Los investigadores de Lawrence Livermore compararon los resultados de las simulaciones de desviación de asteroides con datos experimentales y descubrieron que el modelo de fuerza tiene un efecto sustancial sobre el impulso transferido. Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Los investigadores de defensa planetaria en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) continúan validando su capacidad para simular con precisión cómo podrían desviar un asteroide unido a la Tierra en un estudio que se publicará en la edición de abril de la revista estadounidense Earth and Space Science de la Unión Geofísica Americana.

El estudio, dirigido por el físico de LLNL Tané Remington, también identificó sensibilidades en los parámetros del código que pueden ayudar a los investigadores que trabajan a diseñar un plan de modelado para la misión de la Prueba de redireccionamiento doble de asteroides (DART) en 2021, que será la primera desviación del impacto cinético demostración en un asteroide cercano a la Tierra.

Los asteroides tienen el potencial de impactar la Tierra y causar daños a escala local a global. La humanidad es capaz de desviar o perturbar un objeto potencialmente peligroso. Sin embargo, debido a la capacidad limitada para realizar experimentos directamente en asteroides, comprender cómo múltiples variables pueden afectar un intento de desviación cinética se basa en simulaciones hidrodinámicas a gran escala cuidadosamente examinadas contra experimentos relevantes a escala de laboratorio.

"Nos estamos preparando para algo que tiene una probabilidad muy baja de suceder en nuestras vidas, pero una consecuencia muy alta si ocurriera", dijo Remington. "El tiempo será el enemigo si vemos que algo se dirige hacia nosotros algún día. Puede que tengamos una ventana limitada para desviarlo, y queremos estar seguros de que sabemos cómo evitar el desastre. De eso se trata este trabajo".

Este estudio investigó la precisión de los códigos comparando los resultados de la simulación con los datos de un experimento de laboratorio de 1991 realizado en la Universidad de Kyoto, donde un proyectil de hipervelocidad impactó un objetivo de esfera de basalto.

Remington utilizó un código adaptativo de hidrodinámica de partículas alisadas llamado Spheral para producir resultados de simulación que se parecen mucho a los hallazgos experimentales. Las simulaciones también ayudaron a los investigadores a identificar qué modelos y parámetros de material son más importantes para simular con precisión los escenarios de impacto con un asteroide frágil y rocoso.

Descubrieron que la selección del modelo de fuerza y ​​sus parámetros tenía un efecto sustancial sobre el tamaño previsto del cráter y la cantidad de impulso transferido al asteroide objetivo. Además del modelo de resistencia, el equipo descubrió que los resultados de la simulación también son sensibles a los modelos de deformación y los parámetros del material.

Estos hallazgos resaltan el vínculo entre tener códigos debidamente validados y tener la confianza necesaria para planificar efectivamente una misión de desviación. Si bien los asteroides no representan una amenaza inmediata para la Tierra, los investigadores de LLNL están colaborando con la Administración Nacional de Seguridad Nuclear y la NASA en el desarrollo de un plan de modelado para la misión DART. Estos hallazgos ayudarán al equipo a perfeccionar su plan de modelado para DART.

La nave espacial DART se lanzará a fines de julio de 2021. El objetivo es un asteroide binario (dos asteroides que orbitan entre sí) cerca de la Tierra llamado Didymos que se observa intensamente utilizando telescopios en la Tierra para medir con precisión sus propiedades antes del impacto. La nave espacial DART se estrellará deliberadamente contra la pequeña luna en el asteroide binario, apodado Didymoon, en septiembre de 2022 a una velocidad de aproximadamente 6,6 km/s. La colisión cambiará la velocidad de la luna en su órbita alrededor del cuerpo principal en una fracción del 1 por ciento, pero esto cambiará el período orbital de la luna en varios minutos, suficiente para ser observado y medido con telescopios en la Tierra.

"Este estudio sugiere que la misión DART impartirá una transferencia de impulso menor que la calculada previamente", dijo Mike Owen, físico de LLNL, coautor del artículo y desarrollador del código Spheral. "Si hubiera un asteroide con destino a la Tierra, subestimar la transferencia de impulso podría significar la diferencia entre una misión de desviación exitosa y un impacto. Es crítico que obtengamos la respuesta correcta. Tener datos del mundo real para comparar es como tener la respuesta en la parte posterior de el libro."