A Missão DART da NASA pode ajudar a evitar um apocalipse por asteroide
Ilustração da missão Teste de Redirecionamento de Asteroide Duplo (DART, na sigla em inglês) e seu alvo, Dimorphos, um satélite do asteroide Didymos. Crédito NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
Na época que Andy Rivkin estava na universidade, ele tinha alguns amigos na faculdade de medicina. “Eu falava, ah nossa, não quero fazer nada que envolva tanta responsabilidade,” diz ele. Ao invés disso, ele olhou para as estrelas. “Astronomia parecia bem seguro.” E, por muito tempo, realmente foi. Ao invés de ter de tomar decisões sobre o canal de raiz dentária ou cirurgia abdominal de alguém, ele olhava para mundos rodopiando no escuro.
Mas Rivkin, um astrônomo planetário na APL (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory) em Baltimore (EUA), encontrou-se com mais responsabilidades do que ele esperava. Junto com centenas de outros, ele é parte da missão Teste de Redirecionamento de Asteroide Duplo (DART, na sigla em inglês), uma tentativa ambiciosa liderada pela NASA e pelo APL para jogar uma nave espacial não tripulada em um asteroide, visando mudar sua órbita. Esse é um teste real: um dia, um descendente tecnológico do DART pode ser usado para desviar uma rocha espacial que ameaça o planeta, salvando milhões — talvez bilhões — de vidas no processo.
No dia 23 de novembro, a DART será lançada em um foguete Falcon 9 da SpaceX, da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia (EUA). Em algum momento na próxima primavera, ela vai se jogar contra seu alvo a 24.000 quilômetros por hora. Astrônomos aqui na Terra, como Rivkin, vão assistir a colisão com a respiração presa, esperando ver os sinais que indicam seu sucesso: uma nuvem de poeira e um asteroide dançando no ritmo da humanidade pela primeira vez na história. Será que vai funcionar?
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“Não sabemos o que vai acontecer porque nunca tentamos isso antes,” diz Michele Bannister, astrônomo planetário na Universidade de Canterbury, na Nova Zelândia.
Sucesso não quer dizer que a Terra estaria automaticamente protegida de asteroides desgovernados. Ainda que depositemos a maioria das nossas esperanças para proteger o planeta em atirar nas rochas espaciais, não existem balas de prata na defesa planetária. A geologia estranha e variável dos asteroides talvez sirva para refletir nossas tentativas de desviá-los, nossa rede de telescópios de aviso prévio está cheia de grandes lacunas observacionais, e a política por trás de decidir quem pode tentar desviar um colisor a caminho estão envoltas de incertezas.
DART, sem dúvida, representa um grande passo adiante. Mas o caminho para um plano de defesa planetária compreensivo é uma trilha longa e em desenvolvimento, e estamos apenas começando a percorrê-la.
Evitando o próximo Tunguska
Apesar da proeminência de asteroides antagonistas do tamanho do Texas em filmes de Hollywood, grandes rochas não são a causa de muita preocupação entre cientistas razoáveis. Praticamente todos asteroides de um quilômetro de diâmetro ou maiores com órbitas se aproximando da Terra já foram encontrados, e nenhum vai seriamente ameaçar-nos nos próximos séculos.
Como muito na vida, quando se trata de defesa planetária, são as pequenas coisas que realmente importam. A rocha espacial que explodiu no ar acima da cidade russa de Chelyabinsk em 15 de fevereiro de 2013, era estimada com um tamanho de apenas 17 metros — e, ainda assim, sua explosão, equivalente a talvez 470 quilotons de TNT, liberou uma onda de choque que estilhaçou janelas e feriu 1.200 pessoas.
Esse evento de explosão aérea, o primeiro do seu tipo na era das mídias sociais, deixou bocas abertas por todo o mundo. “Colocou tudo em perspectiva,” disse Kelly Fast, gerente do Programa de Observações de Objetos Próximos da Terra do Escritório de Coordenação para Defesa Planetária da NASA — um escritório criado, não por coincidência, apenas três anos depois do evento em Chelyabinsk.
E poderia ter sido pior. Em 1908, algo que parecia ter sido um meteoro de 60 metros detonou-se acima de uma área remota na Sibéria, esmagando quase 2.000 quilômetros quadrados de floresta. Imagine isso acontecer acima da cidade em que você mora: construções seriam reduzidas a entulho, destroços voariam em ventos próximos à força de um furacão e tanto roupas como pele expostas ao clarão escaldante poderiam irromper em chamas. Seria comparável a uma enorme explosão nuclear, mas sem a radiação.
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Esses colisores pequenos são preocupantemente abundantes. Dos com pelo menos 140 metros de diâmetro, modelos sugerem que existem 25.000 que se aproximam dentro de um raio de 190 milhões de quilômetros do Sol. Alguns desses objetos, chamados de “assassinos de cidades”, podem passar assustadoramente perto da órbita da Terra. E desses objetos diminutos, mas destruidores, “achamos que encontramos menos da metade,” afirma Rivkin.
É estimado que, a cada século, existe uma chance de 1% de um impacto de um “assassino de cidade” com a Terra. Mesmo que isso ocorra, a maioria da superfície do planeta é oceano, sugerindo que é provável que a rocha espacial caia no meio do nada. Mas se uma delas atingir qualquer nação, mergulhar na costa de um país ou explodir acima, isso poderia causar um dos piores desastres naturais na história humana. Considerando qualquer ano, as chances estão a nosso favor, mas se esperarmos por tempo suficiente, nossa sorte vai se esgotar. Sem um plano efetivo de defesa, “não é uma questão de se, mas quando” um “assassino de cidade” vai fazer nossa civilização ter um dia muito, muito ruim, diz Kacper Wierzchoś, astrônomo na Universidade do Arizona (EUA).
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A solução preferida de Hollywood — bombas atômicas — provavelmente pode funcionar, visto que simulações de alta fidelidade têm mostrado que uma explosão suficientemente forte poderia desviar o asteroide para fora da rota de colisão com a Terra ou retalhá-lo em pedaços pequenos e inofensivos. No entanto, usar armas nucleares para desviar ou perturbar um asteroide, é amplamente considerado um último recurso envolto em burocracia. É uma tentativa desesperada direcionada para uma ameaça iminente que astrônomos detectaram muito tarde para que outras soluções mais sutis sejam suficientes. “Um colisor cinético é o que pensamos nesse momento como a melhor solução,” diz Cristina Thomas, astrônoma planetária na Universidade do Norte do Arizona (EUA). Em outras palavras, é usar um objeto inerte mas veloz para desviar um asteroide muitos anos antes.
Cientistas têm simulado jogar sinuca com asteroides incontáveis vezes. Mas existe somente uma maneira de saber com certeza se podemos lançar um deles para fora do trajeto da Terra: se aventurar na escuridão, encontrar um asteroide, e dar uma boa pancada nele.
Humanidade contra Dimorphos
DART, uma caixa do tamanho de um carro com dois painéis solares semelhantes a asas, estará em breve a caminho de um sistema binário de asteroides. Didymos, com quase 800 metros de diâmetro, é orbitado por um satélite, Dimorphos, que tem 160 metros de diâmetro. O alvo do DART será este pequeno satélite.
Aproximadamente um mês após o lançamento, Didymos quase não será registrado na câmera do DART. Quatro horas antes do impacto, o sistema de navegação da nave espacial — um primo tecnológico dos usados para manobrar mísseis na Terra — “assume o controle e nos guia para dentro,” diz Rivkin. Em seguida, pouco tempo depois, Dimorphos vai se mover para dentro do campo de visão como um embaçado mas distante grão luminoso. Aproximadamente dois minutos antes, explica Rivkin, o piloto autônomo “tira suas mãos do volante e seu pé dos freios.”
Uma ilustração dos componentes principais do DART, mostrando a nave espacial principal se aproximando e colidindo com Dimorphos. Um satélite em miniatura CubeSat e telescópios na Terra irão observar os resultados. Crédito NASA/Johns Hopkins APL
DART vai tirar e transmitir fotos instantâneas de seu destino final enquanto rapidamente se aproxima, até o último instante, antes de desintegrar em uma nuvem de estilhaços e plasma superaquecido em uma colisão épica — mas sem qualquer som. No espaço, ninguém pode ouvir você explodir.
Idealmente, o impulso do DART será transferido para o Dimorphos, deixando para trás uma cratera de impacto e alterando a órbita de quase 12 horas do satélite em pelo menos 73 segundos. Um CubeSat de aproximadamente 500 mililitros de volume, liberado pelo DART 10 dias antes, vai observar a violência de perto, enquanto astrônomos na superfície da Terra observam o sistema de asteroides binários de longe até ele desaparecer da vista no outono de 2023.
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Astrônomos discutiram diversos candidatos para o alvo do DART, mas decidiram pelo Dimorphos por diversas razões. O primeiro é a segurança: mudar a órbita do Dimorphos não vai mudar a órbita do Didymos para colocá-lo em uma rota de intersecção com a Terra. O segundo é que Dimorphos é como o ponteiro de um relógio gigante, com Didymos no seu centro. Ainda que estejam a milhões de quilômetros de distância, astrônomos na Terra poderão observar facilmente se o “ponteiro” está girando ao redor do relógio de forma diferente após o impacto. Apenas dois meses de observações irão revelar o quão efetivo foi o desvio. Além disso, Dimorphos também está na faixa de tamanho de asteroides que podem esmagar cidades inteiras, colocando-o no “ponto ideal da perspectiva da defesa planetária,” afirma Thomas.
DART é um empreendimento estranho de qualquer perspectiva, uma nave temporária feita para testes. Ao contrário da típica missão interplanetária, que dura por muitos anos, ele vai operar no espaço por apenas 10 meses. Nenhuma extensão o espera, porque DART “tem um final muito definitivo,” diz Elena Adams, a engenheira de sistemas da missão DART, no APL. “Nesse caso, se ele continuar funcionando” — em outras palavras, se a nave espacial errar o seu alvo — “cometemos um grande erro.”
A definição mais pura de sucesso é simplesmente colidir com o alvo e medir a mudança na órbita de Dimorphos. Mas e se Dimorphos se recusar a colaborar?
As muitas dificuldades do desvio
No dia 4 de julho de 2005, a nave Deep Impact, da NASA, atirou um projétil contra o cometa Tempel 1, gerando uma bola de fogo e uma enorme nuvem de detritos que permitiu aos cientistas vislumbrar o núcleo de um cometa pela primeira vez. O ataque da humanidade no Tempel 1 descobriu que núcleos de cometas podem ser notoriamente macios, uma ideia reforçada pelo pouso em 2014 do veículo Philae, da Agência Espacial Europeia (ESA), no 67P/Churyumov–Gerasimenko, um cometa bastante rechonchudo. Tais alvos de baixa densidade apresentam um problema para a defesa planetária. “Como podemos empurrar algo desse tipo? Como lutamos contra espuma em uma praia?” afirma Bannister.
Asteroides também apresentam surpresas estruturais inquietantes. Quando a nave OSIRIS-REx, da NASA, pousou brevemente no asteroide Bennu, em 2020, para coletar algumas amostras de rochas, ela quase afundou no seu local de alvo. É como se sua superfície fosse composta de “manteiga derretida,” diz Patrick Michel, o investigador principal da Hera, sucessora desta missão, liderada pela ESA, que deve chegar no Didymos em 2026 e examinar de perto as consequências do DART.
Asteroides que não possuem gravidade suficiente para esmagar seu interior — talvez incluindo aqueles “assassinos de cidades” com um quilômetro ou menos de diâmetro — podem ser “rochas em formação de voo,” afirma Bannister. Isso significa perversamente que, de muitas perspectivas, rochas espaciais pequenas são mais difíceis de lidar do que as grandes, nas quais a força gravitacional sobrepõe a maioria das propriedades materiais. Então, quando tentar desviar um “assassino de cidade”, afirma Bannister, talvez seja melhor pensar: “‘como movemos um cardume de peixes’ e não ‘como lançamos uma montanha?’”
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Tudo isso é pertinente ao DART. Megan Bruck Syal, pesquisadora de defesa planetária no Laboratório Nacional Lawrence Livermore (EUA), simulou repetidas vezes o seu impacto final. “Na superfície, o experimento DART parece muito simples,” diz ela. Mas somente uma coisa é certa: nenhum resultado é garantido, porque muitas das propriedades fundamentais do Dimorphos ainda permanecem desconhecidas.
Os planejadores da missão estão razoavelmente confiantes que o fim acelerado do DART vai transmitir com sucesso um impulso ao Dimorphos semelhante a um taco de sinuca. O asteroide parece suficientemente estruturado para ser comprimido pela ação da gravidade. Mas, no caso de um objeto menos substancial, um colisor cinético pode simplesmente atravessá-lo, como um tiro através de um bolo, explodindo-o em pedaços menores mas ainda perigosos. Um desvio bem-sucedido para essas ameaças pode requerer diversos, mais suaves, impactos ao invés de uma pancada única.
Outro fator desconhecido é a aparência do Dimorphos. Ele pode ter o formato de uma batata, um osso de cachorro, um pato de borracha, duas bolas de boliche presas uma na outra, ou algo totalmente diferente. Um colega recentemente presenteou Adams com um imã de geladeira em formato de rosquinha, em referência à maneira como os asteroides constantemente surpreendem cientistas quando são revelados por um emissário robótico espacial que se aproxima. Um formato de batata ou quase esférico seria ideal para um impacto direto, enquanto a distribuição de massa desigual de morfologias mais complexas criaria a chance de um impacto de relance, que poderia apenas “fazer o satélite girar sem realmente alterar sua órbita,” afirma Olivier de Weck, um pesquisador de engenharia de sistemas no Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
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No caso específico e benigno do Dimorphos, todas essas incertezas são primordialmente acadêmicas. Mas no evento de uma tentativa de desvio para um “assassino de cidade” real, elas podem se provar críticas. Podemos, por exemplo, desviar com sucesso uma asteroide potencialmente perigoso apenas para inadvertidamente colocá-lo em um nova órbita que o torna mais provável de atingir a Terra no futuro. Existem pontos no espaço ao redor do nosso planeta chamados de “buracos de fechadura gravitacional”, nos quais a atração da Terra sobre o asteroide coloca a rocha espacial vagante em uma jornada de destruição garantida. “A partir do momento que passa por um buraco de fechadura, a probabilidade de atingir a Terra é praticamente 100%,” diz Weck. Isso, para dizer de forma suave, constitui um grande impedimento para qualquer ataque preventivo contra ameaças de impacto insurgentes.
O que é previsto é precavido
O cálculo emergente é realmente formidável: nos proteger contra rochas espaciais mais numerosas e complicadas (e, portanto, mais perigosas) requer mais que apenas dar tiros no escuro, especialmente quando “tiro” é uma tentativa de desvio multimilionária. Garantir o sucesso requer primeiro observar a ameaça para aprender a massa exata e sua habilidade de absorver um impacto pesado.
Parte deste trabalho pode ser feito da Terra, mas como Dimorphos está demonstrando, pequenos objetos são alvos difíceis para estudos remotos. Ainda que mais difícil, é muito melhor se aproximar de qualquer asteroide-adversário antes de tentar atingi-lo. Isso foi, de fato, o plano original da ESA, antes que problemas de agendamento garantiram que a nave de reconhecimento chegaria apenas depois do impacto dramático do DART. No futuro, colisores cinéticos miniaturizados podem ser enviados junto com missões de observação, com o objetivo de apenas dar um empurrãozinho nos asteroides alvo para estimar como eles responderiam a impactos de desvio mais poderosos. “Nós temos que melhor caracterizá-los antes de confiar o futuro da humanidade em somente uma tentativa,” afirma de Weck.
Trabalhadores dentro de sala estéril do APL preparando a nave DART para transporte até o local de seu lançamento na Base da Força Espacial de Vandenberg. Crédito NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman
Missões precursoras como essa só são possíveis se um asteroide malévolo for identificado muitos anos antes de sua data de impacto com a Terra. Isso adiciona uma urgência de dar calafrios nos trabalhos pouco lembrados e sub financiados de encontrar a outra metade — ou mais — da população do nosso Sistema Solar de “assassinos de cidades”.
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Ainda que as instalações atuais e o observatório Vera C. Rubin, da próxima geração, sejam suficientes para tarefa, eles talvez não continuem sendo por muito tempo, dada a proliferação aparentemente imparável de mega constelações de satélites, cujos membros refletores de luz do Sol criam pontos cegos no céu noturno. Poluição luminosa de mega constelações é “um grande problema que precisa ser resolvido,” afirma Federica Spoto, que pesquisa dinâmicas de asteroides no Centro para Astrofísica do Harvard-Smithsonian, em Massachusetts (EUA). “E eu não acho que estamos resolvendo-o.”
Felizmente, um telescópio espacial que será lançado, o Near-Earth Object Surveyor, da NASA, vai operar além do alcance da contaminação das mega constelações. Lançando nos próximos anos — alguns dizem “bem a tempo” — este observatório infravermelho vai olhar para à frente e atrás da órbita terrestre, espiando asteroides normalmente escondidos pelo brilho do Sol. Se tudo der certo, ele deve encontrar 90% dos objetos próximos da Terra com 140 metros ou maiores. “Então poderemos realmente determinar se temos uma ameaça iminente,” afirma Michel.
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Ainda que o desvio seja o método de escolha pela gama de especialistas anti asteroide do mundo, medidas de defesa com mais nuance estão sendo investigadas. “Queremos mais ferramentas à nossa disposição,” diz Rivkin. “Nós queremos não só o martelo, mas também a chave de fenda.”
Algumas ideias promissoras são surpreendentemente simples. Os fótons da luz do Sol geram uma pequena quantidade de impulso em asteroides, sutilmente alterando suas órbitas. Pintar um asteroide de branco para aumentar sua refletividade poderia ter o efeito de gerar o dobro de pressão fotônica que um asteroide totalmente preto sofreria. Com um aviso suficientemente adiantado, uma camada de tinta poderia banir um asteroide rumo à Terra para as profundezas escuras. Outra ideia é estacionar uma nave espacial ao redor do asteroide e usar sua gravidade para lentamente puxar a rocha para fora da trajetória da Terra. Mas pilotar este “trator gravitacional” teria de ser especialmente preciso, e só funcionaria para pequenos asteroides.
Cancelando o apocalipse
Usar um colisor cinético, atualmente, é a opção menos complicada disponível para evitar um desastre. E também é relativamente barata. O orçamento total do DART é de aproximadamente 320 milhões de dólares, “o que é nem mesmo o custo de um estádio de futebol,” afirma Michel. Se o DART for bem-sucedido em desviar o Dimorphos, então um futuro relativamente próximo em que muitas missões como ele se mantêm em espera, cada uma pronta para ser lançada em um dos diversos veículos espaciais comercialmente disponíveis, é facilmente imaginado.
Mas “não é suficiente demonstrar a tecnologia,” afirma Michel. O mundo ainda precisa criar um sistema no qual todo o planeta responde a uma ameaça de um asteroide a caminho com o máximo de união possível. Qual país, ou países, devem estar envolvidos na tentativa de desvio ou interferência? Ainda que, no presente, muitas nações estejam envolvidas na pesquisa de objetos próximos da Terra e estão participando no DART e na Hera, os EUA estão abrindo o caminho em tecnologia de desvio de asteroides.
Quais países devem ajudar em possíveis evacuações de zona de impacto? Quando e como o mundo deve decidir que tentar desviar ou interferir em um asteroide é mais perigoso que simplesmente deixar ele nos atingir e dar assistência aos países afetados na sua reconstrução? Grupos de trabalho no Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Sideral, e também nos exercícios bianuais de simulação de um possível impacto de asteroide, estão fazendo esforços reais, mas, até agora, pouco significativos em responder a essas grandes questões.
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A humanidade está bem distante de ter um sistema de proteção contra asteroides completo. Mas o lançamento do DART é outro passo importante para a evolução da defesa planetária, uma vez vista como esotérica e sem sentido. “Quando eu estava na pós-graduação nos anos 1990, tinha um pequeno número de pessoas que estavam interessadas. Todo o resto o tratava como um campo de estudo de malucos,” diz Rivkin.
Mas a astrobiologia também era assim — e agora a ciência espacial é consumida pela busca interplanetária e até interestelar por vida alienígena. Graças ao evento Chelyabinsk e outros quase-encontros com colisores, “defesa planetária tem passado por uma mudança real no seu aspecto,” diz Rivkin. E, pelo que muito bem pode ser a primeira vez na história de bilhões de anos da Terra, alguns de seus habitantes podem não ser mais imponentes diante de uma ameaça cósmica.
“Este é um perigo natural que podemos quantificar e potencialmente eliminar,” afirma Bannister. “Isso é um objetivo incrível que podemos trabalhar para atingir. Não podemos fazer isso com terremotos. E nunca faremos isso com vulcões.”
Morte por asteroide é, por qualquer métrica, muito improvável durante o tempo de vida de uma pessoa. Ainda assim, cientistas e engenheiros querem eliminar essa ameaça de uma vez por todas simplesmente porque é possível. “Se é uma coisa a menos para pessoas ansiosas se preocuparem quando vão dormir, eu acho que vale a pena,” diz Rivkin. “É um pouco menos de terror existencial.”
Robin George Andrews
Publicado originalmente em 18/11/2021.