Man har længe været klar over, at Jorden ind i mellem bliver ramt af asteroider.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Eksempelvis har forskere opdaget, at en forhistorisk by i Mellemøsten for 3.600 år siden blev udslettet af en lille asteroide – en begivenhed, der måske har været inspirationen til de bibelske fortællinger om Sodoma, Gomorra og Jeriko. Den historie kan du læse mere om i denne artikel.
Men tilbage på sporet.
Faren for at blive ramt af et asteroidenedslag er måske ikke stor, men som historien fra Mellemøsten viser, så er den stor nok til, at det er et problem, som vi skal tage alvorligt.
For havde vi for 3.600 år siden kunnet ændret banen for en lille asteroide, ville historien have set anderledes ud.
Nu vil den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, forsøge at teste, om man potentielt kan komme til at ændre historiens gang.
NASA vil nemlig 24. november opsende en rumsonde ved navn DART, som skal forsøge at ændre banen for en asteroide.
DART er en del af et NASA-program kaldet Planetary Defense, hvis opgave det er at beskytte Jorden mod at blive ramt af asteroider.
Hidtil har programmet alene haft til formål at finde og observere asteroider, der kan komme så tæt på Jorden, at der er fare for et sammenstød.
DART er det første forsøg på også at gøre noget ved problemet.
Forsøget består af to dele:
- Første del af forsøget er opsendelsen af rumsonden DART 24. november.
Rumsonden sendes til en dobbeltasteroide, der består af asteroiden Didymos og dens lille måne ved navn Dimorphos. Planen er, at DART i efteråret 2022 skal kollidere med Dimorphos, således at banen for Dimorphos ændres en smule.
- Anden del af forsøget er det europæiske projekt Hera.
Det er en rumsonde, som skal opsendes i 2024 og flyve tæt forbi dobbeltasteroiden og se på virkningerne af sammenstødet.
Et sammenstød med perspektiver
DART skal opsendes med en Falcon 9-raket fra Vandenberg-basen i Californien.
Som så ofte er rumsondens navn DART et akronym, der i dette tilfælde står for ’Double Asteroid Redirection Test’, der henviser til, at målet er en dobbeltasteroide, og at man vil forsøge at ændre banen for den lille måne.
Dobbeltasteroiden består som nævnt af Didymos med en diameter på bare 780 meter og dens endnu mindre måne Dimorphos med en diameter på 160 meter.
Det betyder, at den lille måne er af næsten samme størrelse som den store pyramide i Giza.
Planen er at ændre banen for Dimorphos ved at lade DART-rumsonden kollidere med den, og derved give den lille måne et skub, som er stort nok til at ændre månens omløbstid med omkring tre minutter.
Sammenstødet sker lige forfra, så månen bremses ned og kommer en smule tættere på Didymos.
Denne baneændring skulle være mulig at observere her fra Jorden.
Vi skal understrege, at forsøget ikke udgør nogen fare for Jorden.
Ved selve sammenstødet er asteroideparret 11 millioner kilometer fra Jorden, og desuden ændres banen for selve Didymos ikke – det er kun dens måne, som får et meget lille skub.
Didymos har en bane som ligger helt uden for Jordens bane, mellem 1,01 AE og 2,28 AE fra Solen, hvor 1 AE er Jordens afstand til Solen på 150 millioner kilometer.
Det nærmeste Didymos vil komme Jorden de næste par hundrede år er i november 2123, hvor afstanden til Jorden bliver 5,9 millioner kilometer.
DART er udelukkende afprøvning af en metode til at ændre banen for en asteroide. En dag kan det være alvor, og så er det vigtigt, at vi med nogenlunde sikkerhed kan beregne konsekvenserne af et sammenstød mellem en rumsonde og en asteroide.
Det er noget, vi ikke har prøvet før, og meningen er, at vi nu får så mange data, at de matematiske modeller bliver bedre.
Under artiklen kan du se en beskrivelse af sammenstødet i tal.
Planlægning er afgørende
Det er klart, at et sådant forsøg kræver meget omhyggelig planlægning.
Alene det at ramme en kun 160 meter stor klippeblok mange millioner kilometer borte er bestemt ikke nogen let opgave. Rumsonden DART er derfor udstyret med både en ionmotor og et navigationskamera.
En ionmotor bruger ikke meget brændstof, og den er beregnet til at være tændt under det meste af rejsen.
Der udsendes for få ioner til at påvirke rumsonden med en stor kraft, men motoren er meget velegnet til hele tiden at justere kursen, så rumsonden ender med at ramme Dimorphos.
Det kræver så, at man præcist ved, hvor Dimorphos er.
Det gør man også, men på det sidste stykke vej styrer rumsonden efter et navigationskamera.
Uden dette kamera ville det være umuligt at ramme Dimorphos hvor man ønsker – alene af den grund, at selv i de største teleskoper er den lille måne kun en lysprik.
Kameraet sikrer, at jordkontrollen i de sidste timer før nedslaget kan sidde i kontrolcentret og på TV-skærme se Dimorphos vokse fra en lysprik til en lille klode.
Man vil til sidst kunne se detaljer ned til omkring 20 centimeter og derved vælge det bedst egnede nedslagssted.
Man regner med, at billederne bliver så gode, at det er muligt at fastlægge nedslagsstedet med en nøjagtighed på en meter.
Men så kommer nedslaget, og dermed skulle man tro, at al forbindelse forsvinder. Men det sker ikke, for DART medfører en lille italiensk bygget satellit, som ikke rammer Dimorphos men i stedet flyver forbi.
Den vil kunne tage billeder af nedslaget, men kun i meget kort tid, da den lille satellit bevæger sig meget hurtigt forbi Dimorphos.
Den italienske satellit vil se støvskyen, der hvirvles op, men nedslagskrateret må nok vente til den europæiske rumsonde Hera ankommer til asteroiderne i 2026.
Fire år gør en forskel
Der er en god grund til at Hera først skal opsendes i 2024, altså to år efter sammenstødet med Dimorphos.
Vi har nemlig erfaring med et lignende forsøg foretaget for en del år siden.
I juli 2005 sendte den amerikanske rumsonde Deep Impact en 370 kg tung kobberkugle mod kometen Tempel 1, med det formål at lære noget om kometens opbygning ved at se på nedslagskrateret.
Kuglen ramte fint, men Deep Impact kunne intet se på grund af de mange millioner ton støv og is, der blev hvirvlet op.
Først da sonden Stardust fløj forbi kometen i 2011, kunne man se det 150 meter store nedslagskrater.
Det er derfor vigtigt at vente så længe, at der med sikkerhed er en fin udsigt til Dimorphos.
Desuden er det også lettere at måle ændringen i banen, når der er gået lidt tid, og Dimorphos derfor har haft tid til ganske langsomt at bevæge sig bort fra sin oprindelige bane.
Efter planen skal Hera opsendes i oktober 2024 med en Ariane 6-raket, og den vil ankomme til asteroiderne i december 2026.
Hera er med en vægt på 870 kg en pænt stor rumsonde, og den medbringer også to små såkaldte CubeSats (en bestemt type miniature-satellitter, red.), som har nogle vigtige opgaver.
Planen er at foretage en langsom fly-by af dobbeltasteroiden, der giver tid til at tage en masse billeder og gør det muligt med meget stor nøjagtighed måle den nye bane for den lille måne.
Lige så vigtigt er det at måle de præcise masser både for Didymos og især for den lille Dimorphos.
For det måske mest afgørende tal for enhver klode er massefylden, som giver en meget god ide om, hvilke stoffer kloden er opbygget af.
Hera får her hjælp af de to CubeSats kaldet Juventas og APEX.
Danmark har endda en andel i Juventas, som er bygget af firmaet Gomspace i samarbejde med GMV i Rumænien. Gomspace har hovedkvarter i Aalborg, og har afdelinger i flere lande med over 200 ansatte.
Juventas skal foretage målinger af tyngdefeltet for den lille måne, og med særlig radar søge at trænge lidt ned under overfladen. Her anvendes en antenne, som er længere end selve satellitten.
APEX skal foretage spektralundersøgelser af de to asteroider for at se, hvilke mineraler der findes.
Det er muligt, at den ene eller begge CubeSats ender med at lande, men da der bogstavelig talt ingen tyngdekraft er på så små kloder, skal man passe meget på, at de ikke bare hopper væk, hvis landingen er lidt hård.
På mange måder minder en landing på en asteroide meget mere om en sammenkobling mellem to rumskibe end en egentlig landing på en klode.
Heras målinger i 2026 vil dermed markere den endelige afslutning på DART-projektet. Men det vil nok blive efterfulgt af andre projekter, hvis formål er at ændre asteroiders baner.
Der er dog for tiden ingen helt konkrete planer om et nyt forsøg – det er nok også meget klogt først at se, hvordan DART-forsøget forløber.
En uventet kinesisk plan
Lidt uventet er Kina begyndt at tale om at gøre noget ved asteroiden Bennu, som den amerikanske rumsonde OSIRIX-REX har besøgt.
Det er da også korrekt, at Bennu er en af de forholdsvis farlige asteroider, men bestemt ikke én, vi behøver at bekymre os om de næste mange hundrede år.
Takket være OSIRIS REX kender vi nu banen for Bennu ganske godt, og de nyeste tal viser, at sandsynligheden for at den vil støde sammen med Jorden inden år 2300 kun er 0,06 procent.
Til gengæld er den med sin diameter på 500 meter så stor, at et nedslag kan få følger, ikke bare for en by eller et land, men for et helt kontinent.
Bennu vejer 78 millioner ton, og et nedslag vil svare til en eksplosion på 1,2 gigaton TNT, eller 80.000 gange kraftigere end Hiroshimabomben.
Måske mener kineserne, at det er godt med lidt rettidig omhu.
Så de har luftet en plan – eller idé – om at bruge 23 af deres store Long March 5 raketter, hver med en startvægt på næsten 1.000 ton.
De skal så sendes afsted på en gang og støde sammen med Bennu – og det skulle ifølge beregningerne være nok til at ændre banen så meget, at Bennu ikke kommer til at udgøre en fare for Jorden.
Man skal nok ikke tage planen alt for alvorligt.
Det et meget dyrt projekt med brug af ikke mindre end 23 raketter, og desuden er sandsynligheden for at Bennu vil ramme Jorden inden for de næste par hundrede år meget lille.
Det er nu ikke alt hvad der skrives om rumfart i Kina, som er udtryk for helt faste planer, der er godkendt af regeringen – ligesom der i Vesten også omtales planer og projekter, som ikke er helt realistiske.
Andre måder at uskadeliggøre asteroider
DART er kun et første forsøg på at gøre noget ved asteroidetruslen.
Ser vi bort fra de kinesiske planer, så er det mest sandsynlige at man også vil afprøve andre metoder til at afbøje banen for en asteroide.
Vi nævner her et par af de muligheder, som diskuteres:
- Tyngdekraft: Hvis asteroiden er lille, og der er god tid til at ændre dens bane, kan man sende et flere ton tungt rumskib op, som følger asteroiden på tæt hold. Det vil udsætte asteroiden for en ganske svag ekstra tyngdekraft, som over flere år godt kan give en lille ændring af banen. Men det kræver virkelig rettidig omhu mange år før et forventet nedslag.
- Lasere: En eller flere rumsonder udstyret med kraftige lasere belyser asteroidens overflade, som derved begynder at koge. Der udslynges dampe, der kan virke som små raketmotorer. Men igen er det en metode, som virker bedst for meget små asteroider, hvor man har flere år til at foretage baneændringen.
- Kernevåben: Den eneste kendte måde, hvis asteroiden er stor og tiden kort. Men man skal gøre det med stor omtanke. Man må for alt i verden ikke sprænge asteroiden i mange små stykker som vi så får i hovedet. Kernevåbenet skal detoneres et par hundrede meter fra asteroiden. Den side, som ligger lige under eksplosionen, vil så øjeblikkeligt koge. De dampe som derved slynges ud, vil kunne ændre asteroidens bane, uden at den går i mange hundrede stykker.
Men afgørende er det at have god tid, og heldigvis er ’dinosaur-asteroider’ på 10 kilometer i diameter ret sjældne i vores nabolag.
Der er, så vidt vi kan se, ingen fare for en gentagelse af det nedslag, som for 65 millioner år siden udslettede dinosaurerne, indenfor en tidsramme, som vi kan overskue.
Det, vi skal være opmærksomme på, er risikoen for små nedslag af asteroider på 100 – 200 meter og derunder.
Det betyder ikke Jordens undergang, men nedslagene er rigeligt store til at udslette en by, som det jo skete for 3.600 år siden.
Da det moderne samfund er globalt og består af lande som handelsmæssigt er tæt forbundet med hinanden, kan de samfundsmæssige konsekvenser af sådanne nedslag meget let blive globale, selv om nedslaget rent fysisk kun vedrører et begrænset område – endnu en god grund til ikke at ignorere faren fra rummet.
\ Sammenstødet i tal
Hvis alt går efter planen, vil den 560 kilo tunge rumsonde DART i efteråret 2022 ramme den lille måne Dimorphos med en fart på 6,6 kilometer i sekundet, eller næsten 24.000 kilometer i timen.
Det lyder voldsomt, men selv om vi ikke kender massen af Dimorphos præcist, så er den skønnet til at være næsten fem millioner ton tung.
Det er indlysende, at selv om DART rammer med stor fart, så vil en lille rumsonde ikke kunne skubbe meget til en klode med en masse på fem millioner ton.
En simpel beregning baseret på impulssætningen viser, at sammenstødet vil give den lille måne en hastighedsændring på omkring 0,5 milimeter i sekundet.
Det lyder ikke af meget, men i forvejen bevæger Dimorphos sig i sin bane med bare 17 cencimeter i sekundet.
Det er meget, meget langsomt. Forklaringen er, at Dimorphos kredser om Didymos, der med en diameter på bare 780 meter også er en meget lille asteroide.
Tyngdekraften mellem asteroide og måne er derfor meget svag, og selv om afstanden mellem asteroiden og dens måne kun er 1,2 kilometer, så er Dimorphos 12 timer om et omløb, hvilket netop giver den en fart på 17 cencimeter i sekundet.
Et skub på 0,5 milimeter i sekundet svarer altså til en hastighedsændring på omkring 0,3 procent.
Regner man videre på det, så viser det sig, at omløbstiden ændres med 200 sekunder, hvilket i runde tal betyder, at den bliver 0,4 procent kortere.
Og hvis vi er lidt tålmodige, så går der ikke mange måneder eller år, før vi direkte kan se, at Dimorphos ikke er hvor den burde være, fordi banen er blevet ændret.
Det er forklaringen på valget af Didymos:
Den har en meget lille måne, og den kan komme så tæt på Jorden, at vi kan observere månen godt nok til at måle baneændringen. Det kan vi i efteråret 2022, hvor afstanden til Jorden kun er cirka 10 millioner kilometer.
Men det er ikke hele historien, for sammenstødet skaber jo også et krater.
På nuværende tidspunkt anslår man, at krateret til at få en diameter på 20 meter.
Kraterets størrelse og udseende vil fortælle, om Dimorphos er en grusbunke eller en stor sten, og det er ganske vigtigt, når man skal vurdere virkningen af sammenstødet – der er en risiko for, at vi ligefrem kan slå Dimorphos så meget i stykker, at vi ender med en byge af små og store sten.
