ماموریت DART ناسا یک سیارک را منحرف کرد - اما انبوهی از تخته سنگ‌های فضایی را آزاد کرد
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، ستاره‌شناسان دانشگاه مریلند دریافتند که انفجار شگفت‌انگیزی از بقایای سنگی که در طول ماموریت DART منتشر شد، سه برابر بیشتر از فضاپیما تکانه داشت. این کشف، بینش‌های جدید و ارزشمندی را برای بهبود استراتژی‌های دفاعی سیاره‌ای آینده ارائه می‌دهد.
وقتی فضاپیمای DART ناسا در سپتامبر ۲۰۲۲ به قمر سیارک دیمورفوس برخورد کرد، نه تنها به هدف خود که تغییر مدار سیارک بود، دست یافت، بلکه باعث آزاد شدن تعداد زیادی تخته سنگ نیز شد. این قطعات بیش از سه برابر تکانه خود فضاپیما را حمل می‌کردند.
تیمی از اخترشناسان به رهبری دانشگاه مریلند کشف کردند که اگرچه این ماموریت تأیید کرد که برخوردکننده‌های جنبشی می‌توانند به طور مؤثر مسیر یک سیارک را تغییر دهند، اما بقایای پرتاب شده نیرو‌هایی را در جهات غیرمنتظره ایجاد می‌کنند. این دینامیک‌ها می‌توانند چالش‌هایی را برای استراتژی‌های انحراف آینده ایجاد کنند. یافته‌های آنها که در مجله علوم سیاره‌ای منتشر شده است، نشان می‌دهد که تغییر مسیر سیارک فرآیندی بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که در ابتدا تصور می‌شد.
تونی فارنهام، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشمند محقق در گروه نجوم در UMD، گفت: «ما موفق شدیم یک سیارک را منحرف کنیم و آن را از مدارش خارج کنیم. تحقیقات ما نشان می‌دهد که در حالی که برخورد مستقیم فضاپیمای DART باعث این تغییر شده است، تخته سنگ‌های پرتاب شده ضربه دیگری به آن وارد کرده‌اند که تقریباً به همان اندازه بزرگ بوده است. این عامل اضافی، فیزیک را تغییر می‌دهد که باید هنگام برنامه‌ریزی این نوع ماموریت‌ها در نظر بگیریم.»
ردیابی تخته سنگ با سرعت بالا و الگو‌های غیرمعمول
با استفاده از داده‌های ثبت‌شده توسط LICIACube، یک فضاپیمای کوچک ایتالیایی که پیامد‌های برخورد DART را مستند کرده بود، ستاره‌شناسان ۱۰۴ تخته‌سنگ با شعاع‌های ۰.۲ تا ۳.۶ متر را ردیابی کردند. این تخته‌سنگ‌ها با سرعتی معادل ۵۲ متر در ثانیه (۱۱۶ مایل در ساعت) از دیمورفوس دور می‌شدند. از این تصاویر، محققان توانستند موقعیت‌ها و سرعت‌های سه‌بعدی بقایای این برخورد را محاسبه کنند.
فارنهام گفت: «ما دیدیم که تخته‌سنگ‌ها به طور تصادفی در فضا پراکنده نشده‌اند. در عوض، آنها در دو گروه کاملاً مجزا خوشه‌بندی شده‌اند و در جای دیگری ماده‌ای وجود ندارد، که به این معنی است که چیز ناشناخته‌ای در اینجا در حال کار است.»
تقریباً ۷۰٪ از تخته سنگ‌های مشاهده شده، یک خوشه بزرگ را تشکیل دادند که با سرعت بالا و زاویه کم نسبت به سطح سیارک به سمت جنوب حرکت می‌کرد. این تیم گمان می‌کند که این قطعات از نقاط برخورد خاصی سرچشمه گرفته‌اند، احتمالاً از تخته سنگ‌های سطحی بزرگتری که کمی قبل از برخورد بدنه اصلی فضاپیما با دیمورفوس، توسط پنل‌های خورشیدی DART شکسته شده‌اند.
ردیابی منبع قطعات پرتاب شده
جسیکا سانشاین، استاد نجوم و زمین‌شناسی در دانشگاه مریلند، نویسنده دوم مقاله، توضیح داد: پنل‌های خورشیدی DART احتمالاً به دو تخته سنگ بزرگ به نام‌های آتاباک و بودران روی سیارک برخورد کرده‌اند. شواهد نشان می‌دهد که خوشه جنوبی مواد پرتاب‌شده احتمالاً از قطعاتی از آتاباک، یک تخته سنگ به شعاع ۳.۳ متر، تشکیل شده است.
سانشاین، که همچنین به عنوان معاون محقق اصلی ماموریت برخورد عمیق ناسا به رهبری UMD خدمت کرده است، نتایج DART را با برخورد عمیق مقایسه کرد و خاطرنشان کرد که چگونه ویژگی‌های سطح و ترکیب هدف اساساً نتایج برخورد را شکل می‌دهند.
سانشاین توضیح داد: دیپ ایمپکت به سطحی برخورد کرد که اساساً از ذرات بسیار کوچک و یکنواخت تشکیل شده بود، بنابراین مواد پرتابی آن نسبتاً روان و پیوسته بود؛ و در اینجا، می‌بینیم که DART به سطحی سنگی و پر از تخته‌سنگ‌های بزرگ برخورد کرد که منجر به ساختار‌های آشفته و رشته‌ای در الگو‌های مواد پرتابی آن شد. مقایسه این دو ماموریت در کنار هم، این بینش را در مورد چگونگی واکنش انواع مختلف اجرام آسمانی به برخورد‌ها به ما می‌دهد، که برای اطمینان از موفقیت‌آمیز بودن یک ماموریت دفاع سیاره‌ای بسیار مهم است.
تغییرات مداری و برنامه‌ریزی ماموریت‌های آینده
تکانه ناشی از برخورد تخته سنگ‌های پرتاب شده توسط DART عمدتاً عمود بر مسیر فضاپیما بود، به این معنی که می‌توانسته صفحه مداری دیمورفوس را تا یک درجه کج کرده و به طور بالقوه باعث غلتیدن نامنظم سیارک در فضا شود. کار این تیم برای درک تأثیر بقایای تخته سنگ، کلید ماموریت هرا (Hera) آژانس فضایی اروپا خواهد بود که در سال ۲۰۲۶ به سیستم دیدیموس-دیمورفوس خواهد رسید.
فارنهام گفت: «داده‌های جمع‌آوری‌شده از LICIACube دیدگاه‌های بیشتری در مورد رویداد‌های برخورد ارائه می‌دهد، به‌ویژه از آنجایی که DART در ابتدا برای تکیه بر مشاهدات زمینی طراحی شده بود. Hera نیز با تکیه بر پیش‌بینی‌هایی که ما با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از DART انجام داده‌ایم، همین کار را با ارائه یک نمای مستقیم دیگر از پیامد‌های برخورد انجام خواهد داد.»
فارنهام خاطرنشان کرد که این دیدگاه‌های چندگانه و تصاویر نزدیک از LICIACube به تیم DART اطلاعاتی داد که تشخیص آنها از زمین غیرممکن بود، از جمله داده‌های مربوط به تخته‌سنگ‌های سیارک. این مطالعه جدید اهمیت در نظر گرفتن این متغیر‌ها را در برنامه‌ریزی ماموریت‌های انحراف سیارک در آینده نشان می‌دهد.
سانشاین اضافه کرد: اگر یک سیارک به سمت ما در حال حرکت باشد، و ما بدانیم که باید آن را به مقدار مشخصی حرکت دهیم تا از برخورد آن به زمین جلوگیری کنیم، آنگاه همه این ظرافت‌ها بسیار بسیار مهم می‌شوند. می‌توانید آن را به عنوان یک بازی بیلیارد کیهانی در نظر بگیرید. اگر همه متغیر‌ها را در نظر نگیریم، ممکن است هدف را از دست بدهیم.