Zoals veel rotsachtige werelden in het zonnestelsel vertoont ook de aarde talloze littekens die in een ver verleden door inslagen van asteroïden zijn veroorzaakt. Sommige van de inslaande brokken ruimtepuin waren kolossaal en veranderden het leven op aarde, zoals de asteroïde met een doorsnede van bijna tien kilometer die 66 miljoen jaar geleden bij het schiereiland Yucatán insloeg en alle niet-vliegende dinosauriërs uitroeide. Maar voor het eerst in zijn lange geschiedenis slaat de aarde nu terug.
Op de ochtend van 24 november, om 07.21 uur Nederlandse tijd, werd de NASA-sonde DART (‘Double Asteroid Redirection Test’; ‘Test voor de afbuiging van een dubbelasteroïde’) vanaf de Vandenberg Space Force Base in Californië gelanceerd en begon daarmee aan een bijna één jaar durende odyssee rond de zon. Als alles goed gaat, zal de reis van DART eindigen op 26 september 2022, wanneer het ruimtevaartuig, ter grootte van een golfkar, zich doelbewust in een kleine en onooglijke asteroïde met de naam Dimorphos zal boren.
Dimorphos is een ongevaarlijk stuk ruimtepuin in de vorm van een aardappel, met een diameter van 160 meter. Het ‘minimaantje’ voltooit elke 11 uur en 55 minuten één omloopbaan rond de grotere asteroïde Didymos. De missie van DART houdt in dat het ruimtevaartuig met een snelheid van ruim 24.000 kilometer per uur op Dimorphos zal botsen en daardoor de omloopbanen van het maantje en Didymos zal veranderen. De naam ‘Dimorphos’, Grieks voor ‘tweevormig’, werd gekozen omdat het maantje vóór en na de inslag van DART verschillende vormen zal hebben.
Bij de botsing van DART met Dimorphos zal het ruimtevaartuig worden verwoest, maar door de inslag zal het maantje in een nauwere omloopbaan rond Didymos terechtkomen, een verandering die astronomen met telescopen vanaf de aarde zullen meten. De driehonderd miljoen euro kostende missie is de eerste volledige test van technologieën die ingezet kunnen worden om een toekomstige inslag van een asteroïde af te wenden – een natuurlijke dreiging die, in tegenstelling tot aardbevingen en vulkaanuitbarstingen, ruim van tevoren ongedaan kan worden gemaakt.
“Dit is een missie ten behoeve van de planeet aarde, voor alle volken op aarde, want we zouden allemaal gevaar lopen,” zegt NASA-baas Bill Nelson. “Ik ben zeer opgetogen over DART (...). Op de plek waar ik de botsing van dit ding via een verbinding zal volgen, zal ik niet van het beeldscherm zijn weg te slaan, dat kan ik u verzekeren.”
Didymos en Dimorphos vormen geen gevaar voor de aarde, en er is momenteel geen asteroïde bekend die de komende honderd jaar of meer de aarde zal bedreigen. Toch zeggen experts vaak dat het niet de vraag is óf de aarde in de toekomst het doelwit van een kosmische kogel zal zijn, maar wannéér.
“Ik zeg altijd dat planetaire verdediging of observaties van aardnabije objecten geen prioriteit voor de NASA zouden moeten zijn. Maar er komt een dag dat dit misschien wel het belangrijkste zal blijken te zijn dat de NASA doet,” zegt Lindley Johnson, directeur planetaire defensie van de ruimtevaartorganisatie.
Aardscheerders
‘Kinetische impactors’ waarmee asteroïden van richting worden veranderd, zoals DART, werken alleen als onze observaties van de nachthemel vanaf de aarde accuraat blijken te zijn. Alleen dan zal er namelijk genoeg tijd zijn om iets aan een inslag te doen. “DART is waarschijnlijk het meest zichtbare gedeelte van onze planetaire verdediging; het is slechts een klein onderdeeltje van dat hele project,” zegt Nancy Chabot, hoofdcoördinatrice van de DART-missie en planetologe aan het Applied Physics Laboratory (APL) van de Johns Hopkins University in Laurel, Maryland.
Al tientallen jaren lang zijn de NASA en andere ruimtevaartorganisaties op zoek naar asteroïden wier omloopbanen die van de aarde kruisen. Daarbij proberen ze de banen van deze objecten zo accuraat mogelijk te berekenen om de dreiging ervan over een periode van eeuwen in te kunnen schatten zodat we in de toekomst niet door een plotseling opduikend gevaar vanuit de ruimte worden verrast.
“In Hollywood-films is het allemaal zeer spectaculair en spannend, maar in de echte wereld willen we helemaal niet in zo’n situatie belanden,” zegt Johnson.
Lees ook: Rusland blaast satelliet op en brengt daarmee ruimtevaart in gevaar
Tot dusver hebben astronomen 890 aardnabije asteroïden of ‘aardscheerders’ ontdekt waarvan de diameter groter is dan één kilometer. Geschat wordt dat het daarbij om 95 procent van het potentiële aantal van deze hemellichamen gaat. Geen van deze objecten zal de komende eeuwen enig gevaar voor de aarde met zich meebrengen. Maar veel kleinere asteroïden, tot een diameter van zo’n 140 meter, kunnen nog altijd een regio ter grootte van meerdere Europese landen verwoesten, en een flink deel van deze groep objecten is nog niet geïdentificeerd. Uit computermodellen komt naar voren dat er circa 25.000 aardnabije asteroïden met een doorsnede van tenminste 140 meter in het zonnestelsel rondvliegen. Tot op heden, eind 2021, zijn daarvan nog maar zo’n 10.000 gevonden.
In de nabije toekomst zal het tempo van ontdekkingen worden opgeschroefd, dankzij nieuwe ruimtetelescopen als de Near-Earth Object Surveyor (NEO Surveyor) van de NASA. Als astronomen met behulp van dit soort instrumenten een asteroïde zouden vinden die de aarde zou bedreigen, zou de respons van de mensheid afhankelijk zijn van de tijd die we hebben om er iets aan te doen.
Als een grote asteroïde slechts een paar maanden voor zijn inslag zou worden ontdekt, zou er alleen nog tijd zijn om zware kernwapens direct naast de asteroïde te laten ontploffen. De röntgenstraling die bij deze explosies zou vrijkomen, zou het oppervlak van de asteroïde verzengen, waardoor het stuk ruimtepuin gassen zou gaan uitstoten en daardoor van baan zou veranderen – hopelijk genoeg om een botsing met de aarde te voorkomen.
Maar als een niet al te grote asteroïde geruime tijd vóór het verwachte tijdstip van inslag zou worden ontdekt, dan zouden kernwapens niet de beste oplossing zijn. Een snel reizende ‘kinetische impactor’ als DART zou naar de asteroïde gestuurd kunnen worden om het hemellichaam een klein zetje te geven, zodat zijn baan niet langer die van de aarde zou kruisen. In een periode van vele jaren zou de optelsom van zeer kleine veranderingen tot een belangrijke afbuiging van de baan van de asteroïde leiden, genoeg om het hemellichaam in een ongevaarlijk object te veranderen.
Crashtest
De APL-onderzoekers die de DART-sonde hebben gebouwd, hebben ruim tien jaar nagedacht over de mogelijkheid om binaire asteroïden als Didymos en Dimorphos te gebruiken voor een zinvolle test van een kinetische impactor. Het veranderen van de baan die een asteroïde rond de zon volgt, zou onvoorziene gevolgen met zich mee kunnen brengen, bijvoorbeeld de mogelijkheid dat het object in een baan terechtkomt die in de verre toekomst alsnog de omloopbaan van de aarde zal kruisen. In plaats daarvan zal DART een subtiele verandering aanbrengen in de omloopbaan van het minimaantje rond de grotere asteroïde, wat vrijwel geen invloed heeft op de baan van het binaire stelsel als geheel.
De grootste technische uitdaging waar DART voor komt te staan is deze: de sonde zal de positie van Dimorphos uiterst nauwkeurig moeten bepalen terwijl ze met een snelheid van 24.000 kilometer op het maantje afkomt. “We hebben geen idee hoe Dimorphos er eigenlijk uitziet,” zegt Elena Adams van het APL, systeemingenieur voor de DART-missie. “Het ding zou op een hondenbot of een donut kunnen lijken.”
Om ervoor te zorgen dat DART zijn doel raakt, hebben de ingenieurs van de missie het navigatiesysteem SMART Nav ontworpen. Dankzij dit systeem zal de sonde met behulp van een telescoop aan boord automatisch op Dimorphos inzoomen.
Gedurende het grootste deel van zijn reis zal DART opmerkelijk weinig andere aanknopingspunten hebben. Het ruimtevaartuig zal de grotere asteroïde Didymos pas vier uur vóór de geplande botsing kunnen zien, en Dimorphos zelf zal pas een uur voor de showdown in beeld komen. Tegen de tijd dat DART zijn laatste koerscorrecties afrondt – met nog twee minuten en achthonderd kilometer te gaan – zal Dimorphos een doorsnede van slechts 41 pixels op het beeldveld van DART beslaan.
Lees ook: NASA-sonde InSight onthult eerste inkijkje in binnenste van Mars
Terwijl DART op zijn doel af raast, zal het ruimtevaartuig zoveel mogelijk opnamen van Dimorphos naar de aarde verzenden, misschien wel één per 2,5 seconde. Het terrein dat op die laatste opnamen te zien zal zijn, zal van doorslaggevend belang zijn om te kunnen inschatten welke dreun DART aan het maantje zal uitdelen. Daarbij zal de hoeveelheid opgeworpen materiaal (de ejecta) afhangen van de plek waar de sonde het maantje zal raken.
“De details van de plek waar DART zal landen, zijn allesbepalend: of de sonde toevallig op een grote kei botst of in een gebied met fijn stof,” zegt Megan Bruck Syal, die aan het Lawrence Livermore National Laboratory onderzoek doet naar computersimulaties waarin de baan van asteroïden wordt afgebogen.
Hoeveel DART de baan van Dimorphos zal veranderen, is niet duidelijk, maar de ontwerpers van het ruimtevaartuig vertrouwen erop dat de sonde een flinke stoot zal uitdelen. Om de DART-missie volgens de eigen doelstellingen als een succes aan te merken, zal de NASA ervoor moeten zorgen dat de omloopbaan van Dimorphos rond Didymos met tenminste 73 seconde wordt bekort. Het team van DART voorspelt dat de verkorting van die baan misschien wel tien minuten zal bedragen.
Vervolgmissie
DART zal op zijn laatste momenten niet alleen zijn. Ongeveer tien dagen vóór de botsing zal het ruimtevaartuig een kleine CubeSat genaamd ‘LICIACube’ afstoten. Dit ‘nanosatellietje’ is gebouwd door de ASI, de Italiaanse ruimtevaartorganisatie (Agenzia Spaziale Italiana), en zal 165 seconden na de crash van DART vlak langs Dimorphos scheren.
Lees ook: NASA-sonde Lucy op weg naar mysterieuze Jupiter-Trojanen
Onderweg zal LICIACube opnamen van het zojuist gebutste oppervlak van Dimorphos en de puinregen van de inslag maken. Het satellietje zal mogelijk zelfs de lichtflits van de inslag kunnen fotograferen. “Wij zijn ooggetuige in realtime,” zegt Simone Pirrotta, projectmanager voor LICIACube bij de ASI.
De opnamen van de CubeSat is van cruciaal belang voor de DART-missie: wetenschappers moeten een nauwkeurige inschatting kunnen maken van de hoeveelheid momentum die DART op Dimorphos uitoefent, wat betekent dat ze moeten bestuderen hoe de uitdijende regen van ejecta zich gedraagt.
“Er zullen vele, misschien wel duizenden, tonnen aan materiaal worden opgeworpen en we zullen precies moeten weten om hoeveel materiaal het gaat en hoe snel en in welke richting het door de ruimte vliegt,” zegt Andy Cheng van het APL, een van de hoofdonderzoekers van het DART-team, tijdens een persconferentie op 4 november.
LICIACube zal gedurende enkele weken gegevens naar de aarde versturen en na het vervullen van zijn doel door het zonnestelsel blijven dolen. Mar het zal niet het laatste ruimtevaartuig zijn dat het oppervlak van Dimorphos zal bestuderen. De ESA werkt aan een vervolgmissie genaamd ‘Hera’, die in 2024 van start zal gaan. Daarbij zal de gelijknamige sonde een wat grondiger onderzoek naar Dimorphos uitvoeren en het oppervlak van het maantje als een ware detective in kaart brengen.
Lees ook: Mogelijk teken van leven op Venus lokt verhit debat uit
Afgezien van de verdere ontwikkeling van systemen ten behoeve van de planetaire defensie zullen DART, LICIACube en Hera een belangrijke achterstand in onze kennis over binaire asteroïden goedmaken. Slechts één keer heeft een ruimtevaartuig zo’n binair stelsel bezocht, toen de NASA-sonde Galileo in 1993 op weg naar Jupiter langs de asteroïde Ida vloog en daar ontdekte dat dit hemellichaam een minimaantje had; dat maantje kreeg de naam Dactyl. “Wetenschappelijk gezien hebben we nog nooit doelbewust een binaire asteroïde bezocht,” zegt Andy Rivkin van het APL, hoofdonderzoeker van de DART-missie.
Een beter begrip van de ontstaansgeschiedenis van maantjes als Dimorphos zal wetenschappers meer inzicht geven in de mechanismes die in het vroege zonnestelsel aan het werk zijn geweest, toen de planeten zelf nog werd opgebouwd uit kleinere brokken ruimtepuin. Volgens Rivkin draait er rond tien à vijftien procent van alle asteroïden een minimaantje en bestaat er een redelijk kans dat de eerstvolgende asteroïde die de aarde zal bedreigen een binair stelsel zal zijn, wat het onderzoek naar deze kosmische duo’s des te belangrijker maakt.
Voor Chabot is het grootste belang van DART gelegen in het feit dat het om de eerste van vele pogingen gaat om de mogelijke inslag van een asteroïde af te wenden. “Het is niet een doel in zichzelf, maar het begin van een volstrekt nieuwe ontwikkeling,” zegt hij.
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com
