Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v ASU AV ČR (243): Hodnocení prvního testu planetární obrany

Výzkumy v ASU AV ČR (243): Hodnocení prvního testu planetární obrany

Sekvence radarových snímků pořízených 4. října 2022 (výřez) a 9. října 2022. Zobrazen je odraz od hlavního tělesa – Didyma – a také od menšího Dimorpha. Pro zvýraznění je průmět modelové dráhy překreslen žlutou elipsou a šipka ukazuje k místu, kde se Dimorphos nachází. Modrá kružnice pak ukazuje pozici, kde by se měsíček měl nacházet, kdyby nedošlo ke srážce se sondou DART.

Byl to první test možné planetární obrany před možnými důsledky drtivého dopadu kosmické planetky na Zemi. 26. září 2022 přesně v 23:14 světového času narazila do tělesa Dimorphos sonda DART. Předpovědi možných výsledků byly různé a hodnocení přichází nyní v sérii článků přijatých k publikaci v prestižním časopise Nature. Jeden z těchto článků si nyní představme podrobněji.  

Že je Země doslova na kosmické střelnici, je jasné od pradávna, však mnohé krátery nejen na povrchu naší planety, ale především jasné důkazy na povrchu zemského souputníka – Měsíce – nás o tom bezpochyby přesvědčují. V historii jsme byli i přímo svědky některých větších dopadů, jmenujme například explozi malé planetky v roce 1908 nad Tunguzkou nebo dopad meteoritu Čeljabinsk v roce 2013. Vzhledem k tomu, že v minulosti měly drtivé dopady zřejmě velký vliv na přetváření biosféry, např. vedly ke konci éry veleještěrů na přelomu druhohor a třetihor, objevují se plány na zvrácení případného podobného dopadu již nějakou dobu. V literatuře i na rýsovacích prknech byla navržena celá řada mechanismů, jak ovlivnit dráhu potenciálně kolizního tělesa, aby lidstvo nenásledovalo osud dinosaurů. Jedním z těchto mechanismů je tzv. kinetický impaktor. 

Metoda kinetického impaktoru je doslova střelbou na cíl. Ne však, aby byla planetka rozbita na menší kusy. Tělesu má být udělen malý pohybový impuls, který by v dlouhodobém působení vedl k takové změně dráhy, aby byla Země zachráněna. Potenciálně nebezpečné planetky jsou velké, kritickou hranicí je přibližně velikost 140 metrů, kdy se již dá uvažovat o katastrofě globálního dopadu. Jakou asi změnu může vyvolat srážka takového kolosu s lidským výtvorem, který může mít přinejlepším několik metrů v průměru? Malou. Avšak i malá změna může po mnoha letech vést k takové změně dráhy tělesa, že ke srážce se Zemí nedojde. Je třeba si uvědomit, že v principu „stačí“ opoždění nebo uspíšení tělesa o 6,5 minuty. To už znamená, že se Země a potenciální impaktor minou o 12 000 km (průměr Země) a to je z astronomického hlediska drobnost. 

Metoda byla otestována v rámci mise NASA DART (Double Asteroid Redirection Test), jejímž cílem nebyla samostatná planetka, ale dvojplanetka Didymos-Dimorphos. Hlavní těleso bylo objeveno dalekohledem Spacewatch v roce 1996, ovšem v roce 2003 bylo na základě pozorování a jejich analýzy provedenými pracovníky Oddělení meziplanetární hmoty ASU zjištěno, že kolem asi 760metrového Didyma obíhá měsíček Dimorphos s rozměrem asi 150 metrů. Na základě pozemních pozorování se podařilo velmi přesně charakterizovat oběžnou dráhu měsíčku kolem hlavní planetky, což z tohoto tělesa učinilo ideální cíl testu kinetického impaktoru. Změřit malinkou změnu oběžné trajektorie planetky obíhající kolem Slunce by bylo prakticky nemožné. Ovšem změřit změnu oběžné trajektorie měsíčku kolem mateřské planetky již bylo a je v možnostech pozorovací astronomie. Navíc je dvojice Didymos-Dimorphos ze Země relativně snadno dostupná a i velikostně byl Dimorphos optimální pro průběh testu. 

Jak již bylo řečeno v samotném úvodu, vše šlo podle plánu a tak v září loňského roku vytvořil kovový impaktor nový kráter na povrchu měsíce Dimorphos. Šlo o čelní kolizi, která měla zkrátit oběžnou dobu podle výpočtu o 7 minut (oproti předsrážkovým téměř 12 hodinám), pokud by se vzal v úvahu jen přenos momentu hybnosti mezi impaktorem a měsíčkem. Vznik kráteru byl ovšem doprovázen výtryskem materiálu (který se mimochodem stal podstatnou částí světelné křivky tělesa ve dnech bezprostředně po srážce), který také přispěl ke zpomalení tělesa na dráze. Odhady účinnosti byly ovšem s velkým rozptylem od pár minut až po 40 minut. 

Široký mezinárodní tým astronomů se silnou účastí z Oddělení meziplanetární hmoty ASU se záhy po události pustil do práce s cílem vyhodnotit skutečnou změnu dráhy Dimorpha. K tomu využili nejprve radarová pozorování prováděná mezi 27. zářím a 13. říjnem 2022 s pomocí antény Goldstone ve spolupráci s radioteleskopem Green Bank. Na radarových odrazech bylo patrné, že změna orbitální doby je asi 36 minut s poměrně širokým intervalem nejistoty. 

Téměř současně byla započata i fotometrická pozorování, zpočátku ztížená právě přítomností vyvrženého materiálu. Oběžnou periodu lze v případě dvojplanetky Didymos-Dimorphos určit na základě světelné křivky, na níž jsou dobře patrná vzájemná zatmění obou těles. Pozorování pořízená mezi 28. zářím a 10. říjnem 2022 na nejrůznějších dalekohledech byla velmi pečlivě zpracována. Z modelování světelné křivky dvěma nezávislými metodami bylo možné odvodit oběžnou periodu. Obě metody dospěly ke shodě: oběžná doba Dimorpha okolo Didyma se zkrátila o 33±1 minutu. 

Celý experiment tak dopadl vlastně velmi dobře. Je ve schopnostech současné kosmické techniky změnit dráhu velkého kosmického tělesa. Nevýhodou metody kinetického impaktoru ovšem je, že aby měla metoda měřitelné výsledky, bylo by třeba ji aplikovat několik let před očekávanou srážkou se Zemí. Což vyžaduje velmi dobrou znalost toho, co se v okolí Země děje. Zde máme bohužel v současnosti mezery, které lze doplnit jen a pouze systematickým pozorováním. 

REFERENCE

C. A. Thomas, S. P. Naidu, P. Scheirich a kol., Orbital Period Change of Dimorphos Due to the DART Kinetic Impact, Nature 616 (2023) 448-451, preprint arXiv:2303.02077

KONTAKT

Mgr. Petr Scheirich, Ph.D.
petr.scheirich@asu.cas.cz
Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR

 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení meziplanetární hmoty ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Slovem i písmem se pokouší o popularizaci oboru, je držitelem ceny Littera Astronomica. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. 

Štítky: Dimorphos, Didymos, DART, Astronomický ústav AV ČR


19. vesmírný týden 2024

19. vesmírný týden 2024

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 6. 5. do 12. 5. 2024. Měsíc bude v novu a čeká nás extrémně mladý srpek na večerní obloze. Slunce je hodně aktivní, nastaly silné erupce. Oblohu ozdobila slabá polární záře a nečekaně s ní se objevil i deorbitující horní stupeň Falconu 9. Planety jsou v tomto týdnu velmi obtížně viditelné. Pozorovat můžeme několik slabších komet. Na ranní obloze létají éta Aquaridy. K odvrácené straně Měsíce se vydala čínská sonda Chang’e 6 a na čínské orbitální stanici Tiangong se vyměnily tříčlenné posádky. Před 60 lety se narodil český astronom a popularizátor Václav Knoll. Před 15 lety proběhla poslední oprava vesmírného dalekohledu HST.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

V zajetí barev

Titul Česká astrofotografie měsíce za duben 2024 obdržel snímek „V zajetí barev“, jehož autorem je Pavel Váňa   Kdo by neměl rád jaro, kdy po studených zamračených  dnech, skrovně prosvětlených hřejivými slunečními paprsky se příroda začíná probouzet. Zelenající se stromy jsou

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Polární záře

Drujá vlna polární záře. Čas mezi 0:15 až 1:15, 11.5.2024. Foto bez úprav. Polární záře se objevovala i u souhvězdí severní koruna.

Další informace »