Vědci detailně rozebrali úspěšný test planetární obrany

Nebezpečný asteroid tedy musíme objevit minimálně několik let před srážkou a musíme také umět přesně spočítat jeho budoucí dráhu ve Sluneční soustavě. Pak může NASA nebo nějaká podobně schopná organizace připravit meziplanetární sondu, která bude schopna takový úkol splnit.

Této metodě odklonění asteroidu z dráhy se říká odborně „kinetický impaktor“ a funguje na stejném principu jako srážka kulečníkových koulí. Při srážce dochází mezi sondou a planetkou k výměně tzv. hybnosti, což změní další dráhu tělesa. Čím dříve před předpokládanou srážkou se Zemí sonda asteroid zasáhne, tím menší náraz (či výměna hybnosti) stačí, aby nás asteroid minul v dostatečné vzdálenosti.

NASA provedla praktický test této metody 26. září loňského roku. Tehdy její sonda v rámci mise DART (Double Asteroid Redirection Test) narazila do měsíce Dimorphos, který obíhá kolem „blízkozemního“ asteroidu (65803) Didymos. Sonda DART zasáhla povrch planetky Dimorphos, takže její tělo dopadlo mezi dva velké balvany, blízko optického středu.

Účelem v tomto případě nebylo odklonit dráhu dvojitého asteroidu od kolizního kurzu se Zemí (nic takového zde nehrozilo a nehrozí), ale „pouze“ pokusně změnit parametry oběžné dráhy měsíčku kolem většího „mateřského“ asteroidu. V době nárazu byla planetka vzdálena asi 11 milionů kilometrů od Země.

Princip výměny fyzikálních pohybových veličin mezi sondou a měsíčkem však byl v principu stejný. Proto byla „sebevražedná“ sonda DART doprovázena malou italskou sondou LICIACube, která se od DART včas oddělila a kolizi mohla sledovat zpovzdáli.

Stejně tak následky srážky sledovalo v reálném čase i mnoho tzv. občanských vědeckých dalekohledů ze Země, rovněž i Hubbleův vesmírný dalekohled.

Tuzemského čtenáře může zajímat, že měsíc Dimorphos byl objeven v roce 2003 týmem českého astronoma Petra Pravce z Astronomického ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově, který se také významně podílel na přípravě mise DART.

Od konce února tohoto roku již vyšlo v časopise Nature několik článků, které člověkem navozenou srážku podrobně popsaly a zanalyzovaly. Ukázalo se, že test skončil velmi úspěšně. Jeho průběh byl navíc opravdu zajímavý. Šlo o unikátní vesmírný experiment, první svého druhu.

Články odrážejí práci mezinárodního týmu vědců včetně českých. Tým je veden experty z marylandské Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a zároveň stojí za misí DART.

Připomeňme si některé základní parametry „kosmického kulečníku“: sonda DART odstartovala ze Země 24. listopadu 2021, po několika letech přípravy. Měla hmotnost 640 kg, šířku bez solárních panelů cca 2 metry a narazila do měsíčku Dimorphos o průměru cca 160 metrů rychlostí 6600 metrů za sekundu.

Samotný mateřský asteroid Didymos má přitom v průměru kolem 780 metrů a kolem Slunce oběhne jednou za 770 dní. Dimorphos před srážkou oběhl svůj mateřský asteroid jednou za 11 hodin a 55 minut. Vědci s napětím očekávali, jak se srážka se sondou DART podepíše na změně jeho oběžné periody.

Ukázalo se, že veličina se nakonec zkrátila o 33 minut, což je mnohem více, než v co výzkumníci doufali. Náraz také okamžitě zpomalil oběžnou rychlost asteroidu nejméně o 2,7 milimetru za sekundu. Dráha těžiště obou asteroidů kolem Slunce ale nebyla ovlivněna, tudíž byl tento test pro Zemi bezpečný.

Zkouška tedy dopadla na výbornou, i když se jednalo o poměrně malý asteroid. Na druhou stranu malých asteroidů je v prostoru kolem oběžné dráhy Země mnohem více než těch větších, čili pokud bychom měli zasahovat proti „vesmírnému agresorovi“ tohoto typu, typický případ „planetární obrany“ by nejspíše vypadal velmi podobně.

Sonda byla asi 80krát menší než Dimorphos. Řídicí tým mise přirovnal kolizi k nárazu golfového vozíku do jedné z velkých pyramid v Gíze – byla dostatečně silná na to, aby vytvořila impaktní kráter. Hlavním faktorem zde byla velká nárazová rychlost.

Studie zároveň uvádějí, že odchýlení asteroidu zhruba o velikosti Dimorphosu je možné i bez letu předchozí průzkumné kosmické sondy, pokud budou mít vědci několik let či nejlépe několik desetiletí na přípravu kolize.

Podle NASA každopádně tyto výsledky otevírají cestu doslova k zářivé budoucnosti planetární obrany před podobně velkými asteroidy, které jsou pokládány za „zabijáky měst“. Na zhruba 10krát a ještě více rozměrné (oproti Dimorphosu) „planetární zabijáky“ bude nicméně potřeba vyvinout další metody - např. blízký výbuch jaderné bomby nebo pálení výkonných laserů.

Zásah měsíčku Dimorphos sondou DART je o to cennější, že zvláště poslední fázi letu před srážkou musela sonda řídit skoro sama, tedy autonomně. Musela sama získávat podrobné informace o poloze obou složek dvojitého asteroidu ve velké rychlosti, bez předem shromážděných detailních informací. A na jejich základě rychle upravovat dráhu svým iontovým motorem.

Protože jediným cílem sondy byl náraz do měsíce asteroidu, nenesla prakticky žádné vědecké přístroje. Jediným větším byl 20centimetrový navigační dalekohled DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation), který přesně směroval sondu k místu dopadu.

Během kolize sondy DART s měsícem Dimorphos se zároveň z povrchu uvolnil asi milion kilogramů prachu a hornin, což vzápětí vytvořilo ohon táhnoucí se za asteroidem v délce nejméně 10 tisíc km.

Byl také dočasně vidět i druhý ohon, a to prvních 18 dní po dopadu. Reaktivní síla výtrysku zároveň významně přispěla ke změně dráhy měsíčku.

Pro výsledek kolize je tedy také důležité, z jakého materiálu je povrch asteroidu složen a jak velký výtrysk materiálu po srážce vznikne.

Na místě dopadu sondy se přitom nyní podle fotek z mikrosondy LICIACube nachází dobře patrná „promáčklina“ - malý kráter.

Vznik ohonu je pro vědce důležitý ještě z jiného důvodu - známe řadu „aktivních asteroidů“, které vytvářejí podobné ohony, ale neznáme kolize, které je spustily.

U asteroidu Dimorphos známe obojí - náraz i jím vytvořený ohon. Proto můžeme lépe odhadnout, jak ohony vznikají. A pochopíme mechanismus ještě lépe, až více a podrobněji prozkoumáme stavbu a materiál asteroidu Dimorphos.

Aktuálně se připravuje evropská sonda Hera, která by měla detailně a zblízka studovat asteroid po kolizi se sondou DART. Její start se plánuje na rok 2024 a k asteroidu Didymos by měla dorazit v letech 2026-27. Její součástí by měly být i tři malé doprovodné satelity typu CubeSat. Na přípravě jednoho z nich (Milani) se významně podílejí české firmy a vědci.

Odborníci se zkrátka budou z uměle vyvolané srážky snažit vytěžit maximum informací, které poslouží i k modelování procesů na jiných aktivních asteroidech.