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Missão DART – O primeiro passo na defesa planetária

Meio Bit

Não existia, no dia 30 de junho de 1908 o conceito de defesa planetária. Sem ser detectado, sem aviso, um asteróide com uns 50 metros de diâmetro entrou na atmosfera terrestre, a 27Km/s, ou 97200Km/h. Com passa de algumas dezenas de milhares de toneladas, o meteoróide (muda de nome dependendo da fase) chocou-se com a atmosfera, tão rápido que o ar não tinha tempo de sair da frente.

A vaca foi pro brejo. (Crédito: Universe Sandbox)

A compressão gerou plasma superaquecido, que junto com o ar, exercia resistência. Em algum momento, 7Km sobre a Sibéria, perto do Rio Tunguska a resistência estrutural do meteoróide não resistiu às forças envolvidas, e ele explodiu. A energia liberada foi algo entre 15 e 30 megatons. Na média, equivaleu a 1333 vezes a bomba que seria detonada em Hiroshima, 37 anos no futuro.

Mais de 2000Km2 de floresta foram destruídos em alguns segundos. O abalo sísmico causado pela explosão foi detectado em sismógrafos tão distantes quanto Washington, DC. Incrivelmente a quantidade de mortos foi mínima, três vítimas, não-confirmadas.

A floresta em Tunguska, fotografada por uma expedição em 1929. (Crédito: Wikimedia Commons / Domínio Público)

A Humanidade deu sorte, muita sorte, uma alteração infinitesimal na órbita do asteróide e ele poderia ter atingido Moscou, São Petersburgo, Londres ou Constantinopla, matado dezenas de milhares de pessoas e mudado o curso da História.

Se a o impacto fosse depois de 1945, mesmo na Sibéria seria o suficiente para desencadear uma seqüência de eventos que inevitavelmente terminaria em uma guerra total nuclear. Pense bem: Guerra Fria, Estados Unidos e União Soviética dois pra se pegar, no mau sentido. Uma explosão equivalente a um artefato termonuclear de grande porte acontece em uma região do seu país, talvez uma cidade estratégica. Você vai esperar confirmação ou retaliar imediatamente, antes que os outros mísseis comecem a cair?

Não a melhor época para registrar explosões gigantescas sobre suas cidades (Crédito: Wargames/MGM/UA)

Em 2013 tivemos o famoso Meteoro de Chelyabinsk, que explodiu no ar sobre a Rússia. Movendo-se a 19Km/s, o meteoro de 10 mil toneladas explodiu a 30Km de altitude, com uma energia de 500 kilotons, quebrando janelas e assustando pessoas por centenas de quilômetros. Felizmente o evento foi bem documentado, e não havia tensão internacional, mas esses meteoros não são os mais preocupantes.

Temos asteróides com centenas de metros, às vezes quilômetros de extensão, capazes de gerar Eventos de Extinção, como o meteoro que criou a cratera de Chicxulub, e extinguiu os dinossauros. Com 100km de diâmetro, ele atingiu a Terra com energia equivalente a 921 bilhões de vezes a da bomba de Hiroshima. O pobre Dino da Silva Sauro não teve a menor chance.

A cratera de Chicxulub, a Península de Yucatan, México (Crédito: Sci News)

E nós também não teremos, se não investirmos em defesa planetária. O imenso e infinito vácuo do espaço está repleto de fragmentos da formação do Sistema Solar, a freqüência com que somos atingidos diminui na razão direta do tamanho do asteróide, mas não chega a zero.

Existem organizações monitorando o espaço, mas muitos asteróides pequenos não são detectados. E mesmo que detectemos com antecedência um asteróide como o de Tunguska, HOJE não sabemos como lidar com ele, no máximo vamos calcular o ponto de impacto e evacuar a população local.

Claro, detectar um asteróide perigoso é só metade do problema. Existem várias idéias de como alterar sua órbita, com ou sem ajuda do Bruce Willis, e conseguir lidar com eles é a base de qualquer sistema decente de defesa planetária.

Cientistas vivem brigando, cada grupo defende que seu método preferido é melhor, e todos estão certos, cada caso é um caso e cada caso tem uma solução mais eficiente. O mais legal é que nem todos envolvem detonações nucleares.

1 – Defesa Planetária via Motores

Essa técnica teoricamente está quase ao nosso alcance, e é ideal para cometas e asteróides ricos em água. Em essência um corpo de grandes proporções (inserir piada SuaMãe™ aqui) é detectado em uma órbita que em algumas dezenas, ou preferencialmente centenas de anos vai colidir com a Terra.

Enviamos então um “rebocador espacial” que pousará no cometa e usará seus motores para lentamente, como uma formiguinha empurrando um elefante, aos poucos ir alterando a órbita. Quanto mais distante, e quanto mais tempo os motores funcionarem, mais eficaz é o método.

Bem, funciona no KSP. (Crédito: Kerbal Space Program)

Esse rebocador seria reabastecido por frotas de naves-tanques, caso o corpo maligno não tenha água em (relativa) abundância. Idealmente ele usará ISRU, sigla em inglês para “Utilização de Recursos Locais”. Não é exatamente ciência de foguetes separar Hidrogênio e Oxigênio à partir de água, e há uma certa ironia em usar o próprio asteróide para criar o combustível que vai afastá-lo da Terra.

Uma ótima história cobrindo esse tipo de situação foi escrita por Arthur C. Clarke, n’O Martelo de Deus.

2 – Defesa Planetária via armas nucleares

Lamento informar, mas Armageddon não é um filme cientificamente correto. Qualquer coisa daquele tamanho tão perto da Terra, é game over. E mesmo que fosse possível, com nossas pífias armas nucleares destruir um asteróide de vários quilômetros de comprimento, isso não resolve nada.

A quantidade de matéria entrando na atmosfera continua a mesma, não importa se é na forma de um objeto único ou milhares. Não teremos uma explosão gigante, mas a atmosfera será aquecida da mesma forma, a energia cinética é a mesma. É a diferença entre morrer em um incêndio e cozinhar aos poucos em uma panela.

O efeito é bonito mas não acredite em Armagedom. (Crédito: Armageddon, (Crédito: Touchstone Pictures)

As ogivas nucleares podem em teoria ser usadas em defesa planetária, se o asteróide estiver distante, mas há vários problemas que discutiremos mais tarde.

3 – Tinta?

Sim, tinta. A idéia é aparentemente insana mas em teoria é perfeitamente viável.

Mesmo sem ter massa, luz ainda tem momentum, quando um fóton atinge uma superfície há uma transferência de energia cinética. Isso não é teoria ou ficção científica, velas solares funcionam assim. A sonda Pioneer por décadas apresentou uma anomalia em sua trajetória que só foi explicada quando foi aplicada a equação que levou em conta a pressão exercida pela radiação solar.

Lightsail 2. Não é ficção, é realmente uma vela solar. (Crédito: Planetary Society)

Asteróides em geral são escuros. Se usarmos uma sonda robótica para pintar metade do asteróide de branco, a pressão da radiação solar incidindo sobre ele será desbalanceada, fazendo com que ele seja gentilmente (muito gentilmente) empurrado para uma órbita diferente. Com tempo suficiente mesmo asteróides gigantescos podem ser afetados por esse método.

4 – Defesa planetária via impacto direto

Armas nucleares são ótimas, com uma simples ogiva W80 na mochila você nunca mais terá que pagar a conta do bar, mas a Física no caso dos asteróides pode torná-las desnecessárias.

Usando a velha equação de Newton, F = m x a, sabemos que a força exercida por um foguete atingindo um asteróide é igual a massa multiplicada pela aceleração, vemos isso todos os dias na Estação Espacial internacional, com fragmentos microscópicos de poeira cósmica, viajando a dezenas de quilômetros por segundo abrem buracos nas camadas isolantes dos módulos.

Um foguete levando um impactador, uma carga de material bem denso, como tungstênio ou urânio empobrecido viajando a uma velocidade extrema pode atingir um asteróide com mais energia do que uma detonação nuclear, e como toda ação corresponde a uma reação igual em sentido oposto, o asteróide será levemente empurrado.

Esse método é o único que temos capacidade de testar HOJE, e é isso que está sendo feito na missão DART, (Double Asteroid Redirection Test), Teste de Redirecionamento de Asteróide Duplo.

DART no Sistema Didymos (Crédito: NASA/Johns Hopkins APL)

DART é a primeira missão de defesa planetária lançada pela Terra, e pretende resolver, ou pelo menos gerar bastante dados sobre o método de impacto direto.

A DART é uma sonda bem simples, não tem quase nenhum instrumento científico, o objetivo dela é atingir o asteróide e pronto, uma missão da Agência Espacial Européia monitorará o asteróide, além disso a DART leva um cubesat da Agência Espacial Italiana, o LICIACube. Ele se soltará da sonda principal dez dias antes do impacto, e transmitirá imagens para a Terra.

Se tudo der certo em Setembro de 2022 a DART chegará ao mini-sistema formado pelo asteróide Dimorphos e sua mini-lua Didymos. Um sistema de navegação experimental mirará em Didymos, e a DART o atingirá a 6.6Km/s. Uma conta simples diz que a sonda de 610Kg nessa velocidade impactará com energia equivalente a várias toneladas de TNT.

A DART é minúscula com os painéis solares enrolados. (Crédito: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman)

Como Didymos tem massa de 4.8 milhões de toneladas, não se espera uma mudança significativa em sua órbita. O Δv, a variação de velocidade calculada é de 0.4mm/s, isso deve alterar a órbita de Didymos, que é de 11.92 horas, em mais ou menos 10 minutos.

Isso por sua vez vai afetar a órbita de Dimorphos ao redor do Sol, mesmo Dimorphos sendo bem maior, com 780 metros de diâmetro de 528 milhões de toneladas de massa, contra 160 metros e 4.8MT de Didymos.

Os cientistas esperam ver o quanto o impacto se assemelha aos valores calculados, e como a superfície do asteróide afeta o impacto.

Sonda OSISRIS-REx tocando de leve asteróide Bennu. Note como levanta cascalho.

Nem todo asteróide é uma pedra sólida, existem asteróides compostos por rochas, alguns são núcleos sólidos de ferro, outros são pouco mais que blocos de terra, e esse é um problema.

Em stands de tiro muitas vezes são usados sacos de areia para proteção, e os projéteis que atravessam chapas de aço são detidos por alguns centímetros de areia. A energia é dissipada de forma bem mais eficiente. Cubra uma superfície de areia com uma sacola plástica. Empurre os dedos. Há bastante resistência. Tire o plástico, seus dedos entrarão na areia sem problemas.

Infelizmente defesa planetária ainda não é uma prioridade. A própria DART foi bancada com dinheiro achado entre as almofadas dos sofás da NASA, no total custou US$330 milhões, desses US$69 milhões foram para a SpaceX, e foi uma barganha.

Ela originalmente foi orçada para ser lançada indo de carona em algum outro lançamento, mas a proposta da SpaceX, de um lançamento dedicado ainda foi significantemente mais barata que a concorrência.

Asteróides com mais de 1Km de diâmetro atingem a Terra em média uma vez a cada 500 mil anos, mas bólidos pequenos como o de Tunguska ocorrem a uma freqüência bem maior, em média um a cada 185 anos.

Estatisticamente uma grande cidade pode ser obliterada amanhã, a única forma de não sermos pegos de surpresa é investir em monitoramento e técnicas para alterar a órbita de asteróides potencialmente perigosos. Existem vários projetos isolados, sem muita verba, e pelo visto só iremos aprender depois de um inevitável impacto sério.

Por enquanto só dependemos da sorte, e estamos esquecendo que o Bruce Willis não vai viver para sempre.

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