Hoạt hình máy tính của Don Quijote và mục tiêu tiểu hành tinh của nó. Tín dụng hình ảnh: ESA. Nhấn vào đây để phóng to.
Dựa trên các khuyến nghị của các chuyên gia về tiểu hành tinh, ESA đã chọn hai tiểu hành tinh mục tiêu cho nhiệm vụ làm chệch hướng Vật thể gần Trái đất, Don Quijote.
Don Quijote là một nhiệm vụ làm chệch hướng tiểu hành tinh hiện đang được nghiên cứu bởi Nhóm khái niệm nâng cao (ACT) của ESA. Đầu năm nay, Hội đồng tư vấn sứ mệnh NEO (NEOMAP), bao gồm các chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực này, đã gửi cho ESA một báo cáo lựa chọn mục tiêu cho các nhiệm vụ giảm thiểu tiểu hành tinh trong tương lai của châu Âu, xác định các tiêu chí liên quan để chọn mục tiêu và chọn hai mục tiêu đối tượng đáp ứng hầu hết các tiêu chí đó. Các tiểu hành tinh? chỉ định tạm thời là 2002 AT4 và 1989 ML.
Với đầu vào này và sự hỗ trợ của các chuyên gia Cơ sở Thiết kế Đồng thời (CDF) của ESA, Nhóm Khái niệm Nâng cao hiện đã hoàn thành đánh giá toàn diện về kiến trúc nhiệm vụ phù hợp, chiến lược khởi động, tùy chọn hệ thống động lực và thử nghiệm.
Kịch bản hiện tại dự kiến hai tàu vũ trụ trong các quỹ đạo liên hành tinh riêng biệt. Một tàu vũ trụ (Hidalgo) sẽ tác động đến một tiểu hành tinh, chiếc còn lại (Sancho) sẽ đến sớm hơn tại tiểu hành tinh mục tiêu, điểm hẹn và quay quanh tiểu hành tinh trong vài tháng, quan sát nó trước và sau khi va chạm để phát hiện bất kỳ thay đổi nào trên quỹ đạo của nó.
Các nghiên cứu công nghiệp hiện đang bắt đầu; các chuyên gia châu Âu sẽ đề xuất các giải pháp thay thế cho việc thiết kế sứ mệnh tiền thân NEO chi phí thấp. Đây sẽ là bước đầu tiên hướng tới sự phát triển của một phương tiện để giải quyết các tác động của tiểu hành tinh? một trong số ít thảm họa thiên nhiên mà công nghệ của chúng tôi có thể ngăn chặn.
Một gần bỏ lỡ?
Trong khi con mắt của thế giới đổ dồn vào cơn sóng thần châu Á vào Giáng sinh năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học đang theo dõi một cách khó chịu về một thảm họa tự nhiên tiềm tàng khác? mối đe dọa của một tác động tiểu hành tinh.
Vào ngày 19 tháng 12 năm 2004, MN4, một tiểu hành tinh dài khoảng 400 m, bị mất kể từ khi phát hiện ra sáu tháng trước đó, đã được quan sát lại và quỹ đạo của nó đã được tính toán. Nó ngay lập tức trở nên rõ ràng rằng cơ hội mà nó có thể tấn công Trái đất trong cuộc chạm trán gần năm 2029 là cao bất thường. Khi ngày trôi qua, xác suất không giảm và tiểu hành tinh trở nên khét tiếng vì vượt qua tất cả các hồ sơ trước đây trong thang đo rủi ro tác động của Torino và Palermo - thang đo đo lường rủi ro của một thiên thạch giống như thang Richter định lượng kích thước của trận động đất.
Chỉ sau khi quan sát trước đó về vật thể được tìm thấy và một quỹ đạo chính xác hơn đã được tính toán, nó mới trở nên rõ ràng rằng nó sẽ không tác động đến Trái đất? ít nhất là không phải vào năm 2029. Những tác động vào những ngày sau đó, mặc dù không có khả năng, vẫn chưa được loại trừ hoàn toàn. Rất khó để nói điều gì sẽ xảy ra trừ khi chúng tôi đưa ra một cách tốt hơn để theo dõi điều này hoặc các NEO khác và nếu cần thực hiện các bước để giải quyết chúng.
Hầu hết các chuyên gia thế giới đồng ý rằng khả năng này hiện nằm trong tầm tay của chúng tôi. Một nhiệm vụ như Don Quijote của ESA có thể cung cấp một phương tiện để đánh giá NEO đang đe dọa và thực hiện các bước cụ thể để làm chệch hướng nó khỏi Trái đất.
Nhưng mọi hoạt động tốt đều cần diễn tập và để sẵn sàng cho mối đe dọa như vậy, trước tiên chúng ta nên thử phần cứng trên một tiểu hành tinh vô hại. Don Quijote sẽ là nhiệm vụ đầu tiên để thực hiện một nỗ lực như vậy. Câu hỏi lớn là: tiểu hành tinh nào và nó nên như thế nào?
Tìm kiếm mục tiêu hoàn hảo
Dân số NEO chứa nhiều đối tượng khó hiểu và việc quyết định tham số vật lý nào phù hợp nhất để xem xét giảm thiểu là một nhiệm vụ không quan trọng. Nhưng các chuyên gia NEOMAP đã thực hiện thử thách này và vào tháng 2 năm 2005 đã cung cấp cho ESA các khuyến nghị của họ về các tiêu chí lựa chọn tiểu hành tinh cho buổi diễn tập lệch hướng của ESA.
Mọi người có thể tự hỏi liệu thực hiện một thử nghiệm độ lệch, chẳng hạn như kế hoạch cho Don Quijote, có đại diện cho bất kỳ rủi ro nào đối với hành tinh của chúng ta hay không. Điều gì xảy ra nếu mọi thứ đi sai? Chúng ta có thể tạo ra một vấn đề, thay vì học cách tránh một vấn đề không?
Các chuyên gia trên toàn thế giới nói rằng câu trả lời là không. Ngay cả một tác động rất mạnh mẽ của một tàu vũ trụ hạng nặng lên một tiểu hành tinh nhỏ sẽ chỉ dẫn đến sự điều chỉnh rất nhỏ của quỹ đạo của vật thể. Trên thực tế, sự thay đổi sẽ nhỏ đến mức nhiệm vụ Don Quijote cần có hai tàu vũ trụ? Một để theo dõi tác động của khác. Tàu vũ trụ thứ hai đo lường sự biến đổi tinh tế của các thông số quỹ đạo của vật thể mà không thể nhận thấy từ Trái đất.
Các đối tượng mục tiêu cũng có thể được chọn để tránh tất cả các mối quan tâm có thể tránh được, bằng cách xem xét khoảng cách giữa các tiểu hành tinh và quỹ đạo Trái đất thay đổi theo thời gian. Nếu tiểu hành tinh mục tiêu không phải là một "Trái đất chéo", như trường hợp của NEO trong? Amor? lớp (có quỹ đạo có khoảng cách perihelion vượt quá 1 AU), thử nghiệm thao tác làm lệch hướng cho thấy không có rủi ro nào đối với Trái đất.
Những cân nhắc khác liên quan đến quỹ đạo của tiểu hành tinh mục tiêu cũng rất quan trọng, đặc biệt là sự thay đổi vận tốc quỹ đạo mà tàu vũ trụ yêu cầu để bắt kịp? với tiểu hành tinh mục tiêu? cái gọi là? delta V?. Điều này phải đủ nhỏ để giảm thiểu lượng nhiên liệu cần thiết của tàu vũ trụ và cho phép sử dụng các bệ phóng rẻ hơn, nhưng đủ cao để cho phép sử dụng cùng một tàu vũ trụ với một số mục tiêu có thể.
Các yêu cầu đo điều hướng và độ võng đặt ra một số ràng buộc nặng nề đối với lựa chọn mục tiêu. Hình dạng, mật độ và kích thước đều là những yếu tố quan trọng, nhưng thường ít được biết đến. Một tàu vũ trụ quay quanh một tiểu hành tinh cần biết về trường hấp dẫn của vật thể để điều hướng. Các tàu vũ trụ? phải biết vị trí của tâm khối lượng để xác định điểm mà nó đang hướng tới.
Tiểu hành tinh có đủ loại mùi vị, nhưng theo như thành phần thì có hai loại chính chiếm ưu thế. Kiến thức còn thô sơ của chúng ta về sự phong phú của các tiểu hành tinh thuộc các loại khác nhau trong quần thể tiểu hành tinh gần Trái đất cho thấy tiểu hành tinh nguy hiểm tiếp theo có nhiều khả năng là loại "C", hơn loại? S?. Loại C có bề mặt tối với chữ ký quang phổ carbon, trong khi loại S có bề mặt sáng hơn, quang phổ của chúng khớp với bề mặt của silicat. Các tính chất bề mặt của tiểu hành tinh mục tiêu - và đặc biệt là tỷ lệ phần trăm ánh sáng mà nó phản xạ - là một yếu tố quan trọng trong giai đoạn cuối của sự điều hướng tàu vũ trụ va chạm. Nó càng sáng thì càng dễ nhắm. Tuy nhiên, để diễn tập mục tiêu không nên quá dễ dàng.
ESA đã chọn các tiểu hành tinh 2002 AT4 và (10302) 1989 ML làm mục tiêu nhiệm vụ vì chúng thể hiện sự thỏa hiệp tốt nhất trong số tất cả các tiêu chí lựa chọn (đôi khi mâu thuẫn). Một quyết định về việc ai trong hai người sẽ trở thành điểm đến cuối cùng của cả tàu vũ trụ Sancho và Hidalgo sẽ được đưa ra vào năm 2007.
Don Quijote? các hiệp sĩ sai lầm cưỡi lần nữa
Giai đoạn nghiên cứu nội bộ về nhiệm vụ Don Quijote đã kết thúc, và đã đến lúc ngành công nghiệp vũ trụ đề xuất các giải pháp thiết kế phù hợp. ESA đã thực hiện một lời mời mở cho các công ty vũ trụ châu Âu để gửi đề xuất về các thiết kế có thể. Việc lựa chọn những người có triển vọng nhất sẽ diễn ra vào cuối năm nay. Đầu năm 2006, hai đội nên bắt đầu nghiên cứu về nhiệm vụ trình diễn công nghệ này. Một năm sau, một khi có kết quả, ESA sẽ chọn thiết kế cuối cùng sẽ được thực hiện, và sau đó Don Quijote sẽ sẵn sàng nhận một tiểu hành tinh!
Ghi chú bổ sung
Don Quijote là một nhiệm vụ thử nghiệm độ lệch NEO hoàn toàn dựa trên các công nghệ tàu vũ trụ thông thường. Nó sẽ bao gồm hai tàu vũ trụ - một trong số chúng (Hidalgo) tác động đến một tiểu hành tinh với tốc độ tương đối rất cao trong khi một chiếc thứ hai (Sancho) sẽ đến sớm hơn ở cùng một tiểu hành tinh và ở lại vùng lân cận trước và sau khi tác động để đo sự thay đổi trên các thông số quỹ đạo của tiểu hành tinh, cũng như để nghiên cứu đối tượng.
Tiểu hành tinh 2004 MN hiện đã được chỉ định chính thức, (99942) Apophis. Các quan sát gần đây sử dụng radar Doppler sử dụng kính viễn vọng vô tuyến Arecibo ở Puerto Rico đã làm giảm xác suất tác động trong các cuộc chạm trán trong tương lai xuống mức rất nhỏ, mặc dù chúng chưa loại trừ hoàn toàn tác động của Trái đất. Vào năm 2029, tiểu hành tinh sẽ có cách tiếp cận gần nhất từng được chứng kiến đối với một vật thể có kích thước này, xoay quanh Trái đất ở khoảng cách khoảng 32.000 km. Quỹ đạo của nó sẽ nằm trong quỹ đạo địa không đồng bộ được sử dụng bởi hầu hết các vệ tinh viễn thông và thời tiết, và vật thể sẽ được nhìn thấy bằng mắt thường. Các phép đo radar hơn nữa dự kiến trong năm 2013.
Nguồn gốc: ESA News Release
