DON QUIJOTE o: ¿quién teme a un asteroide? por Andrea Milani - Copyright Tumbling Stone 2002

La nave espacial ha estado viajando en un ostensible espacio vacío durante algún tiempo, entonces un pequeña mancha de luz aparece, tan tenue como una estrella de magnitud 9 . Rápidamente, se vuelve más y más brillante: Después de 20 horas es de magnitud 5, sería visible para el ojo desnudo ... si hubiese un hombre a bordo. En las últimas horas, la nave espacial le apresura al encuentro con la joven estrella, que de hecho es un pequeño, pero cercano asteroide. En los últimos pocos minutos el planeta pequeño aparece con su forma irregular, perforado con cráteres. Pero éste no es sólo otro sobrevuelo del asteroide. La nave espacial apunta directamente contra del asteroide, realizando incluso ajustes de última hora para asegurarse de dar en el blanco, y finalmente hacerse pedazos a más de 10 kilómetros por segundo contra su objetivo, escasamente desviado del centro. Se ha excavado un gran cráter, y una nube de escombros sale despedido de él; El asteroide incluso cambia ligeramente su rotación, y su órbita se ve afectada en valor mínimo, imperceptible a menos que para medirlo se usen los instrumentos más precisos.
¿Se acabó? Todavía no. Mientras la nube de material despedido se dispersa para formar una especie de anillo alrededor del asteroide herido, otra nave espacial sale del escondite detrás del pequeño planeta. Efectúa un barrido a través del nube de polvo, con pequeñas aberturas recolectando muestras. También sobrevuela algunos lugares del asteroide, donde una larga antena sale de los agujeros cavados en la fina y granulada superficie. Los sismómetros han cumplido con su trabajo. El avanzado sistema de rastreo puede medir la deflexión generada por la nave kamikaze. Se recoge conocimiento a partir de un acto terrible de destrucción.
Para un científico pluriempleado como escritor de Ciencia-Ficción, como yo, no resulta difícil imaginarse como espectador de tal acontecimiento (por supuesto desde el puente de otra nave alienígena). ¿Qué pensaría E.T. de esto? ¿Se han vuelto locos los nativos del tercer planeta?
¿Por qué están ellos usando dos naves para explorar un cuerpo celeste minúsculo? ¿Y por qué el endiablado sacrificio de una de las dos? Sería difícil para ellos comprender que esta locura aparente es, de hecho, una muy buena razón para creer que la Humanidad es capaz de actuar racionalmente en busca de su propio interés.

¿Qué más hacer con un asteroide?

Con el gran éxito de la misión NEAR-SHOEMAKER de la NASA (see T.S. number 1 "How to land on an asteroid" by A.Milani) el primer ‘asteroid orbiter’, nuestro conocimiento de la naturaleza de los cuerpos más pequeños de nuestro sistema solar ha progresado considerablemente. Además hay una serie de misiones aprobadas destinadas a cuerpos pequeños, incluyendo el ‘comet orbiter’ Rosetta de la ESA, que también pasará volando sobre dos asteroides (see T.S number 12 : "Mission Rosetta" by L.Giacomini), la misión Dawn de la NASA (orbiter de Ceres y Vesta) y el MUSES-C japonés de aterrizaje en asteroide, el Stardust de la NASA para misiones en cometas, CONTOUR y Deep Impact. Por lo tanto en unos pocos años habrá aún más progreso y comprensión sobre el tema.
En este contexto, el ‘Announcement of Opportunity’ de la ESA (link a editorial "A caballo de las piedras" por A.Carusi) proponiendo todavía “otra misión a los asteroides” podría ser una fuente de embarazo. ¿Están los científicos especializados en asteroides exagerándolo, pidiendo más, fuera de cierta ambición científica? ¿Qué otra cosa puede proponerse, que no es (y no parece que vaya a ser) una duplicación? Una respuesta correcta a esta pregunta requiere identificar un problema científico sobre la naturaleza de los asteroides que no se aborda del todo en las misiones aprobadas, y que sin embargo es fundamental. Además, sólo por una vez los científicos tienen que prepararse para responder a las preguntas: ¿Fundamental por qué? ¿Fundamental para quién? Tiene que ser fundamental para usted, el hombre de la calle, parte de un mayor público que el interesado en un conocimiento básico.

La estructura interna de un asteroide

Hay ciertamente un destacado problema científico sobre los asteroides: La estructura interna. Hay muchos asteroides, y por ello es por lo que pueden chocar con otro (al igual que con los planetas). Las colisiones desestabilizan el cuerpo sólido de los asteroides, hasta el punto que sólo unos pocos muy grandes (Ceres, Pallas, Vesta, y pocos más) todavía pueden ser de una pieza, como los planetas principales. Las colisiones muy drásticas pueden hacer pedazos un asteroide y generar una "familia" de fragmentos, cada uno orbitando alrededor del Sol por sí solo. Las colisiones de energía Intermedia pueden romper en pedazos el asteroide objetivo, dejando un "montón de escombros" sostenidos por la mutua gravedad. Las imágenes de asteroide Eros captadas por el NEAR-SHOEMAKER sugieren una estructura compuesta, consistiendo posiblemente en un pequeño número de grandes pedazos con una dispersión, de fragmentos pequeños "llenando los huecos" entre los principales, una rociada de arena, de guijarros y de piedras tapando la estructura y formando la superficie con sus extrañas ‘playas’.
Ninguna de las misiones propuestas a los asteroides puede incluso resolver este problema, porque resulta fácil tomar imágenes y espectros de la superficie, pero explorar el interior es mucho más desafiante.
Supongamos que éste es el problema científico "fundamental". ¿Por qué nos importa? Si "nos" significa os científicos, hay muchas buenas razones porque:
La evolución del cinturón de asteroides, la formación y el reparto de los Near Earth Asteroids (NEA) y de meteoritos, y por tanto el cratering de los planetas terrestres, dependen todos de la evolución de choque de los asteroides. Pero si “nos” significa todo el mundo, ¿es esta cuestión suficientemente importante?

En caso de necesidad

Como usted sabe, Tumbling Stone es el medio de información pública de dos grupos de investigación, que pueden consultarse por sus interfaces web, NEODys y Spaceguard Central Node (SCN). Nuestro trabajo está relacionado con la monitorización de los nuevos descubrimientos de NEA y comprobar si alguno de ellos tiene la posibilidad de impactar la Tierra en un futuro previsible. El trabajo se comparte de esta forma: NEODyd ejecuta los cálculos (de la órbita, de las posibles futuras evoluciones, de los posibles futuros acercamientos, incluyendo las posibles colisiones); SCN organiza campañas de observación (para evitar que cualquiier NEA se pierda, pero particularmente para recuperar y mejorar las órbitas de futuros impactadores). Creemos que es un buen trabajo en equipo, y logrado, dado que los ‘Virtual Impactors’ "Virtual Impactors" (see dict. in english) son eliminados eficazmente y sin fallos. Pero, ¿es este trabajo realmente útil? ¿Que sucedería si, un desafortunado día, descubriéramos un Virtual Impactor que se niega a alejarse? La probabilidad de un impacto futuro se usa sólo como medida de nuestra falta de información, pues la acumulación de datos observacionales ofrece una probabilidad entre 0 ó 1. ¿Qué pasa si, por una parte , terminamos obteniendo una probabilidad 1, o al menos 0.9, lo que significa un impacto cierto, o al menos muy probable? Si no tuviéra mos una estrategia disponible para gestionar este caso, uno puede preguntarse por qué deseamos saber sobre una futura catástrofe que no podemos de todas formas evitar.
Tal escenario no es muy probable: Según nuestro modelo estándar (http://neo.jpl.nasa.gov/risk/doc/palermo paper.html) un asteroide con un diámetro de 500 m o más grande golpearía la Tierra (liberando una energía de casi 7,000 Megatones) de media una vez cada 40,000 años. Así la probabilidad de que realmente descubramos que tal situación podría realmente ocurrir en los próximos 100 años más o menos de 1 a 400. Sin embargo no podemos permanecer sin prepararnos; es decir, necesitamos tener planes de contingencia para tal acontecimiento, que es improbable pero no imposible. De lo contrario un dia podemos vernos obligados a realizar un anuncio del tipo: “Lo sentimos muchachos, un continente va a ser aniquilado y no sabemos qué hacer”.
Por tanto la pregunta es: ¿cómo desviar un asteroide? Más exactamente, ¿tenemos el know how, la tecnología para desviar un asteroide?
Igualmente como resultado de la influencia en la opinión pública de algunas películas de ciencia ficción de baja calidad, la mayoría de la gente cree que los problemas principales en desviar un asteroide son el riesgo para astronautas humanos y la disponibilidad de naves espaciales suficientemente grandes y potentes armas suficientemente destructivas. Por supuesto que los astronautas probablemente no van a estar involucrados en absoluto en el desvío de un asteroide, y las cabezas nucleares desafortunadamente disponibles para otro propósito son más que suficiente para desviar o hacer estallar asteroides considerables, incluyendo el caso de un objeto de 500 metros de diámetro del que hablábamos antes.  El problema es que desviar un asteroide quizá no sea necesariamente una buena idea, salvo que tengamos un buen control sobre el grado y dirección del cambio de rumbo. Hacer estallar el asteroide, salvo que tengamos un buen control sobre el tamaño de los trozos resultantes, puede no disminuir el daño, o al menos no lo suficiente. Por tanto el principal requisito para un procedimiento de desvío de un asteroide es saber si el asteroide se mantendrá en una sola pieza tras ser golpeado por una fuerte carga energética. Así que desconocer la estructura interna es un gran problema. Sorpresa: la principal limitación a nuestras capacidades de desvío de asteroides, la verdadera razón por la que pertenece todavía a la ciencia-ficción antes que a una tecnología fiable, es la falta de conocimiento, no la falta de potencia de fuego.
La conclusión citada anteriormente también elimina un problema desagradable, que ha sido fuente de desagradables polémicas en la comunidad interesada en NEA. ¿Qué significa “estar preparados” para el desvío de un asteroide? Si el problema era de potencia de fuego, estar preparado significaría construir cohetes más grandes y posiblemente mayores cabezas nucleares. Pero el potencial uso indebido de tal arma es más aterrador que cualquier asteroide. Además resulta difícil justificar el coste de la preparación de tal super-cohete y/o super-bomba, para algo que difícilmente ocurra en la vida operativa de cualquier dispositivo que ahora podamos construir. Si, por el contrario, estar preparado significa capturar conocimiento, no sólo es menos caro sino que difícilmente tendrá efectos laterales negativos. Si ello puede conseguirse con una investigación científica que valga la pena, entones el coste y el esfuerzo se pueden justificar.

El don Quijote: El Hidalgo y su criado Sancho

Del debate anterior la lógica detrás de la propuesta para la misión "Don Quijote" es clara: Queremos investigar la estructura interna de un asteroide, y al mismo tiempo desarrollar y probar la tecnología necesaria, en el escenario del peor caso, desviar un asteroide de tamaño considerable.  Nuestra solución para este problema se presentó como una respuesta para la Invitation To Tender de la ESA para una propuesta de misión de Near Earth Object, y ha sido aceptada por la ESA para un estudio de viabilidad. Los proponentes industriales son Deimos Space S.L. (España, contratista principal) y Astrium GMBh (Alemania). Yo con mis colaboradores de NEODyS y Giovanni Valsecchi con sus colaboradores del SCN contribuyen a la definición de objetivos científicos y requisitos.  Otros grupos contribuyen a otros aspectos de la propuesta, no discutidos aquí.
La definición máxima de la misión es como sigue: se necesitan dos naves, una llamada Hidalgo que interceptará un asteroide pequeño (nominalmente con diámetro de 500 metros) a una velocidad relativa de al menos 10 kilómetros por segundo, e impactará con él. La segunda nace, Sancho, se encontrará con el mismo asteroide unos pocos meses antes, lo medirá cuidadosamente y posiblemente desplegará unos pocos penetradores con sismómetros. En el momento del impacto, Sancho se retirará a una distancia segura para observar el impacto sin correr riesgos innecesarios (una actitud apropiada para su nombre). Más tarde volverá a una órbita cercana, para observar los cambios en la órbita y en el estado de rotación del asteroide, y para recoger muestras del polvo expulsado por la formación de cráteres. También recogerá datos de los penetradores, incluyendo los datos sísmicos del propio impacto.

El desafío tecnológico

¿Dónde está la alta tecnología en un planteamiento tan básico? Para apreciar esto necesita tener en cuenta algunos números, resultantes de la física más elemental de un impacto como éste. Una nave de 400 Kg. Impactando a 10 km/s sobre un asteroide de 500 m. De diámetro (pesando algo así como 170 millones de toneladas) debería cambiar su velocidad en al menos 24 micrones por segundo. Es decir, un día después del impacto de Hidalgo, el asteroide debería desplazarse al menos 2 metros con respecto a la posición que hubiera tenido sin el desvío. El valor exacto no es conocido de antemano (es el resultado del experimento) y dependerá de forma compleja de la dinámica de los fragmentos dispersados del cráter artificial del asteroide. Aún más, 2 metros fuera de algunos centenares de millones de kilómetros de distancia de la Tierra es como una parte en 50,000,000,000. ¡Por tanto tiene que usarse alguna tecnología realmente avanzada para medir el efecto del desvío!
Ahí la segunda nave espacial, Sancho, juegos un papel de suma importancia. Es Sancho quien está equipada con los instrumentos necesarios para un sofisticado experimento científica de Radio. Orbitará alrededor del asteroide, pero su órbita será fuertemente perturbada por muchos efectos secundarios, incluyendo la forma irregular del asteroide, que necesita determinarse en la fase anterior al impacto de Hidalgo, y la presión de radiación, más otras perturbaciones no gravitacionales, medirse con un acelerómetro ultra-sensitivo. Estas medidas serán en realidad muy similares a las ya planificadas para la misión BepiColombo de la ESA (un orbiter de Mercurio, planificado para ser lanzado en 2011). Están basados en tecnología europea ya disponible o bajo desarrollo para otra misión aprobada.

¿Es esto verídico?

Se formulará la pregunta: ¿es este experimento de desvío lo mismo que un desvío real, el que se necesitaría en un escenario del peor caso, en caso de que descubramos que un asteroide real entrará en colisión con la Tierra? Sólo es un experimento para adquirir know how. El requisito para Don Quijote no es ejecutar un desvío de amplitud (en el cambio obtenido de velocidad del asteroide) comparable al que necesitaríamos en un caso REAL. Los ejemplos calculados por Carusi y colaboradores (see T.S. number 9 "We only need a little, gentle kick..." by A.Carusi ) indican que en algunos casos, con las dinámicas del encuentro asteroide-Tierra controlados por los llamados “resonant returns” (T.S. número 14 "La razón principal por la que CLOMON2 es 'más inteligente' que CLOMON" por G.Valsecchi) , un desvío de menos de 100 micrones podría bastar; en otros casos los valores podrían ser mayores en dos órdenes de magnitud. Es decir, lo que proponemos no es simular el desvío de un asteroide en cantidad suficiente para evitar la colisión. Proponemos simular el experimento que necesitaría hacerse, en el asteroide peligroso específico, para ser capaces de controlar de manera fidedigna el desvío real a producir más tarde, probablemente con un impactador mucho más grande. O sea, que un desvío real requeriría tres naces, las primeras dos muy semejantes a Hidalgo y Sancho, y la tercera debería ser significativamente más grande. Pero el mayor desvío, proporcionado por la tercera nave (propongan un nombre!) podría predecirse con precisión gracias al experimento ejecutado con el impacto de otro Hidalgo y medido por otro Sancho. En fin, dos de las tres naves necesarias para el desvío real serían copias de los prototipos Hidalgo y Sancho probados en la misión Don Quijote.

Andrea Milani - Director of NEODyS