Double Asteroid Redirection Test , la enciclopedia libre

No debe confundirse con DART (satélite artificial).
Prueba de redirección de asteroide binario (DART)

Representación satelital de DART que muestra su único instrumento científico, la cámara DRACO
Estado Finalizada
Tipo de misión Misión de defensa planetaria
Operador Laboratorio de Física Aplicada (APL)
Coste US$ 324.000.000
ID COSPAR 2021-110A
no. SATCAT 49497
Página web enlace
Duración planificada 10 meses y 2 días
Duración de la misión

DART: 10 meses y 2 días

LICIACube: 2 años, 4 meses y 23 días
Propiedades de la nave
Nave Impactador: DART
Cubesat: LICIACube
Fabricante Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Universidad Johns Hopkins
Masa de lanzamiento DART: 610 kg
LICIACube: 14 kg
Dimensiones DART: 1,8 × 1,9 × 2,6 m
LICIACube: 10 × 20 × 30 cm
Comienzo de la misión
Lanzamiento 24 de noviembre de 2021, 06:21:02 UTC
Vehículo Falcon 9 Block 5, B1063.3
Lugar SLC-4E, Vanderberg
Contratista SpaceX

Parche de misión DART

[editar datos en Wikidata]

La prueba de redireccionamiento de un asteroide binario (en inglés: Double Asteroid Redirection Test; o DART, que significa "dardo"[1]​) fue una misión espacial de la NASA destinada a probar un nuevo método de defensa planetaria contra objetos próximos a la Tierra (NEO). De manera deliberada, estrelló una sonda espacial contra el asteroide Dimorphos, satélite de Didymos, para probar si la energía cinética del impacto de una nave espacial podría desviar con éxito un asteroide en curso de colisión con la Tierra. DART es un proyecto conjunto entre la NASA y el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins, administrado por la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA, y con el soporte técnico de varios laboratorios y oficinas de la NASA. Otras agencias espaciales, como la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Italiana o la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial, están contribuyendo en proyectos relacionados o posteriores. En agosto de 2018, la NASA aprobó el proyecto para iniciar la fase final de diseño y montaje de la sonda DART, que finalmente se lanzó el 24 de noviembre de 2021, a las 06:21:02 UTC, y la colisión con el asteroide ocurrió el 26 de septiembre de 2022.[2]​[3]​[4]​

El 11 de octubre de 2022, la NASA confirmó que había acortado el período orbital de Dimorphos a unos 32 minutos, superando el umbral de éxito que era de 73 segundos, por lo que superó este punto de referencia mínimo en más de 25 veces.[5]​[6]​

Historia[editar]

El destello y la eyección resultante de la colisión de la nave espacial Deep Impact de 2005 con el cometa Tempel 1.
DART en una configuración de lanzamiento
DART y su RLSA en espiral
Video del desarrollo de DART ROSA

Originalmente, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA planearon de forma independiente misiones para probar estrategias de deflexión de asteroides, y para 2015 establecieron una colaboración llamada AIDA (Evaluación de Impacto y Deflexión de Asteroides, en inglés: Asteroid Impact and Deflection Assessment) que involucraría dos lanzamientos de naves espaciales funcionando de forma sinérgica.[7]​[8]​[9]​ Según la propuesta, la nave espacial europea, AIM, se habría lanzado en diciembre de 2020, y DART en julio de 2021. AIM habría orbitado el asteroide más grande para estudiar su composición y la de su luna, para posteriormente hacer impactar a la sonda DART en la luna del asteroide en septiembre de 2022, durante una aproximación cercana a la Tierra.[8]​ AIM habría estudiado la fuerza del asteroide, las propiedades físicas de la superficie y la estructura interna, así como también habría medido el efecto en la órbita de la luna del asteroide alrededor del asteroide más grande.[cita requerida]

El orbitador AIM fue cancelado, por lo que no se obtendrá la caracterización planeada de los asteroides; y los efectos del impacto de DART serán monitoreados desde telescopios y radares terrestres[10]​[9]​ y desde la sonda Hera.

En junio de 2017 la NASA aprobó el paso del desarrollo del concepto a la fase de diseño preliminar, y en agosto de 2018 la NASA aprobó el proyecto para iniciar la fase final de diseño y montaje.[11]​[12]​

El 11 de abril de 2019 la NASA anunció que se utilizaría un SpaceX Falcon 9 para lanzar DART.[13]​ Originalmente se planeó que DART fuera una carga útil secundaria en un lanzamiento comercial para mantener bajos los costos; sin embargo, en una presentación de actualización de la misión en noviembre de 2018 señaló que utilizaría un vehículo de lanzamiento dedicado únicamente para la misión.[cita requerida]

Los científicos estiman que hay 25.000 grandes asteroides en el sistema solar, aunque hasta la fecha los estudios han detectado unos 8.000; por lo tanto, los funcionarios de la NASA creen que es imperativo desarrollar un plan efectivo para evitar que un objeto cercano amenace la Tierra.[14]​

El impacto de un satélite en un asteroide ya se había llevado a cabo una vez, con un propósito completamente diferente (el análisis de la estructura y composición de un cometa), por la nave espacial impactora de la sonda Deep Impact de la NASA, de 372 kilogramos. Al impactar, liberó 19 gigajulios de energía (el equivalente a 4,8 toneladas de TNT),[15]​ excavó un cráter de hasta 150 metros de ancho, disminuyó el perihelio del cometa Tempel 1 en 10 metros, cambió la órbita en 10 centímetros y se predijo un cambio de velocidad de 0,0001 mm/s tras impactar con el cometa a una velocidad de ~10,2 km/s el 4 de julio de 2005.[16]​

Descripción[editar]

El propulsor de xenón evolutivo de la NASA (Evolutionary Xenon Thruster, NEXT) operando en una cámara de vacío.
Satélite DART mostrando su único instrumento, la cámara DRACO
Animación de la trayectoria de DART
     DART     (65803) Didymos     La Tierra     El Sol     (138971) 2001 CB21     (3361) Orpheus

DART es un impactador con una masa de 610 kilogramos, que no alberga ninguna carga útil científica más que un sensor solar, un rastreador de estrellas y una cámara fotográfica telescópica.[17]​ La cámara, denominada Reconocimiento Didymos y Asteroides para Navegación Óptica - DRACO, en inglés: Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation, tiene una apertura de 20,8 centímetros y una relación focal de 12,6; su diseño está basado en el Generador de Imágenes de Reconocimiento de Largo Alcance (Long Range Reconnaissance Imager, LORRI) montado bordo de la nave espacial New Horizons, y sirve para respaldar la autonomía de navegación del satélite en su objetivo de impactar en el centro de la luna del pequeño asteroide.[cita requerida]

Se estimó que el impacto de DART de 500 kilogramos[18]​ a 6,6 km/s[19]​[20]​ produciría un cambio de velocidad del orden de 0,4 mm/s, resultando en un pequeño cambio en la trayectoria del sistema de asteroides, que, con el tiempo, llevaría a un gran cambio de ruta.[21]​[8]​[22]​[23]​ El impacto, que ocurrió a 11 millones de kilómetros de la Tierra,[24]​ tuvo como objetivo el centro de Dimorphos y debería disminuir el período orbital, actualmente 11,92 horas, en aproximadamente 10 minutos.[25]​ En un lapso de años, el artificialmente generado cambio de trayectoria acumulativo de un cambio tan pequeño en la velocidad podría asemejarse al cambio orbital necesario para mitigar el riesgo de que un hipotético asteroide con destino a la Tierra le alcance.[26]​

El cambio de velocidad real y el cambio orbital son inciertos. Hay un efecto de "mejora del momentum" malentendido debido a la contribución del impulso de retroceso de la eyección del impacto. Se espera que el impulso final transferido al fragmento restante más grande del asteroide pueda ser hasta 3-5 veces el impulso incidente, y obtener buenas mediciones de los efectos, que ayudarán a refinar los modelos de tales impactos, es uno de los principales objetivos de la misión.[27]​ Las estimaciones iniciales del cambio en el período de la órbita binaria deben conocerse dentro de una semana.[28]​ Unos años más tarde, una nave espacial llamada Hera, aprobada por la ESA en noviembre de 2019, realizará un reconocimiento y una evaluación detallados.[29]​[30]​

En España, el Centro de Astrobiología realizó experimentos de laboratorio para optimizar el impacto de DART, impacto a ser evaluado vía la misión de seguimiento Hera.[31]​[1]​

La nave espacial DART utiliza el propulsor de iones NEXT, un tipo de propulsión eléctrica solar.[32]​[33]​ Será impulsado por paneles solares de 22 metros cuadrados para generar los ~3,5-kW necesarios para alimentar el motor Evolutionary Xenón Thruster – Commercial (NEXT-C) de la NASA.[34]​

Los paneles solares de la nave espacial utilizan un diseño Roll Out Solar Array (ROSA), el cual se probó en la Estación Espacial Internacional en junio de 2017 como parte de la Expedición 52, entregada a la estación por la misión de carga comercial de SpaceX CRS-11.[35]​

Usando ROSA como estructura, una pequeña parte del panel solar de DART está configurada para demostrar la tecnología Transformational Solar Array, que tiene células solares de muy alta eficiencia y concentradores reflectantes que proporcionan tres veces más energía que la tecnología actual de paneles solares.[36]​[37]​

La nave espacial DART es la primera nave espacial en utilizar un nuevo tipo de antena de comunicación de alta ganancia, es decir, una matriz de ranuras de línea radial en espiral (Spiral Radial Line Slot Array, RLSA). La antena opera en las frecuencias de la Red de Espacio Profundo de la NASA de banda X (NASA DSN) de 7,2 y 8,4 GHz. La antena fabricada excede los requisitos dados y ha sido probada en entornos dando como resultado un diseño TRL-6.[38]​

Nave espacial secundaria[editar]

LICIACube CubeSat un satélite compañero de la nave espacial DART
Experimento Transformational Solar Array (matriz solar transformacional) en Roll Out Solar Array (ROSA) de DART.

La Agencia Espacial Italiana (ASI) contribuirá a la misión con una nave espacial secundaria llamada LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids), con un pequeño CubeSat que se acoplará a DART y se separará 10 días antes del impacto; con el objetivo de adquirir imágenes del impacto y de la eyección a medida que se desplaza rebasando el asteroide.[29]​[39]​ LICIACube se comunicará directamente con la Tierra, enviando imágenes de la eyección después del sobrevuelo de Dimorphos.[40]​

Misión de seguimiento[editar]

En un proyecto colaborativo paralelo la Agencia Espacial Europea está desarrollando Hera, una nave espacial que se lanzará en dirección a Didymos en 2024, llegando al mismo en 2027 (5 años después del impacto de DART), con el fin de realizar una evaluación más detallada del resultado del impacto.[41]​[42]​[41]​ Hera se ha diseñado para llevar dos CubeSats, APEX y Juventus.[41]​

Perfil de la misión[editar]

Utilizando el telescopio SOAR del NOIRLab de la NSF en Chile, se pudo captar la inmensa extensión de polvo y escombros expulsada de la superficie del asteroide Dimorphos por la nave espacial DART de la NASA cuando impactó el 26 de septiembre de 2022. En esta imagen, la estela de polvo de más de 10.000 kilómetros de longitud (en donde el efecto longitudinal es debido al empuje producido por la presión de la radiación solar, de manera similar a la cola de un cometa) puede verse extendiéndose desde el centro hasta el borde derecho del campo de visión.
DART en el carenado de carga útil del cohete Falcon 9
DART en el Falcon 9
Secuencia de los últimos 5,5 minutos hasta el impacto

Asteroide objetivo[editar]

Modelo de la forma de Didymos y su satélite Dimorphos, basado en datos de radar y de fotometría

El objetivo de la misión es el asteroide Dimorphos del sistema (65803) Didymos, un sistema de asteroides binarios en el que un asteroide es orbitado por otro más pequeño. El asteroide principal (Didymos A) mide aproximadamente 780 metros de diámetro y su pequeño satélite Dimorphos (o Didymos B) mide unos 160 metros de diámetro, y realiza una órbita de aproximadamente 1 kilómetro de diámetro alrededor del primario.[10]​ El satélite DART apuntará al asteroide más pequeño, Dimorphos. El sistema Didymos no es un objeto con órbita de impacto con la Tierra y se ha calculado que no hay posibilidad de que el experimento de desviación pueda crear un nuevo peligro de impacto.[22]​

Lanzamiento[editar]

DART a bordo de un Falcon 9 en la plataforma de lanzamiento SLC-4E

La nave espacial DART se lanzó el 24 de noviembre de 2021.

En un inicio se pretendía lanzar a DART desde una órbita terrestre de gran altitud y gran excentricidad con la idea de evitar el campo gravitatorio de la Luna, usando su motor de iones NEXT, hasta posicionarse en una órbita solar ligeramente inclinada cercana a la Tierra desde la cual alcanzar una trayectoria de colisión con el objetivo. Pero debido a que se decidió usar el cohete Falcon 9 para la misión, la carga útil se colocó en la segunda etapa directamente en una trayectoria de velocidad de escape de la Tierra pasando a una órbita heliocéntrica. Por lo tanto, aunque DART lleva un propulsor eléctrico único en su clase y suficiente combustible de xenón, el Falcon 9 hizo casi todo el trabajo, dejando que la nave espacial realizara algunas correcciones de trayectoria mediante los propulsores químicos simples, dirigiendo su trayectoria a la luna Dimorphos del sistema Didymos.[43]​

Curso del impacto[editar]

Dos meses antes del impacto, el 27 de julio de 2022, la cámara DRACO detectó el sistema Didymos a unos 32 millones de kilómetros de distancia y afinó su trayectoria. El nanosatélite LICIACube fue liberado el 11 de septiembre de 2022, 15 días antes del impacto.[44]​ Cuatro horas antes del impacto, a unos 90.000 km de distancia, el DART comenzó a operar con total autonomía bajo el control de su sistema de guía SMART Nav. Tres horas antes del impacto, el DART realizó un inventario de los objetos cercanos al objetivo. Noventa minutos antes de la colisión, cuando el DART se encontraba a 38.000 kilómetros de distancia del Dimorphos, se estableció la trayectoria final.[45]​ Cuando DART se encontraba a 24.000 kilómetros de distancia, Dimorphos se hizo visible (1,4 píxeles) a través de la cámara DRACO, que continuó capturando imágenes de la superficie del asteroide y transmitiéndolas en tiempo real.[46]​ DRACO fue el único instrumento capaz de proporcionar una visión detallada de la superficie de Dimorphos. El uso de los propulsores de DART provocó vibraciones en toda la nave y los paneles solares, lo que dio lugar a imágenes borrosas. Para garantizar la nitidez de las imágenes, la última corrección de la trayectoria se ejecutó 4 minutos antes del impacto y los propulsores se desactivaron después.[46]​

El impacto tuvo lugar el 26 de septiembre de 2022, a las 23:14 UTC.[47]​

El impacto frontal de la nave DART de 500 kg[48]​ a 6,6 km/s produjo probablemente una energía equivalente a unas tres toneladas de TNT[49]​ y una reducción estimada de la velocidad de Dimorphos entre 1,75 cm/s y 2,54 cm/s,[50]​ dependiendo de numerosos factores como la porosidad del material.[51]​ La reducción de la velocidad orbital de Dimorphos la acerca a Didymos, lo que hace que la luna experimente una mayor aceleración gravitatoria y, por tanto, un periodo orbital más corto. Aunque el cambio en la órbita de Dimorphos es pequeño, el desfase en su posición orbital se acumulará y se hará más notable con el tiempo.[52]​[53]​[54]​ La reducción del periodo orbital debida al impacto frontal sirve para facilitar las observaciones en tierra de Dimorphos. Un impacto en el lado posterior del asteroide aumentaría su período orbital a 12 horas y coincidiría con el ciclo diurno y nocturno de la Tierra, lo que limitaría a los telescopios terrestres la observación de todas las fases orbitales de Dimorphos durante la noche.[55]​ El impacto se dirigió al centro de Dimorphos y debería disminuir el período orbital, actualmente de 11,92 horas, en unos 10 minutos.[56]​ Si bien el cambio orbital en este caso fue muy pequeño, con el transcurso de los años la pequeña diferencia de cada órbita se irá acumulando.[57]​

En el caso de un hipotético cuerpo amenazante para la Tierra, incluso un cambio tan minúsculo, si se aplicara con suficiente antelación, podría ser suficiente para mitigar o evitar un impacto. Dado que el diámetro de la Tierra es sólo de unos 13.000 kilómetros, el impacto de un hipotético asteroide podría evitarse con tan sólo un cambio de la mitad de ese diámetro (6.500 kilómetros). Un cambio de velocidad de 2 cm/s se acumula hasta esa distancia en aproximadamente 10 años.

Secuencia de operaciones para el impacto[editar]

Fecha

(antes del impacto)

Distancia de

Dimorphos[58]​

Imagen Eventos[59]​[60]​
27 de julio de 2022(T-60 days) 38 000 000 km
La cámara DRACO detecta el sistema Didymos.
11 de septiembre de 2022 23:14 UTC

(T-15 días)

8 000 000 km Expulsión del LICIACube, que maniobra para evitar chocar con el asteroide.[44]​
26 de septiembre de 2022 19:14 UTC

(T-4 horas)

89 000 km Fase terminal de inicio de la navegación autónoma con SMART Nav. DRACO se fija en Didymos ya que Dimorphos aún no es visible.[47]​
22:14 UTC

(T-60 minutos)

22 000 km
La cámara DRACO detecta el Dimorphos.
22:54 UTC

(T-20 minutos)

7500 km SMART Nav entra en el bloqueo de precisión sobre Dimorphos y DART comienza a empujar hacia Dimorphos.[47]​
23:10 UTC

(T-4 minutos)

1500 km
Inicio de la corrección del rumbo final
23:11 UTC

(T-2 minutos 30 segundos)

920 km
La última imagen con Didymos (abajo a la izquierda) y Dimorphos completamente en el marco se toma
23:12 UTC

(T-2 minutos)

740 km Fin de la corrección del rumbo final
23:14 UTC

(T-20 segundos)

130 km Las fotos tomadas alcanzan la resolución espacial esperada.
23:14 UTC

(T-11 segundos)

68 km
Última imagen que muestra todo el Dimorphos de DART
23:14 UTC

(T-3 segundos)

18 km
23:14 UTC

(T-2 segundos)

12 km
Imagen completa final de Dimorphos transmitida. Resolución de aproximadamente 3 cm por píxel.
23:14 UTC

(T-1 segundo)

6 km
Última imagen parcial tomada por DART antes del impacto, la transmisión de la imagen fue interrumpida por la destrucción de la nave. La resolución por píxel se determinará más adelante mediante el análisis de la imagen y la cronología.
23:14 UTC (T-0) 0 km Impacto Dimorphos (velocidad de impacto estimada en 6 kilómetros/segundo)[61]​
23:17 UTC

(T+2 min 45 s)[55]​

56,7 km Aproximación a Dimorphos por LICIACube.

Galería[editar]

  • DART en el sistema Didymos
    DART en el sistema Didymos
  • Video animado de la misión DART desde el lanzamiento hasta el impacto, junto con la separación de LICIACube
  • Programa de impacto DART
    Programa de impacto DART
  • Infografía que muestra el efecto del impacto de DART en la órbita de Didymos B durante el despliegue del LICIACube italiano
    Infografía que muestra el efecto del impacto de DART en la órbita de Didymos B durante el despliegue del LICIACube italiano
  • Propulsores de iones de DART
    Propulsores de iones de DART
  • El sistema Roll Out Solar Array (ROSA) de DART
    El sistema Roll Out Solar Array (ROSA) de DART
  • Proceso de integración del cubesat italiano, LICIACube
    Proceso de integración del cubesat italiano, LICIACube
  • Acoplamiento al adaptador de carga útil
    Acoplamiento al adaptador de carga útil
  • Este gráfico ofrece una visión de los datos que el equipo DART utilizó para determinar la órbita de Dimorphos tras el impacto
    Este gráfico ofrece una visión de los datos que el equipo DART utilizó para determinar la órbita de Dimorphos tras el impacto
  • Las imágenes muestran una serie de imágenes de radar captadas en diferentes momentos del 9 de octubre de 2022, del sistema de asteroides binarios Didymos y Dimorphos, obtenidas de las instalaciones de radar del JPL de la NASA
    Las imágenes muestran una serie de imágenes de radar captadas en diferentes momentos del 9 de octubre de 2022, del sistema de asteroides binarios Didymos y Dimorphos, obtenidas de las instalaciones de radar del JPL de la NASA
  • Vistas del sistema binario de asteroides Didymos y Dimorphos obtenidas desde las instalaciones de radar del radar planetario Goldstone del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California y del Observatorio de Green Bank de la Fundación Nacional de Ciencias
  • Esta animación muestra una vista muy ampliada de cómo se ve desde la Tierra la órbita de Dimorphos alrededor de Didymos
    Esta animación muestra una vista muy ampliada de cómo se ve desde la Tierra la órbita de Dimorphos alrededor de Didymos

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ a b M. Isabel Herreros; Jens Ormö (13 de septiembre de 2022). «Misión DART: arranca el primer ensayo de defensa planetaria de la Tierra». The Objective. Consultado el 13 de septiembre de 2022. «la misión DART de la NASA («dardo» en inglés) [...] validarlo comparando los resultados numéricos con experimentos reales. Por este motivo el Laboratorio de Impactos del CAB (CSIC-INTA) es parte fundamental de la misión, pues en él hemos realizado los ensayos de validación de uno de los modelos numéricos con los que se ha diseñado la misión». 
  2. ↑ https://www.nbcnews.com/science/space/nasa-dart-asteroid-crash-spacecraft-mission-rcna49413
  3. ↑ «SpaceX ready for first launch with NASA interplanetary mission». Spaceflight Now. 22 de noviembre de 2021. Consultado el 24 de noviembre de 2021. 
  4. ↑ «DART Launch Moves to Secondary Window». NASA. 17 de febrero de 2021. Consultado el 24 de noviembre de 2021. 
  5. ↑ Bardan, Roxana (11 de octubre de 2022). «NASA Confirms DART Mission Impact Changed Asteroid’s Motion in Space». NASA. Consultado el 16 de octubre de 2022. 
  6. ↑ Strickland, Ashley (11 de octubre de 2022). «The DART mission successfully changed the motion of an asteroid». CNN (en inglés). Consultado el 16 de octubre de 2022. 
  7. ↑ AIDA DART Home page at APL
  8. ↑ a b c «Asteroid Impact & Deflection Assessment (AIDA) study». Archivado desde el original el 7 de junio de 2015. Consultado el 24 de noviembre de 2021. 
  9. ↑ a b DART at Applied Physics Laboratory Johns Hopkins University
  10. ↑ a b Planetary Defense: Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission NASA 2017  Este artículo incorpora texto de esta fuente, la cual está en el dominio público.
  11. ↑ NASA plans to test asteroid deflection technique designed to prevent Earth impact G. Brown 4 July 2017
  12. ↑ Asteroid-deflection mission passes key development milestone 7 September 2018
  13. ↑ «NASA Awards Launch Services Contract for Asteroid Redirect Test Mission». NASA. 12 de abril de 2019. Consultado el 12 de abril de 2019.   Este artículo incorpora texto de esta fuente, la cual está en el dominio público.
  14. ↑ NASA is planning an asteroid deflection test mission in case the unthinkable happens Science Alert 5 July 2017
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  23. ↑ Course corrector Adam Hadhazy Aerospace America October 2017
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  26. ↑ NASA Pushes Through With Asteroid Deflection Mission That Could One Day Save Earth The Inquisitr 5 July 2017
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  30. ↑ Hera mission is approved as ESA receives biggest ever budget Kerry Hebden Room Space Journal 29 November 2019
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