Misión DART: cuenta atrás para el primer ensayo de defensa planetaria de la Tierra
misión Dart   -   Dart dió en el blanco   -   Dart desvió a Dimorphos

Quién no se ha preguntado alguna vez cómo desaparecieron los dinosaurios. Antes de que hubiera evidencia científica, ya se sospechaba que su extinción debía haber sido consecuencia de un cataclismo de magnitud global, posiblemente, un impacto cósmico. Y es en este momento, al tomar conciencia de su fragilidad frente a un evento de estas características, cuando el ser humano empieza a fantasear con la posibilidad de ser capaz de defenderse de esta gran amenaza.
Los asteroides son cuerpos celestes que, si bien tienen un tamaño reducido, viajan por el espacio a velocidades enormes, por lo que la colisión de uno de tamaño medio contra la Tierra liberaría la energía equivalente a varios miles de bombas atómicas.
Pero, ¿cuenta la humanidad con el conocimiento y la tecnología suficientes para desviar un cuerpo celeste de su trayectoria natural? A esta pregunta pretende dar respuesta el próximo 27 de septiembre la misión DART, el primer ensayo de defensa planetaria de la Tierra.

Didymos 65803 es un asteroide binario cercano a la Tierra; el cuerpo primario tiene un diámetro de alrededor de 780 m y un período de rotación de 2,26 horas, mientras que el cuerpo secundario de Didymoon tiene un diámetro de alrededor de 160 m y gira alrededor del primario a una distancia de alrededor de 1,2 km de la superficie primaria en alrededor de 12 horas . ESA


El experimento servirá ante una amenaza de impacto real
Hace más de una década surgió en varios científicos el sueño de llevar a cabo el primer experimento de la historia a escala planetaria que permitiera probar si es posible modificar la trayectoria de un asteroide. Aquel fue el origen conceptual de la misión DART de la NASA (“dardo” en inglés). El objetivo final de esta misión es poner a punto una metodología que permita en el futuro, y en tiempo récord, desviar un cuerpo celeste potencialmente peligroso para la Tierra.
En noviembre de 2021, la NASA lanzó una nave espacial, del tamaño de un coche pequeño y apenas 500 kg, que ha viajado desde entonces a través del espacio alcanzando velocidades gigantescas. El próximo 27 de septiembre impactará contra la pequeña luna Dimorphos, el satélite de un sistema binario de asteroides denominado Didymos 65803.

Simulación de la misión Hera de la ESA sobre el más pequeño de los dos asteroides Didymos para mapear el cráter de impacto dejado por la nave espacial DART de la NASA. ESA

El desafío de DART: mover una roca en el espacio
Intentar mover una roca de 160 m de diámetro haciendo colisionar una pequeña nave de 500 kg no parece tarea fácil. Si a esto añadimos que la roca se encuentra a 11 millones de kilómetros de distancia y se mueve a 23 km/s, la cosa se muestra mas complicada. Por poner un ejemplo sencillo, sería como intentar disparar desde Madrid a una mosca en pleno vuelo situada en Algeciras, y además, moverla en la dirección adecuada.
La misión no pretende únicamente mover Dimorphos, sino desviarlo de forma controlada. Para lograrlo es necesario decidir con precisión el punto del impacto que permita una desviación más eficiente. Sin embargo, a día de hoy, no se conoce ni la composición ni la forma del asteroide, por lo que esta decisión tendrá que tomarse cuando la nave DART se encuentre suficientemente cerca de Dimorphos, apenas unos días antes del impacto.
Durante todos estos años, el equipo de investigadores que componen la misión DART ha estado poniendo a punto los modelos numéricos que permitirán tomar esta decisión cuando llegue el momento.

DART a prueba en el Laboratorio de Impactos del Centro de Astrobiología (CAB)
Los modelos numéricos nos permiten reproducir cualquier proceso natural que se rija por una o varias ecuaciones matemáticas. Se han convertido en una forma eficiente de realizar “experimentos virtuales”, ahorrando así costes de laboratorio.
Con los modelos numéricos se pueden estudiar procesos en condiciones a menudo irreproducibles experimentalmente, como es el caso del impacto de DART, que se producirá en condiciones de vacío y microgravedad.
Para poner a punto un modelo, y que los resultados sean realmente fiables, hay que validarlo comparando los resultados numéricos con experimentos reales. Por este motivo el Laboratorio de Impactos del CAB (CSIC-INTA) es parte fundamental de la misión, pues en él hemos realizado los ensayos de validación de uno de los modelos numéricos con los que se ha diseñado la misión y en base a los cuáles se tomarán decisiones críticas días antes del impacto.
Experimentos con un cañón de gas comprimido
El Laboratorio de Impactos del CAB está concebido para experimentos de impacto a baja velocidad. Consiste en un cañón de gas comprimido que puede disparar proyectiles a velocidades de hasta 420 m/s sobre materiales de diferentes características con varios ángulos de impacto.
Los experimentos se graban con cámaras de alta velocidad y los cráteres resultantes se pueden escanear en 3D.
Una característica especial del laboratorio es que los ensayos pueden realizarse en una configuración que permite estudiar con detalle la formación del cráter en sección.
Los experimentos que hemos llevado a cabo en el CAB tienen en cuenta el efecto de la heterogeneidad, porosidad, cohesión y fricción del material objeto del impacto, similar a Dimorphos. Los resultados obtenidos se han publicado recientemente en Earth and Planetary Science Letters, validando con éxito uno de los códigos más utilizados en la misión para simular el impacto.
subir
DART dio en el blanco! La primera misión de defensa planetaria de la historia ha impactado en el asteroide Dimorphos


En una estancia se proyecta la sala de control de la misión, junto con la retransmisión en directo de la televisión de la NASA. Aunque inicialmente está vacía, pronto comienza a llenarse de impacientes espectadores. Muchos de nosotros nos agolpamos frente a una de las pantallas, donde el asteroide Didymos se vislumbra como un puntito blanco. Los más impacientes empiezan a hacerse fotos con la pantalla de fondo. El tiempo parece detenerse.
Didymos, situado a 11 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, pronto empieza a perfilarse como un asteroide extrañamente alargado.
- ¿Qué pasa? - pregunta uno.
- Es demasiado elongado, ¿no crees? - le responde otro.
- Esto le confiere más estabilidad al sistema, creo yo - añade un tercero.
Pero ¿dónde está el objetivo de la misión, su satélite Dimorphos? Al principio, es solo un píxel brillante junto a Didymos. Al acercarse la nave, resulta ser mucho más esférico de lo previsto. En la superficie de ambos se puede observar la existencia de abundantes rocas, mezcladas con regolito. Tal y como se esperaba, se trata de dos asteroides tipo “pila de escombros”.
DART se acerca a su destino y aumenta la excitación. Hace la última parte del trayecto de manera autónoma. El choque es inminente. La audiencia empieza a gritar. Nos acercamos aún más y… fundido en rojo. Se pierde la comunicación. La cámara interna ha dejado de retransmitir y eso indica que la misión ha sido un éxito: DART ha dado en el blanco. A las 19:14 del lunes 26 en Washington DC (las 01:14h de la madrugada del martes 27 en la España peninsular), la nave se ha estrellado contra el asteroide a 27 760 kilómetros por hora -6,6 kilómetros por segundo-.

Más de 2 000 asistentes aplauden al unísono, celebrando lo que ha sido un hito en la historia de nuestra civilización. Eso sí, tendremos que esperar unos días hasta tener datos definitivos sobre el efecto del impacto en el movimiento del asteroide.

Acercamiento al objetivo. La visión del asteroide desde DART segundos antes del impacto. NASA, CC BY

Si Dimorphos golpeara la Tierra arrasaría un área del tamaño de una provincia
En nuestro Sistema Solar hay multitud de asteroides y cometas, cuyas órbitas alrededor del Sol, o de otro planeta, pueden interceptar en un momento dado la propia órbita de la Tierra, suponiendo un peligro para nuestra supervivencia. Estos objetos celestes cercanos a nuestro planeta se denominan NEO.
El tamaño de un NEO puede variar entre unos pocos metros y varios kilómetros de diámetro, y sus consecuencias en caso de colisión con la Tierra son muy distintas.
Un asteroide de unos pocos metros se fragmentaría al entrar en contacto con nuestra atmósfera, y, aparte de un cierto resplandor y algunos meteoritos consecuencia de la fragmentación inicial, no tendría mayores consecuencias. Sin embargo, un asteroide de varios kilómetros de diámetro colisionando contra nosotros produciría una devastación global. La buena noticia es que estos últimos son muy poco abundantes y su frecuencia de colisión contra la Tierra es de 1 cada 100-200 millones de años.
Dimorphos, sin embargo, es un asteroide de tamaño medio. No obstante, y a pesar de su pequeño tamaño, el impacto en la Tierra de un asteroide de estas dimensiones produciría la devastación total de un área equivalente a una provincia.

Tamaño del asteroide Dimorphos a escala. NASA/Johns Hopkins APL, CC BY

La frecuencia de colisión de un asteroide de este tamaño es de 1 cada 25 000 años, aproximadamente, pero se estima que hay alrededor de 20 000 cuerpos celestes de ese tipo acechando ahí fuera.
Ser capaces de desviar un asteroide con semejante potencial destructor marcaría sin duda un hito en la historia del desarrollo de nuestra tecnología espacial, por no decir que dormiríamos todos mucho más tranquilos.
Y ahora, ¿qué? Ahora empieza lo más interesante de la misión, y es comprobar nuestra capacidad de defensa real ante la amenaza de un NEO del tamaño de Dimorphos.
El siguiente paso es medir el cambio que se ha producido en el periodo orbital de Dimorphos o, dicho de otra forma, analizar si el pequeño asteroide ahora tarda menos en dar una vuelta completa alrededor de su compañero, Didymos.
Este vídeo muestra cómo se espera que afecte a la trayectoria de Dimorphos el impacto de DART:

Para ello, observatorios situados en todos los continentes y a distintas latitudes observarán el sistema binario durante días, en busca de algún cambio significativo en su dinámica.
Además, haremos cálculos para analizar cómo de efectivo ha sido el impacto, y si las predicciones de los modelos concuerdan con lo observado. Toda la información resultante permitirá incrementar nuestro conocimiento sobre las leyes físicas que rigen la formación de los cráteres de impacto, uno de los accidentes geográficos más comunes en los cuerpos planetarios.
El tamaño y forma del cráter La forma y el tamaño del cráter que se haya formado en Dimorphos nos darán, además, información detallada sobre la composición y comportamiento de este tipo de asteroides tan común en nuestro Sistema Solar, lo cual es crucial para entender el nacimiento de nuestro propio planeta.

La misión Hera de la ESA estudiará el cráter producido por DART tras impactar en Dimorphos. ESA, CC BY

Sin embargo, estos datos tan precisos no podemos obtenerlos desde los observatorios terrestres. Será necesario enviar una nave espacial hasta allí, para poder estudiar el resultado del impacto de DART con detalle.
De esto se encargará la misión Hera, de la Agencia Espacial Europea (ESA), que enviará una nave de reconocimiento dentro de dos años, en 2024. Hera volará hasta Dimorphos para estudiar de cerca el resultado del impacto, pues será el único objeto del Sistema Solar cuya órbita se habrá desviado por efecto de la acción humana de forma cuantificable. Así nos permitirá seguir ahondando en el resultado de lo que hoy ha sido un gran éxito.
subir
DART ha desviado a Dimorphos de su órbita natural: podemos dormir más tranquilos ante el posible impacto de un asteroide en la Tierra

Imagen de la cola de escombros que dejó el asteroide Dimorphos tras el impacto de la nave DART.

El pasado 27 de Septiembre, mientras se televisaba en directo, fuimos testigos de cómo la nave DART, tras su larga travesía de casi 10 meses, finalmente impactaba contra el asteroide Dimorphos.
Este era el comienzo de una carrera contrarreloj para entender y descifrar lo que había ocurrido en ese momento.
Comenzaban días duros de incansable trabajo y también de mucha excitación e ilusión para los miembros del equipo científico de la misión DART.

Aproximación de la nave DART e impacto final en Dimorphos. NASA/Johns Hopkins APL.

Observatorios alrededor del planeta estudiaban en detalle el impacto
Una veintena de observatorios astronómicos situados en todos los continentes y a distintas latitudes observaron con detalle el momento en que la nave DART colisionaba contra la superficie del pequeño Dimorphos.

Varios de estos observatorios captaron una gran cantidad de material que salió despedida en ese mismo instante. Determinar la velocidad y composición de este material era el primer reto al que se enfrentaba el equipo, pues una buena interpretación de estos datos resulta crítica para la posterior valoración de las consecuencias del impacto.
Las imágenes de LICIAcube nos dejaron sin aliento
Apenas unas horas después, y en rueda de prensa, se mostró la primera imagen del impacto captada por una de las cámaras a bordo de LICIAcube. Este dispositivo de diseño italiano se separó de la nave DART 15 días antes de la colisión para tomar imágenes de alta resolución tanto de Didymos como de su compañero Dimorphos.
La imagen realmente nos dejó sin palabras: una explosión de estructura filamentosa y espectacular tamaño sobre Dimorphos iluminaba y se precipitaba (o eso parecía) sobre su compañero, Didymos.

Gas y polvo expulsados a gran velocidad tras el impacto. NASA/Universidad de Hawái.

A raíz de estas imágenes surgieron nuevas preguntas que inundaron las redes sociales: ¿qué son esos filamentos? ¿Ha tenido la explosión en Dimorphos los efectos deseados? ¿Se ha precipitado material consecuencia de la explosión sobre Didymos? ¿Puede parte de este material interceptar la Tierra en algún momento?
Mientras tanto, el equipo de investigación de la misión ha continuado analizando datos y haciendo cálculos para intentar responder a estas y otras preguntas en tiempo récord.
El “cometa” Dimorphos
Un par de días después del impacto, varios observatorios confirmaron la formación de una larga cola tras el pequeño asteroide golpeado. El gas, polvo y partículas finas expulsadas tras la colisión habían formado una estela que le da a Dimorphos la apariencia de un pequeño cometa.

Imágenes tomadas por LICIAcube en el momento del impacto. ASI/NASA.

Aunque los modelos predecían este comportamiento, la constatación experimental de este hecho arroja interesante información sobre la dinámica del sistema.
La efectividad del impacto
La desviación de Dimorphos de su órbita natural ha de medirse desde los observatorios de la Tierra, calculando el cambio en el periodo orbital, es decir, midiendo cuánto tiempo tarda Dimorphos (la luna del asteroide mayor) en dar una vuelta completa alrededor de su compañero, y comparándolo con el tiempo que tardaba antes del impacto (11h y 55min). Si este tiempo fuera inferior después del impacto, significaría que Dimorphos se habría movido a una órbita interior más corta que la que tenía antes, y la misión habría conseguido su objetivo.
Unos días después del impacto empezaron a obtenerse los primeros datos sobre el cambio en el periodo orbital pero, como todo en ciencia, un dato aislado no basta, y habría que esperar más de dos semanas a tener suficientes medidas para extraer conclusiones fiables.
Finalmente el 11 de octubre, dos semanas después del impacto DART, la NASA anunciaba oficialmente que el experimento a escala planetaria ha sido un éxito: la órbita de Dimorphos se ha modificado aproximadamente en media hora, tardando ahora unos 32 minutos menos en completar una vuelta alrededor de Didymos.
El impacto DART ha movido Dimorphos, acercándolo al asteroide mayor, una distancia equivalente a la longitud de una pista de tenis. A día de hoy, y como consecuencia del impacto, Dimorphos ha completado una vuelta extra alrededor de su compañero.
El material expulsado inicialmente, captado en las primeras imágenes desde la Tierra, parece estar compuesto únicamente por gas y polvo y, por supuesto, no nos interceptará parte de ese material aquí en la Tierra.

Superficie de Dimorphos donde se aprecia la diferencia de tamaño entre sus componentes. La figura humana (en azul) muestra el tamaño relativo entre los elementos de la superficie y una persona de 1.60m de altura. NASA/Johns Hopkins APL.

Las estructuras filamentosas mostradas en las imágenes de LICIAcube podrían no ser más que la agrupación del material eyectado en forma de “rayos”, consecuencia de la diferencia de tamaño entre rocas y regolito (material más fino) en la superficie del asteroide, tal y como el equipo del CAB habíamos predicho en nuestro trabajo previo al impacto.
Parece que de momento las cuestiones más importantes y acuciantes han sido ya resueltas. A partir de hoy, todos dormiremos un poco más tranquilos, a salvo de esos 20 000 pequeños asteroides como Dimorphos que hace tan solo 10 meses constituían un gran riesgo para nuestra supervivencia.
subir