Come si potrebbe fermare un grande asteroide diretto verso la Terra, soprattutto se venisse scoperto con poco anticipo?
Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Space: Science & Technology e guidato dalla China Academy of Launch Vehicle Technology (CALT), l’Accademia cinese per la tecnologia dei veicoli di lancio, analizza tramite uno studio teorico uno degli scenari più estremi della difesa planetaria: l’impiego dell’energia di un’esplosione nucleare per deviare o, nei casi più critici, frammentare un asteroide near Earth, ovvero che effettua passaggi ravvicinati alla Terra, di grandi dimensioni.
La maggior parte degli asteroidi noti non rappresenta alcun pericolo per la Terra. Tuttavia, esistono ancora numerosi oggetti di grandi dimensioni che devono essere scoperti e caratterizzati e, in alcuni casi, potrebbero essere individuati con tempi di preavviso limitati.
Se un asteroide di oltre un centinaio di metri venisse individuato con un tempo di preavviso molto limitato, per esempio di pochi mesi prima di un possibile impatto, le tecniche di deflessione oggi considerate più realistiche, come l’impatto cinetico sperimentato dalla missione DART della NASA, potrebbero non essere sufficienti.
Per questo motivo i ricercatori studiano anche strategie estreme, da utilizzare soltanto negli scenari più critici e come ultima risorsa.
Due possibili approcci
Il lavoro propone e confronta due diverse modalità di intervento.
La prima è una missione di impatto diretto seguita da una detonazione nucleare, pensata per le situazioni di emergenza. Un veicolo spaziale colpisce l’asteroide ad altissima velocità, scavando un piccolo cratere; immediatamente dopo, il dispositivo nucleare detona all’interno della cavità appena formata. È una soluzione relativamente semplice e rapida da realizzare, ma presenta diversi limiti: il punto d’impatto non può essere scelto con precisione, il cratere ottenuto è poco profondo e quindi il trasferimento di energia all’asteroide è meno efficiente. Inoltre, il dispositivo dovrebbe resistere alle estreme sollecitazioni dell’impatto e la detonazione dovrebbe avvenire con una precisione temporale estremamente elevata.
La seconda strategia, proposta dagli autori come la più promettente quando il tempo di preavviso lo consente, prevede invece una missione con pre-scavo. Dopo aver raggiunto l’asteroide, una sonda ne studierebbe la superficie per individuare il punto più favorevole e utilizzerebbe un penetratore convenzionale per scavare un cratere profondo. Solo successivamente il dispositivo nucleare verrebbe fatto detonare all’interno della cavità.
Grazie a questo approccio l’energia della detonazione verrebbe trasferita molto più efficacemente all’asteroide: nelle simulazioni, la variazione di velocità ottenuta risulta superiore di oltre tre volte rispetto alla modalità a impatto diretto, aumentando in modo significativo l’efficacia della deviazione.
Un database virtuale di minacce
Per confrontare le due strategie, i ricercatori hanno creato un database virtuale di migliaia di asteroidi potenzialmente pericolosi, per valutare l’efficacia delle diverse strategie di deviazione in funzione del tempo di preavviso e delle caratteristiche dell’oggetto. Sono infatti state simulate migliaia di possibili traiettorie di impatto con tempi di preavviso di 1 e 20 anni. Su questo insieme di scenari hanno valutato quanta deviazione sarebbe possibile ottenere in funzione della potenza dell’esplosione, della profondità della detonazione e del tempo disponibile prima dell’impatto.
I ricercatori hanno simulato migliaia di possibili traiettorie di asteroidi potenzialmente pericolosi per valutare l’efficacia delle diverse strategie di deviazione in funzione del tempo di preavviso e delle caratteristiche dell’oggetto.
Le simulazioni indicano che gli asteroidi con diametro inferiore ai 100 metri potrebbero, in alcuni casi, essere completamente frammentati, mentre per oggetti dell’ordine del chilometro l’obiettivo più realistico è modificarne l’orbita. In questo caso anche una piccola variazione di velocità può fare una grande differenza: con un incremento di appena 0,5 cm/s sarebbero necessari almeno 4,5 anni di preavviso per evitare l’impatto; portando la variazione a 3 cm/s il tempo minimo scende a circa 560 giorni, con 18 cm/s bastano circa 139 giorni, mentre una deviazione di 1 m/s consentirebbe, nei casi simulati, di ottenere il risultato con appena 60 giorni di anticipo.
Il principio, in realtà, è lo stesso dimostrato dalla missione DART della NASA. Nel 2022 la sonda riuscì a modificare la velocità dell’asteroide Dimorphos di appena 2,7 millimetri al secondo: una variazione minuscola, ma sufficiente a cambiare sensibilmente la sua orbita. Questo perché, quando si interviene con anni di anticipo, anche un piccolissimo cambiamento di velocità continua ad accumularsi nel tempo, trasformando una possibile collisione con la Terra in un semplice passaggio ravvicinato.
Una piccola spinta può fare una grande differenza
Questi risultati possono sembrare sorprendenti, ma si basano sullo stesso principio dimostrato dalla missione DART. Nel 2022 la sonda ha modificato la velocità orbitale dell’asteroide Dimorphos di appena 2,7 millimetri al secondo, una variazione minuscola ma che è stata sufficiente ad accorciarne il periodo orbitale attorno all’asteroide compagno Didymos di circa 33 minuti.
Nella meccanica orbitale, infatti, anche un piccolissimo cambiamento di velocità continua ad accumularsi nel tempo lungo l’orbita. Se l’intervento avviene con anni di anticipo, una possibile collisione può trasformarsi in un semplice passaggio ravvicinato.
Una ricerca teorica, non un piano operativo
È importante sottolineare che questo lavoro non propone una missione imminente né suggerisce l’impiego di armi nucleari nello Spazio. Si tratta di uno studio teorico che analizza, attraverso simulazioni numeriche, quali potrebbero essere le opzioni disponibili negli scenari più estremi, qualora un grande asteroide fosse scoperto troppo tardi perché altre tecniche risultino efficaci.
La difesa planetaria si basa innanzitutto sulla scoperta precoce degli asteroidi potenzialmente pericolosi: più un oggetto viene individuato in anticipo, più è possibile utilizzare metodi di deviazione meno energetici e più semplici da realizzare.
In altre parole, il miglior sistema di difesa resta continuare a cercare, catalogare e caratterizzare gli asteroidi near Earth, così da avere anni, o addirittura decenni, di preavviso prima di un eventuale rischio di impatto.
