Dansk satellit skal lande på gennempryglet asteroide

Natten til den 27. september 2022 blev et himmellegeme slået ud af kurs - med vilje.

Det amerikanske rumfartøj DART bankede nemlig direkte ind i den lille asteroide Dimorphos med en fart på 22.000 kilometer i timen.

Nu skal asteroiden og dens storebror Didymos igen have besøg. Hvis vejret tillader det, opsendes den europæiske rumsonde Hera 7. oktober, og den lille satellit Juventas fra det danske rumfartsfirma GomSpace er en del af den snarlige mission.

Sammen med moderskibet og en lille italiensk satellit skal Juventas undersøge den ramte asteroide for at finde ud af, hvad der egentlig skete ved det voldsomme sammenstød for to år siden. Det fortæller Jan H. Persson, der er projektleder ved GomSpace:

»Vi er som et hold kriminalteknikere, der skal undersøge gerningsstedet. Vi skal finde ud af, hvordan krateret efter kollisionen ser ud, hvor dybt det er, og om materialet i krateret ligner det, der ellers er på overfladen af asteroiden.«

Jorden skal forsvares mod asteroider

Det er ikke bare for sportens skyld, at fartøjet DART blev sendt ud for at ramme Dimorphos, og Hera nu skal studere konsekvenserne af sammenstødet. Erfaringerne fra missionerne skal bruges, hvis der en dag opdages en stor asteroide, der er på kollisionskurs med Jorden.

Så gælder det nemlig om at få asteroiden til at ændre retning, så den ikke længere udgør en fare. Det kan måske gøres ved sende et rumfartøj op og ramme den.

»Asteroider er en trussel mod Jorden. Hvis vi skal gardere os mod sådan et objekt, der kommer farende med en hastighed som en riffelkugle, vil vi selvfølgelig gerne vide, hvad den er lavet af,« siger geofysiker Henning Haack.

»Det kan hjælpe os til at finde ud af, hvor meget skade, den kan gøre, og hvor meget vi kan gøre for at få den til at ændre kurs,« fortsætter Henning Haack, der ikke selv har været involveret i missionen, men som forsker i asteroider og meteoritter ved Maine Mineral & Gem Museum samt underviser på ScienceTalenter i Sorø.

DART ramte plet

Som det fremgår af en tidligere artikel, var DART-missionen en stor succes, idet Dimorphos blev bremset mærkbart ned i sin bane om Didymos. Sidstnævnte har en diameter på cirka 780 meter, mens Dimorphos måler 151 meter – omtrent som den største af pyramiderne i Egypten.

De to asteroider kredser om hinanden i en afstand af 1,1 kilometer, og nu er Dimorphos 11 timer og 22 minutter om en omgang.

Hvis DART med kollisionen blot havde overført al sin bevægelsesenergi til Dimorphos, som så var fløjet videre i god behold, var omløbstiden blevet syv minutter kortere. Men ved nedslaget blev store mængder støv og klippe kastet ud i rummet, og det virkede som raketmotor, der bremsede asteroiden yderligere.

»Al det materiale, der blev sendt tilbage, hvor projektilet kom fra, gav en ekstra effekt,« som Henning Haack siger det.

Dimorphos er en grusbunke

Observationer foretaget med rumteleskoper og teleskoper på Jorden viser, at omløbstiden faktisk blev cirka 33 minutter kortere. En kollision virker altså umiddelbart som en ganske lovende metode til at få en asteroide til at ændre bane.

Det gælder specielt, hvis asteroiden ikke er et fast, hårdt legeme, men i stedet er løst sammensat, som Dimorphos ser ud til at være det.

»De fleste asteroider er nok det, man kalder ’rubble piles’. De har været udsat for et næsten katastrofalt sammenstød, som har været hårdt nok til at knuse dem, men ikke hårdt nok til at sprede fragmenterne, som så er faldet sammen,« siger Henning Haack.

Hera-missionen skal afsløre, præcis hvordan Dimorphos’ bane blev ændret - men også, hvad massen af Dimorphos er, hvordan dens indre ser ud, og om asteroiden ændrede form efter sammenstødet.

Ingeniører sagde farvel til deres baby

Jan H. Persson er professionel rumnørd og amatørastronom. Han har arbejdet i den svenske rumindustri i fire årtier og leder nu Juventas-projektet hos GomSpace, der har hovedkvarter i Aalborg. Firmaet har specialiseret sig i ganske små satellitter kaldet ’cubesats’, der måler helt ned til 10 x 10 centimeter.

»For et par uger siden rejste vi tre mand til Cape Canaveral i Florida for at pakke Juventas ud, teste den og påfylde brændstof. Og så afleverede vi den til den europæiske rumorganisation ESA, så den kunne blive integreret med Hera,« siger Jan H. Persson og fortsætter:

»Det var sidste gang, vi så det rumfartøj, vi har arbejdet på så længe. Det var et meget følelsesladet og spændende øjeblik. Det føltes som at sige farvel til sin baby, der er blevet stor og flytter hjemmefra.«

Nu rejser han igen til Cape Canaveral for at se opsendelsen. En Falcon 9-raket fra SpaceX skal sørge for at sende Hera ud i rummet, og så venter der en toårig rumrejse, før rumfartøjet når frem til dobbeltasteroiden. Til den tid vil Hera være 195 millioner km fra Jorden.

Et rumfartøjet bliver til tre

I de første seks uger efter ankomsten i 2026 vil fartøjet Hera flyve rundt omkring asteroiderne uden at komme tættere end 20-30 kilometer. Derefter bliver rumfartøjet til tre rumsonder, idet de to ’cubesats’, eller små satellitter, bliver frigivet, og alle tre sonder flyver tættere på på systemet.

Mens Hera er på størrelse med en lille bil og vejer 1.081 kg med brændstof, er satellitterne Milani og Juventas blot på størrelse med skotøjsæsker eller attachemapper. Juventas måler 37 x 23 x 10 centimeter og vejer 10 kg.

Juventas skal først kredse om dobbeltasteroiden i en afstand af tre kilometer. Så vil den flyve tættere på, alt imens rumsondens kompakte radarsystem måler løs.

»Vi kan bruge radaren på begge asteroider, og radarbillederne vil gøre os meget klogere på asteroidernes indre. Dimorphos er mest spændende, for det var den, der blev ramt af DART,« fortæller Jan H. Persson og fortsætter:

»Med radaren får vi en god fornemmelse af densiteten og sammensætningen af asteroiden. Vi vil kunne se, om den mest består af materiale, der minder om sand, grus, småsten eller større klippestykker.«

Hvis missionen lykkes, vil det være første gang, en asteroides indre kortlægges ved hjælp af radar.

Asteroidens tyngdekraft skal måles

Med satellitten Juventas har flere tricks i ærmet. Efter tre måneders tid skal den lande på Dimorphos, hvor det især gælder om at måle tyngdefeltet, altså styrken af tyngdekraften omkring asteroiden, ved hjælp af et lille, følsomt instrument kaldet et gravimeter.

»Tyngdekraften er meget svag på Dimorphos. Hvis man står på overfladen og hopper opad med en fart på mere end otte centimeter i sekundet, flyver man væk fra asteroiden. Vi bremser Juventas og sørger for, at den bliver på Dimorphos, men den vil nok hoppe noget rundt på overfladen, før den falder til ro,« siger Jan H. Persson.

Målingerne vil fortælle forskerne noget om densiteten af asteroiden, og det vil vise sig, om tyngdefeltet er stabilt eller ændrer sig over tid. Tyngdefeltet måles også ved hjælp af radiolinket mellem Juventas og Hera, der sørger for at sende data videre til Jorden.

Juventas er også forsynet med et altimeter – en højdemåler – som bliver nyttig ved den bløde landing. Desuden er sonden udstyret med et accelerometer, der skal måle accelerationerne, når sonden hopper rundt på overfladen.

Et stort puslespil skulle samles

Der er umuligt at styre, hvordan sonden og dens solpaneler er orienteret efter landingen. Hvis forskerne er heldige, kan solpanelerne stadig fange noget sollys og levere strøm til instrumenterne, men ellers har gravimeteret batteri nok til 20 timer.

Juventas har desuden små raketdyser, som sørger for, at sonden kan navigere og altid har den rette orientering i rummet, så radaren er rettet mod en af asteroiderne, og solpanelerne fanger sollyset.

Indmaden kommer fra flere forskellige europæiske lande, men det er GomSpace, der har sørget for at samle det komplicerede puslespil, fortæller Jan H. Persson:

»Juventas er virkelig tætpakket. Det var en stor udfordring og tog lang tid at få alle delene ordentligt på plads.«

Når missionens afsluttes i starten af 2027, vil forskerne vide meget mere om dobbeltasteroiden og om, hvordan sammenstødet med et rumfartøj kan påvirke en asteroide som Dimorphos.