Como desviar um asteróide?… Com lasers, é claro!

Inside Science News Service

Lasers Podem Impedir Que Um Dia Asteróides Colidam Com a Terra 

Foto do meteoro (e a bola de fogo causada por ele) de Chelyabinsk, tirada em 15 de fevereiro de 2013, a uma distância de mais de 200km.
Crédito da Imagem: cyberborean via flickr | http://bit.ly/1RR6huH
Informações sobre direitos: http://bit.ly/1dWcOPS
Original em inglês publicado em 29 de janeiro de 2016
Por  Charles Q. Choi, Contribuidor do ISNS

(Inside Science) — Lasers montados em espaçonaves robóticas ou satélites gigantescos podem desviar asteróides para longe da Terra – é o que sugerem novas simulações orbitais que exploram esta estratégia de defesa.

O impacto de um cometa ou asteróide com cerca de 20 km de largura provavelmente foi a causa da mais recente e familiar extinção em massa que encerrou a Era dos Dinossauros, há cerca de 65 milhões de anos. Tais impactos gigantescos são raros, mas impactos menores ainda podem causar um caos de grandes proporções.

“Nos últimos 100 anos, aproximadamente, tivemos dois impactos significativos dos quais temos conhecimento”, diz Philip Lubin, cosmologista experimental na Universidade da California, Santa Barbara. “Um foi o evento de 1908 em Tunguska, Russia, com uma potência estimada de 10 a 15 megatons de TNT, mais ou menos a mesma potência da maior arma nuclear já detonada pelos EUA. O segundo foi o evento de Chelyabinsk, também na Russia, em 2014, que teve uma potência estimada de cerca de meio megaton, o equivalente a uma arma termonuclear de média potência dos arsenais dos EUA e Russia”.

Os cientistas propuseram várias ideias para desviar objetos próximos da Terra (conhecidos por sua abreviatura em inglês Near-Earth Objects = NEO) ameaçadores. Por exemplo, impactadores cinéticos, talvez armados com bombas nucleares, poderiam ser lançados contra alvos de maneira a empurrá-los para fora da rota de colisão. Outra ideia é usar espaçonaves com massa suficiente para agirem como “tratores gravitacionais”, cuja própria atração gravitacional seria usada para puxar os alvos para novas órbitas. Ourtos propuseram que motores de empuxo, montados no próprio alvo, possam desviá-los de maneira continua — talvez motores iônicos, ou robos que minerem rochas dos alvos e os joguem para longe no espaço. Outros ainda afirmam que cobrir um dos lados do alvo com tinta ou espelhos, pode alterar o quanto o alvo é aquecido pelo Sol, o que pode, por sua vez, alterar gradualmente sua trajetória.

Agora, Lubin e seus colegas propuseram empregar lasers, alimentados com energia solar, para explodir os alvos. As plumas de rochas vaporizadas podem empurrar os alvos para fora dos rumos de colisão.

A equipe de Lubin rodou simulações em computadores para ver o quão bem lasers de diferentes potências poderiam funcionar contra asteróides ameaçadores de vários tamanhos. Uma proposta é o DE-STAR (abreviatura de Directed Energy System for Targeting of Asteroids and exploRation = Sistema de Energia Direcionada para Alvejar Asteróides e Exploração), que consiste de um enorme satélite em órbita da Terra para explodir asteróides a distância. (Lubin desconversou quando perguntado se DE-STAR tem algo a ver com a “Death Star” [= “Estrela da Morte”] de “Guerra nas Estrelas”)

“O fato de que um sistema possa desviar um asteróide em rumo de colisão, a partir da órbita da Terra, é singular – todos os outros sistemas necessitam que uma astronave vá até o asteróide”, comentou o astrônomo Paul Chodas, gerente do Centro de Estudos de NEOs no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, California, o qual não participou da pesquisa.

Outro conceito de Lubin é o DE-STARLITE, uma espaçonave robótica menor que voa até o asteróide para desviá-lo, mantendo uma posição a cerca de 10 km de seu alvo. Os pesquisadores sugerem que DE-STARLITE é a opção mais prática, porque um sistema menor poderia ser construído mais rápido e barato.

Para DE-STARLITE, os pesquisadores modelaram uma espaçonave energizada por um conjunto de painéis solares. Eles simularam asteróides de tamanhos variados – desde o de 20 m da classe Chelyabinsk e de 80 m da classe Tunguska, até Apophis, um asteróide de 325 m que percorre uma órbita potencialmente perigosa, e até coisas maiores.

Por exemplo, uma versão de 20 kW da DE-STARLITE, funcionando por 15 anos, poderia desviar Apophis a uma distância igual ao diâmetro da Terra. “Os militares estão estudando atualmente lasers na faixa dos 100 kW, de forma que 20 kW seria provavelmente bem fácil de fazer”, argumenta Lubin.

Uma versão mais poderosa de DE-STARLITE com 1 MW poderia caber em um dos futuros foguetes do Sistema de Foguetes de Lançamento Espacial que está sendo desenvolvido pela NASA, e, ao longo de 5 anos, desviar alvos com até 500 m de diâmetro, ou asteróides das classes Tunguska  ou Chelyabinsk em menos de um ano após seu encontro com essas rochas, segundo os pesquisadores. “Um megawatt parece ser um bocado, mas não há qualquer motivo para que não pudéssemos fazê-lo nessa escala, se precisássemos”, afirma Lubin.

Uma vantagem chave desta estratégia de emprego de lasers “é que ela usa a massa do próprio asteróide para desviá-lo, em lugar de trazer um monte de combustível e outras coisas pesadas até o asteróide para movê-lo”, argumenta Lubin. E ele acrescenta que um sistema de lasers certamente pesaria menos do que qualquer outra opção, embora tivesse tanto ou mais efeito sobre os asteróides, além de permitir um nível de controle tão bom quanto as melhores alternativas.

Entretanto, DE-STARLITE requer tempo para funcionar– meses até chegar a um asteróide alvo e mais alguns anos até desviá-lo para uma trajetória segura. Os astrônomos podem não conseguir detectar um asteróide perigoso a tempo de interceptá-lo com o DE-STARLITE. Então, teríamos que recorrer a DE-STAR como última linha de defesa no curto tempo restante.

O DE-STAR é mais eficaz quando os alvos estão relativamente mais perto de seus lasers. Para desviar alvos para uma trajetória segura, DE-STAR precisa de um conjunto grande e muito poderoso de lasers, um onde os lasers estejam todos em fase.

Os pesquisadores calcularam que, se o DE-STAR tivesse um conjunto de lasers em fase de 1 km de largura e um conjunto de paineís solares igualmente grande, poderia desviar um objeto da classe Tunguska, com 80 m, no curso de quatro semanas — provavelmente não o suficiente para impedir um impacto, mas o bastante para direcionar o asteróide para um ponto de impacto desabitado. Um conjunto com 2 km poderia desviar um asteróide em até 127.000 km, ou seja, cerca de 10 vezes o diâmetro da Terra.

Um conjunto de alvos que DE-STAR poderia atacar, mas DE-STARLITE provavelmente não poderia, são os cometas de longo período, um daqueles que leva mais de 200 anos para completar uma órbita. A natureza de suas órbitas torna difícil o encontro de espaçonaves lançadas da Terra e eles, ainda mais para casar suas velocidades e trajetórias. “DE-STAR pode ser uma das poucas opções para nos defender contra cometas de longo período”, diz Lubin.

No entanto, a construção de algo como DE-STAR seria desafiadora. A Estação Espacial Internacional é atualmente o maior objeto feito pela humanidade existente no espaço e só tem 110 metros de envergadura. “A engenharia para construir uma espaçonave desse tamnho, teria que ser formidável, para dizer o mínimo”, diz Chodas.

Alguns podem temer que os poderosos lasers de DE-STAR possam ser potencialmente usados como armas.

Porém Chodas observa que podem existir outras aplicações pacíficas para satélites dotados de lasers, além de defesa contra asteróides, tais como a exploração interestelar.

“Lasers podem ser usados para impelir pequenas sondas até velocidades relativísticas, o que pode ser a única maneira possível de chegar às estrelas mais próximas”, argumenta Lubin.

Lubin e seus colegas detalharam suas descobertas em um artigo aceito pelas Publications of the Astronomical Society of the Pacific.


Charles Q. Choié um escritor freelance de ciências de Nova York que já escreveu para The New York Times, Scientific American, Wired, Science, Nature e várias outras agências de notícias. Seu Twitter é @cqchoi.

Cometa, asteróide… que raios é isso?!…


ESA/Hubble Information Centre

Quando um cometa não é um cometa?

Astrônomos do Hubble observam um esquisito asteroide com 6 caudas

 IMAGEM: Imagens do objeto espacial P/2013 P5 no cinturão de asteroides.

Clique aqui para mais informações.

Os astrônomos que trabalham com o Telescópio Espacial Hubble (cooperação NASA/ESA) observaram um objeto ímpar e intrigante no cinturão de asteroides que se parece com um esguicho giratório de jardim ou uma peteca de badminton. Embora este objeto siga uma órbita de asteroide, se parece com um cometa e está ejetando caudas de poeira para o espaço.

Asteroides normais são vistos como pequenos pontos luminosos. Mas este asteroide, designado como P/2013 P5, tem seis caudas semelhantes à de um cometa se irradiando dele como os raios de uma roda de bicicleta. Ele foi detectado pela primeira vez em agosto deste ano como um objeto particularmente nebuloso pelos astrônomos do Telescópio Pan-STARRS 1 no Hawaii [1].

Como jamais coisa semelhante tinha sido observada, os astrônomos estão coçando suas cabeças na tentativa de encontrar uma explicação adequada para sua aparência misteriosa.

As múltiplas caudas foram encontradas nas imagens do Hubble tiradas em 10 de setembro de 2013. Quando o Hubble voltou ao asteroide em 23 de setembro, sua aparência estava totalmente diferente. Parecia que toda sua estrutura tinha sido girada.

“Nós ficamos literalmente embasbacados com o que vimos”, diz o principal investigador David Jewitt da Universidade da Califórnia em Los Angeles. “O que é mais estranho ainda é que a estrutura de suas caudas mudaram dramaticamente em apenas 13 dias enquanto ele arrotava poeira. Isto também nos pegou de surpresa. É difícil acreditar que estamos olhando para um asteroide”.

Uma explicação para a aparência estranha é que a rotação do asteroide tenha aumentado ao ponto que sua superfície está se destroçando, emitindo poeira em erupções episódicas que só começaram na última primavera [NT: primavera do Hemisfério Norte]. A equipe descartou a possibilidade de um impacto de outro asteroide porque, neste caso, uma grande bola de poeira teria sido emitida para o espaço de uma só vez, enquanto que o P5 tem emitido poeira de maneira intermitente ao longo de, pelo menos, 5 meses. [2].

Uma modelagem cuidadosamente realizada pela membro da equipe Jessica Agarwal do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar em Lindau, Alemanha, mostrou que as caudas podem ter sido formadas por uma série de eventos de ejeção impulsiva de poeira [3]. A pressão da radiação solar expele esses “borrões” de poeira. “Dados nossas observações e modelagens, inferimos que o P/2013 P5 pode estar perdendo poeira por girar em alta velocidade”, argumenta Agarwal. “Então o mesmo Sol arrasta esta poeira na forma das diversas caudas que vemos”.

O asteroide pode ter sido posto a girar a uma alta velocidade, na medida em que a pressão da luz solar exerceu um torque em seu corpo. Se a rotação aumentar o bastante, diz Jewitt, a fraca gravidade do asteroide não será mais capaz de mantê-lo coeso. A poeira pode cair em avalanche na direção do equador, onde pode esmigalhar tudo e ejetar, eventualmente formando uma longa cauda no espaço. Até agora, somente uma pequena parte da massa – algo entre 100 e 1000 toneladas de poeira – se perderam. O asteroide é milhares de vezes mais massivo, com um raio de quase 240 metros.

Observações subsequentes podem mostrar se a poeria sai do asteroide pelo plano equatorial, o que seria um indício muito forte de uma disrupção rotacional. Os astrônomos também tentarão medir a real taxa de rotação do asteroide.

A interpretação de Jewitt implica em que a disrupção rotacional pode ser um fenômeno comum no cinturão de asteroides; pode mesmo ser a principal maneira pela qual os pequenos asteroides “morrem” [4]. “Na astronomia, quando você encontra algo, normalmente vai encontrar muitos mais”, lembra Jewitt. “Este é um objeto muito interessante para nós e quase que com certeza o primeiro de muitos outros”.

O artigo da equipe de Jewitt será publicado na edição online de 7 de novembro de The Astrophysical Journal Letters.

 

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Notas

[1] O cometa foi descoberto por Micheli et al. em 27 de agosto de 2013. Ele foi localizado por observações feitas em 18 de agosto de 2013. A descoberta foi anunciada em uma Circular Eletrônica de Minor Planet.

[2] Agarwal calculou que o primeiro evento de ejeção ocorreu em 15 de abril e o último em 4 de setembro de 2013. Outras erupções aconteceram em 18 de julho, 24 de julho, 8 de agosto e 26 de agosto de 2013.

[3] Uma opção menos provável é que a emissão resulte da sublimação de gelo. O gelo pode sobreviver dentro do cinturão de asteroides, muito embora apenas se estiver nas bordas ou enterrado bem dentro de um asteroide suficientemente grande, de forma a estar protegido, No entanto o P5 é feito de rochas metamórficas, o que o torna incapaz de manter o gelo da mesma forma que os cometas o fazem. Isto, juntamente com a órbita de P5 e seu tamanho muito pequeno, tornam muito improvável que a perda de massa seja por sublimação do gelo.

[4] Esta não é a primeira vez que o Hubble observou um asteroide estranho. Em 2010, o Hubble observou um estranho asteroide em forma de X (heic1016 – http://www.spacetelescope.org/news/heic1016/). No entanto, diferentemente do P/2013 P5, acredita-se que este outro se tenha formado por uma colisão. Mais tarde naquele mesmo ano os astrônomos observaram o asteroide (596) Scheila, um objeto com uma cauda, cercada por uma nuvem de poeira em forma de “C” (opo1113a –http://www.spacetelescope.org/images/opo1113a/). Igualmente, acredita-se que esse asteroide seja o resultado de uma colisão entre Scheila e outro corpo muito menor – foi apenas a segunda vez que um tal evento foi encontrado.

 

O Telescópio Espacial Hubble  é um projeto de uma cooperação internacional da ESA e da NASA.

A equipe internacional de astrônomos do estudo do Hubble consiste de D. Jewitt (UCLA, EUA), J. Agarwal (Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, Alemanha), H. Weaver (Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, EUA), M. Mutchler (STScI, EUA) e S. Larson (Universidade de Arizona, EUA). O artigo. intitulado “The Extraordinary Multi-Tailed Main-Belt Comet P/2013 P5”, será publicado em The Astrophysical Journal Letters.

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