HAMMER, un nuevo interceptor de hipervelocidad para desviar asteroides

Desde hace años se sabe que el mejor método para desviar un asteroide pequeño de entre 10 y 150 metros de diámetro que pueda chocar contra la Tierra es un interceptor de alta velocidad. Al chocar contra un asteroide a velocidades de varios kilómetros por segundo la energía liberada sería más que suficiente para destruirlo —o fragmentarlo en piezas muy pequeñas—, o bien desviar su órbita, dependiendo del tamaño y parámetros orbitales del objetivo. Otra opción es usar un interceptor dotado de un arma nuclear que destruyese por completo el asteroide o, en el caso de asteroides de mayores dimensiones, desviase su órbita mediante una explosión a distancia. Pero adaptar una ojiva nuclear para este cometido no resulta nada sencillo (si la velocidad de impacto es superior a 1,5 km/s no dará tiempo a activar el mecanismo de ignición antes de que la cabeza nuclear resulte destruida en la colisión). En cuanto a los asteroides más grandes la técnica idónea es la del tractor gravitatorio o alguna similar al ser más fáciles de detectar y disponer de más tiempo para preparar una respuesta.

Sonda HAMMER para desviar asteroides (NASA/NNSA).
Sonda HAMMER para desviar asteroides (NASA/NNSA).

Los interceptores cinéticos son por tanto una opción barata y sencilla de desarrollar, pero todavía persisten muchas incógnitas sobre su efectividad. De ahí el interés de la NASA por lanzar misiones precursoras como DART, que permitirá comprender mejor los efectos del impacto de un artefacto humano contra un asteroide (en este caso, la luna Didymoon del asteroide Didymos). Otra iniciativa menos conocida, hasta ahora, es el interceptor de alta velocidad HAMMER (Hypervelocity Asteroid Mitigation Mission for Emergency Response), sucesora de los estudios de interceptores de hipervelocidad como el HAIV (Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle). HAMMER es un concepto de interceptor flexible que puede ser lanzado como interceptor cinético o nuclear en virtud de las características del blanco.

El objetivo prioritario de HAMMER sería el asteroide 101955 Bennu, de 500 metros de diámetro. Bennu es un asteroide cercano (NEO) y potencialmente peligroso (PHA), pero realmente la probabilidad de que caiga sobre nuestro planeta a corto plazo es bajísima y, en todo caso, no lo haría antes de 2135, así que ni nosotros ni nuestros hijos dejarán de dormir por las noches por culpa de este asunto. Lo cierto es que Bennu ha sido elegido porque será estudiado con un detalle sin precedentes por la sonda OSIRIS-REx de la NASA, que recogerá muestras del asteroide en 2020 y las traerá a la Tierra en 2023. De este modo no solo conoceremos la forma de Bennu y su periodo de rotación con una precisión exquisita, sino que también sabremos de qué está hecho y, hasta cierto punto, cómo es su estructura interna. Por este motivo es un candidato excepcional para analizar los resultados del impacto de un interceptor nuclear o cinético.

Asteroide Bennu comparado con otras cositas (LANL).
Asteroide Bennu comparado con otras cositas (LANL).
Órbita de Bennu, la Tierra y HAMMER (NASA/NNSA).
Órbita de Bennu, la Tierra y HAMMER (NASA/NNSA).

La principal incógnita de los interceptores cinéticos y nucleares es la cantidad de material del asteroide que resulta eyectado en el impacto y, en el caso de un interceptor nuclear, los efectos de los distintos tipos de radiación (calor, rayos X y gamma, neutrones, etc.) sobre la superficie del asteroide dependiendo de la distancia a la que tiene lugar la explosión. Evidentemente, dependiendo de las propiedades del material superficial del asteroide y su estructura interna la variación en la órbita del asteroide será mayor o menor. Cuanto más poroso sea un asteroide —por lo tanto, menos denso—, mayor será el efecto de un interceptor cinético sobre su órbita y menor será la posibilidad de que se fragmente. Y es que el hecho de que el asteroide objetivo se rompa en varios pedazos por culpa del interceptor es la principal pega de este sistema, ya que en ese caso tendríamos varios asteroides que podrían chocar contra la Tierra en vez de uno (si son muchos fragmentos muy pequeños entonces no habría problema). Otro factor a tener en cuenta es el tiempo que disponemos antes de que choque con la Tierra. Si hay muy poco tiempo —menos de cinco años— la opción nuclear es la favorita.

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¿Nuclear o cinético? Para asteroides pequeños y con bastante tiempo de antelación los interceptores cinéticos son los idóneos, si no, lo mejor es usar armas nucleares (NASA/LANL).

HAMMER sería una sonda de 9 metros de longitud con una masa de 8,8 toneladas y despegaría usando un cohete Delta IV Heavy para garantizar una velocidad de escape lo más alta posible. Con el fin de aumentar los efectos del impacto la sonda llevaría hasta una tonelada de masa inerte formada por material de alta densidad, como por ejemplo uranio empobrecido. Según el plan original HAMMER se lanzaría el 1 de enero de 2023 y tras una semana en órbita iniciaría su viaje hacia Bennu, que duraría unos 740 días. La opción inicial es usar la nave como interceptor cinético y no llevaría armas nucleares en esta misión. La parte más crítica de la misión sería el sistema de navegación y guiado autónomos, que comenzaría a funcionar solamente una hora antes del choque y usaría un radar y varias cámaras para recabar datos sobre la posición del blanco. El impacto tendría lugar el 10 de enero de 2025 a una velocidad de 4,48 km/s, aunque el sistema ha sido concebido para soportar velocidades de hasta 10 km/s (como comparación, DART chocará contra Didymoon a 5,9 km/s). Por supuesto las fechas pueden variar en función de cuándo sea aprobado el proyecto, si es que eso ocurre.

Dimensiones de HAMMER (NASA/NNSA).
Dimensiones de HAMMER (NASA/NNSA).
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Presupuesto de masa de HAMMER (NASA/NNSA).

La paradoja del caso es que HAMMER no podrá alterar significativamente la órbita de Bennu por ser un asteroide demasiado grande. El impacto de HAMMER solo podría causar en Bennu una Delta-V de aproximadamente un milímetro por segundo. Un interceptor cinético tan pequeño funciona con asteroides con un diámetro inferior a los 150-180 metros y siempre que tengamos al menos diez años de aviso previo. La alternativa, claro está, es emplear varias sondas similares en múltiples lanzamientos (o mandar varias naves en una única misión de un cohete gigante como el SLS). Si chocásemos unas 17 naves de tipo HAMMER contra Bennu entonces sí podríamos hablar de un cambio de órbita significativo.

Secuencia de eventos antes del impacto (NASA/NNSA).
Secuencia de eventos antes del impacto (NASA/NNSA).
Configuración de lanzamiento (NASA/NNSA).
Configuración de lanzamiento (NASA/NNSA).

La iniciativa HAMMER nació en 2015 como resultado de un estudio realizado conjuntamente por el centro Goddard de la NASA (GSFC), el Departamento de Energía y los laboratorios nucleares de Los Álamos (LANL), Sandia (SNL) y Lawrence Livermore (LLNL). Se trata de un proyecto de bajo perfil y con nulas pocas probabilidades de salir adelante a corto plazo (no olvidemos que la NASA ya tiene la sonda DART para estudiar precisamente la viabilidad de los interceptores cinéticos). No obstante, el laboratorio Lawrence Livermore publicó hace poco una nota de prensa sobre el proyecto que se ha hecho viral y ha aparecido en medios de comunicación de todo el mundo. A su vez, la nota de prensa fue debida a la publicación de un nuevo artículo sobre el proyecto, aunque en realidad su contenido es prácticamente similar a otros papers aparecidos estos últimos años. En fin, cosas de internet, ya saben. Sea como sea, viral o no, lo cierto es que la Humanidad dispone de la tecnología para desviar asteroides peligrosos. No solo de aquellos que todavía no conocemos, sino incluso de los que podrían colisionar contra la Tierra durante los próximos miles de años. Bien podríamos hacer un favor a nuestros descendientes y no descargar el problema sobre sus hombros. Pongámonos a trabajar.

Referencias:

  • https://www.llnl.gov/news/scientists-design-conceptual-asteroid-deflector-and-evaluate-it-against-massive-potential
  • https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576517307919#fig1
  • https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170002017.pdf
  • https://www.lpi.usra.edu/sbag/meetings/jun2016/presentations/barbee.pdf
  • http://iaaweb.org/iaa/Scientific%20Activity/conf/pdc2017/IAA-PDC-17-05-P01ab.pdf


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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 18 marzo, 2018
Categoría(s): ✓ Astronáutica • NASA • Sistema Solar