium/ESA).

Por su parte, el impactor tendría una masa al lanzamiento de unos 2070 kg (con una masa en seco de 530 kg) y en un principio se pensó basar su diseño en el de la misión LISA Pathfinder. Emplearía propulsión química para maniobrar hacia el asteroide e impactar a una velocidad de unos 10 km/s. La cámara de navegación, redundante, sería similar a la usada en la sonda Rosetta. El verdadero desafío sería chocar contra el asteroide de forma autónoma. En principio esto puede parecer un asunto trivial, especialmente teniendo en cuenta que la sonda Deep Impact logró chocar contra el cometa Tempel 1 sin mayor problema. Pero el objetivo de Don Quijote sería diez veces más pequeño que el Tempel 1. No se podría usar exclusivamente la navegación mediante las comunicaciones de radio y habría que emplear sistemas de navegación ópticos autónomos. La sonda impactaría contra el punto más iluminado del asteroide -el más fácil de identificar en las imágenes- con una precisión de 50 metros. El orbitador estudiaría en detalle el cráter tras el choque y permitiría comprobar los cambios en su órbita, validando la técnica de impactos cinéticos para defendernos de los asteroides. De acuerdo con el plan inicial, el orbitador debía haber despegado en 2011-2012 y el impactor en 2017-2018.

Impactor de Don Quijote basado en LISA Pathfinder (Astrium/ESA).
Diseño final del impactor (Astrium/ESA).
El impactor se dirige al asteroide mientras el orbitador lo observa (Astrium/ESA).

En vista de las dificultades presupuestarias para sacar adelante esta misión, en 2007 se planteó la opción de desarrollar una misión básica, llamada Don Quijote Light (DQ Light), frente a la más compleja Don Quijote Plus (DQ +). Esta última incluiría una pequeña y curiosa sonda llamada ASP-DEX (Autonomous Surface Package Deployment Engineering eXperiment) para explorar el cráter causado por el impacto. La masa de ASP-DEX sería de 10 kg y descendería a la superficie desde una distancia de un kilómetro. En 2009 se intentó sacar adelante una versión reducida de Don Quijote con el orbitador únicamente denominada PROBA-IP, liderada por la empresa Deimos, que tampoco salió adelante.

Sonda de superficie ASP-DEX de Don Quijote Plus (AStrium/ESA).
Fases de la misión Don Quijote (Astrium/ESA).
Sonda PROBA-IP de 2009 (Deimos/ESA).

Tras ser aplazada en reiteradas ocasiones, el futuro no pinta nada bien para Don Quijote. Pero la ESA sigue interesada en una misión de este tipo, a pesar de que muchos científicos se muestran críticos con la viabilidad de una misión de impacto cinético y prefieren la opción del remolcador gravitatorio o el uso de explosivos nucleares para desviar asteroides. La nueva encarnación de Don Quijote se denomina provisionalmente AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment). Esta especie de Don Quijote 2.0 se basa a su vez en otras dos misiones: DART y AIM. DART (Double Asteroid Redirection Test) es una sonda de 300 kg la NASA desarrollada por el laboratorio Johns Hopkins con un coste inferior a 150 millones de dólares. Sería lanzada por un pequeño cohete Minotaur V y chocaría en octubre de 2022 contra el asteroide binario Didymos a 6,1 km/s. Lo curioso de esta propuesta es que la configuración del sistema binario haría innecesario el uso de una sonda orbitadora, ya que se podría medir con precisión los cambios orbitales del objetivo simplemente midiendo desde la Tierra el periodo del asteroide más pequeño. La relativa cercanía de Didymos a la Tierra permitiría compensar la falta de instrumentos de la nave, ya que los observatorios terrestres serían capaces de seguir el choque mediante radar y medios ópticos. DART podría tomar imágenes en alta resolución del asteroide antes del impacto gracias a una cámara similar al instrumento LORRI de la New Horizons.

La sonda europea AIM observa como la sonda DART choca contra el asteroide binario Didymos (ESA).
Características de Didymos (ESA).
Sonda DART (NASA).

La sonda europea AIM (Asteroid Impact Monitoring) sería el equivalente del orbitador Don Quijote y estudiaría el asteroide Didymos -u otro que sea finalmente seleccionado, como 1996 FG3- antes y después del choque. Para ahorrar costes, AIM podría ser una simple sonda de sobrevuelo en vez de un orbitador. Está previsto que tenga una masa de 400 kg, empleando los mismos propulsores PPS1350 de Efecto Hall que Don Quijote. Sería lanzada por el cohete Vega en 2019 y realizaría en 2020 un sobrevuelo de la Tierra para dirigirse al asteroide Didymos a tiempo para inspeccionar el choque de DART en 2022.

Si finalmente AIM es aprobada, el espíritu de Don Quijote se verá finalmente vindicado, aunque sea en parte. Teniendo en cuenta lo que nos jugamos, ya es hora de que saquemos adelante misiones de este tipo.

Aprovecho para agradecer personalmente a José Antonio González (Deimos) por su ayuda al proporcionarme información de primera mano para la elaboración esta entrada.

Referencias:


29 Comentarios

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Dubitador

Propongo:
– red de satelites de alerta temprana
– estacion lunar internacional
– construccion de varios cañones de Gauss en la superficie lunar
– cañoneo del asteroide en cuestion con un numero indeterminado de pequeñas masas, con lo cual se reduce la probabilidad de fragmentar el asteroide.

AnonymousAnonymous

Sale más barato dejar que destroce media España. Sin coñas. A fin de cuentas, con poder evacuar a la gente, asunto listo.

AnonymousAnonymous

Si se carga medio mundo, ahora mismo no podemos hacer nada, contra un bicho de kilómetros sin margen de tiempo no hay nada que hacer. Pero meteoritos más pequeños, estilo Tunguska, que pueden cargarse una comunidad autónoma entera, esos son más probables y ni siquiera sabemos cuánto. Hace unos años explotó uno bastante grande a gran altura en la atmósfera (cerca de Libia),y esto también plantea el riesgo, además con la previsible proliferación nuclear que va a haber, de que sea confundido un meteorito pequeño con una bomba. Este problema incluso llegó a ser considerado en tiempos de la guerra fría.

Si el cachivache va a caer en la Patagonia, o el Gobi, o el desierto australiano, sin duda alguna que lo más barato es dejar que caiga. Lo que pasa es que ni creo que tengamos suficiente precisión como para garantizar la zona de caída, y aparte de que la mayor probabilidad es de que caiga en el mar, y no sé qué consecuencias podría tener eso para explosiones próximas al nivel del mar (aunque ahora se discute que en Tunguska sí hay cráter).

AnonymousAnonymous

Sigo pensando que usar cualquier tipo de explosivo (incluyendo el nuclear, obviamente) contra un asteroide es un disparate. Un explosivo en la Tierra funciona no sólo por su emisión térmica (brutal), sino por la onda de choque de gases en expansión. Esto en el espacio no vale para nada (por eso la única cosa con pies y cabeza que se ve en Armaggedon es que tienen que ENTERRAR el explosivo nuclear), y probablemente vaporizaría una capa desalentadoramente superficial. Es evidente que si tenemos que perforar un asteroide para meterle cual supusitorio un explosivo termonuclear, entonces tenemos tecnologías alternativas mucho más limpias y seguras.

De hecho, y ya lo he leído, deberíamos intentar mover alguno pequeño y anclarlo en órbita terrestre, para poder estudiarlo cómodamente. Con tiempo, existen muchos sistemas sencillos y superbaratos (usando la energía solar).

AnonymousAnonymous

Seria lo ideal, y se podria aprovechar por ejemplo, el shuttle ( en una nueva version ), ya que cuando va hacia orbita lleva su cargamento, y en vez de volver vacio, podria traer minerales. Obviamente, a calcular pesos y angulos y todas las matematicas que los expertos saben manejar bien.

Sergio Costas

En realidad eso no es del todo exacto: recuerda el proyecto Orión, donde se usaban bombas termonucleares para impulsar la nave. Habría que usar un dispositivo similar, con la envoltura que explicaba Daniel en el artículo que escribió.

AnonymousAnonymous

El proyecto Orión nunca salió de eso que tanto gusta al carácter español: proyecto. Realmente, no sabemos si va a funcionar, debería, en principio, pero puedes apostar con plena seguridad tus gónadas que no va a ser como esperan. De hecho, usando tecnologías perfectamente domesticadas como las que tenemos, la flota de lanzaderas americanas tuvo un 40% de bajas, que no está nada mal, ¿verdad?, simplemente por involucrar unos sistemas de una complejidad sin precedentes en el campo (de hecho, creo que la shuttle ha sido el vehículo con más piezas y componentes de la historia). Ni te cuento si los hacemos más complicados.

A eso súmale que desconocemos absolutamente todo sobre los asteroides, y que desde luego no tenemos ni idea de los efectos que puede tener una detonación nuclear controlada. Simplemente suponemos muchas cosas. Evidentemente, lo único que se puede hacer, como hicieron los chinos con su misil antisatélites, es probar, con lo que deberíamos mandar pepinos nucleares a todos y cada uno de los 200 tipos de asteroides y luego al final, después de todo el dispendio, tener unas tablas de probabilidades para coger con pinzas, porque cada asteroide es único.

Vamos, un escenario ideal para jugársela a vida o muerte, ¿eh?

El efecto YORP mencionado, puede ser suficiente para desviar la órbita en tiempo breve, para eso bastaría con “pintar” el asteroide de acuerdo a unos patrones (y esto puede requerir una logística más compleja que mandar un pepino, no lo niego), de hecho este efecto es el que se piensa que mayoritariamente produce que los asteroides se fracturen en piezas (dos o más), y no colisiones entre ellos o aproximaciones dentro de límites de Roche.

AnonymousAnonymous

Si me he enterado bien aquí no se habla de explosionar ningún artefacto (que no es tan sencillo como pueda parecer) si no de usar la energía cinética del impactador de manera que lo que se necesita es masa y velocidad del mismo. Lo que se intenta no es romper o vaporizar una parte del asteroide si no de provocar un pequeñísimo cambio en su órbita con la suficiente antelación. Si el asteroide ya está cerca de impactar la Tierra no hay nada que hacer con la tecnología actual.

Daniel Marín

Ese es el quid de la cuestión. Los métodos pasivos como el remolcador gravitatorio son mejores, pero sólo si dispones de mucho tiempo. SI no, lo mejor son los interceptadores cinéticos o nucleares.

Saludos.

AnonymousAnonymous

Que pasaria si en vez de hacerlo estallar, o de impactar para desviarlo, se pudiera acoplar los cohetes necesarios para luego desviarlo con una ignicion posterior ( del tipo de los de despegue terrestre ) ?

Txemary

En ese caso necesitarías una cantidad prohibitiva de combustible y la masa de la nave al despegar de la tierra para cualquier asteroide incluso los más pequeños sería superior a la capacidad de cualquier lanzador actual o propuesto, por lo que necesitarías muuuchos lanzamientos, acoplamientos y finalmente un acoplamiento “fuerte” con el asteroide en el punto preciso. Por no hablar de que no bastaría “empujar” en cualquier dirección si no que habría que, dependiendo del giro del asteroide, hacer pequeñas igniciones que harían ineficiente el sistema.

AnonymousAnonymous

Bueno, hay ideas al respecto. Se podría mandar un “motor” que funcionase con energía solar (una especie de motor iónico, por ejemplo), que tomase el combustible directamente del propio asteroide. Si tiene mucha agua, esto es perfectamente viable. También podría considerarse el uso de energía nuclear para esto, aunque un reactor de grandes capacidades no creo que sea viable transportarlo hasta allí. En general yo creo que habría que “personalizar”, y usar una combinación de métodos (tirón gravitatorio, pintar la superficie, eyectores iónicos, etc.); estamos hablando de una logística fabulosa y por lo menos despachar 4-5 vehículos.

Vamos, que estamos preparadísimos xD.

Pero la técnica de mover asteroides puede ser algo que de mucho impulso a la astronáutica. No sólo se puede vender como algo muy necesario para la seguridad de todos (no estoy columpiándome para nada, creo), sino que esta técnica se puede usar para “traerse” asteroides interesantes a la órbita terrestre para el uso que queramos darle. Creo que son ideas de gran potencial y bastante neutrales como para minimizar los problemas que puedan tener.

AnonymousAnonymous

Piensa que el propio asteroide puede ser el combustible. Bastaria un motor nuclear ionico y tenerlo funcionando durante meses.

Saludos, Raul.

ikitonet

yo creo imprescindible un susto tipo “apophis” que haga reaccionar al mundo entero en empresas comunes y nos despierte de una vez la necesidad de explorar y colonizar el universo como prioridad mundial.

AnonymousAnonymous

Propongo rebautizar esta mision con nombres como torito bravo, matador, fiesta, etc.

VipoVipo

Según la última versión de la misión original el orbitador debería haber despegado en 2011 y el impactador en 2017-18…¿Porqué tanta diferéncia?

Txemary

Según creo, para poder estudiar el asteroide antes del impacto y después, ya que se necesitarían medidas muy fiables de los periodos de rotación y trayectoria antes y después del impacto. Por lo tanto para tomar esas medidas, el orbitador debe estar mucho antes rotando el asteroide.

y supongo que también por aquello de que si el orbitador no puede alcanzar una órbita estable al rededor del asteroide (cosa bastante difícil) tener margen de maniobra para mandar otro orbitador o cancelar el impactador en una fase más temprana.

Miguel Rodríguez

Con la importancia que tiene el asunto, qué poca financiación hay. En cualquier caso, a mi me parece más convincente un método gravitacional para desviar un asteroide potencialmente peligroso.

AngoAngo

No creo que hubiese muchos problemas presupuestarios en caso de alta probabilidad de impacto.

Ignacio Agulló Sousa

Es un tema muy interesante.
1: La Tierra, así como los demás planetas, ha recibido numerosos impactos de meteoritos en el pasado, y va a continuar recibiéndolos en el futuro. La única duda es cuándo.
2: Cuando por fin se descubra un asteroide en rumbo de colisión con la tierra, probablemente sea con una antelación de años. Esta probabilidad se hará mayor a medida que pase el tiempo, gracias a que nuestros esforzados astrónomos se están dedicando a identificar todos los asteroides y por ello la probabilidad de que aparezca un asteroide por sorpresa es cada vez menor.
3: Con antelación es posible actuar sobre el asteroide a mucha distancia (millones de kilómetros), lo que significa que es suficiente con un empujoncito para conseguir una variación de rumbo suficiente para apartarlo de nosotros. Todo lo contrario de lo que sucede en la película Deep Impact, que carece del menor rigor científico.

fendetestas

Ola, desde mi desconocimiento del tema, y apicando sólo la lógica, me parece que es la mejor solución porque la desintegración de una piedra grande, digamos de 1 km de largo por otro de ancho (a grosso modo), no podría generar una verdadera lluvia de proyectiles más pequeños pero acelerados y muy destructivos??
Algunas extinciones masivas en la vida de nuestro planeta son atribuidas a estos asteroides: algún gran impacto cada cierto tiempo, por ejemplo cada 100 millones de años, en teoría podría estar cerca otro…
Los esfuerzos en esta cuestión parecen bien encaminados.

Saúdos

Horacio de ArgentinaHoracio de Argentina

Ahí tienen un objetivo claro para el SLS, contando con la versión de 70 toneladas pones en la cúspide del cohete un monolito de tungsteno de 30 toneladas, las restantes 40, son del vehículo transportador y combustible, pones al monolito en rumbo de colisión con el asteroide acecino calculando el ángulo de choque para que al pegarle lo desvíe y pafate me imagino un bloque de 30 mil kilos viajando a 11 km/s debe ser un cachetazo importante.

jesus hernandezjesus hernandez

TITAN:Estoy somprendido como ha avanzado la tegnologia estos ultimos años,porque no hace muchos años no teniamos ni siquiera la tegnologia para verlos que se aproximan a la tierra.No es gran cosa pero al menos es algo.Hoy en la actualidad es raro que se nos escape alguno a no ser que sea muy pequeño.Les deseo mucha suerte a todo/as que trabajan para descubrir a todos los que suponen un peligro.Espero que un futuro no muy lejano tengamos a todos en nuestra lista y poder predecir cuando sera el proximo impacto.

AnonymousAnonymous

Voy con una bobería. Una superkilométrica cadena o cuerda de algun material superespecial. La enganchas al primer planeta, o luna sólidos. De ahí, con mucho cuidadín, la llevas al asteroide y lo clavas o incrustas. Con suavidad dejas que gire un poco y sueltas. Tema solucionado. Adios.

Saludos.

ac1982ac1982

No se podría aplicar una fuerza menor mas o menos en el mismo sentido en que viaja (desde atrás o en algún angulo especifico) pero levemente en angulo hacia el lado que se desea desviar ? . Si dejas caer una roca de una montaña y lograras alcanzarla para lograr aplicar una fuerza menor desde atrás en angulo diferente se podría desviar usando su misma fuerza a tu favor …

bja2345bja2345

Así se pueden desestabilizan objetos grandes en la tierra y tratar de influir en su trayectoría, suponiendo que en el espacio no hay gravedad sería factible …

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