Donderdag 01/12/2022

AchtergrondRuimte

Vannacht boort deze kosmische kogel van NASA zich voor het eerst in een asteroïde

Computertekening van ruimtesonde Dart, vlak voor de inslag op planetoïde Dimorphos. Beeld  Nasa/Johns Hopkins APL
Computertekening van ruimtesonde Dart, vlak voor de inslag op planetoïde Dimorphos.Beeld Nasa/Johns Hopkins APL

Tienmaal sneller dan een kogel boort ruimtesonde Dart zich in vannacht in planetoïde Dimorphos. Doel: de techniek testen die ons in de toekomst kan beschermen tegen inslagen door ruimtestenen. Vier vragen over deze kosmische primeur.

George van Hal

Waarom schieten we een sonde af op een verre ruimtesteen?

“Een historisch moment met belang voor de hele wereld”, zo noemde Tom Statler tijdens een persconferentie de kosmische knal die in de nacht van maandag op dinsdag zal plaatsvinden. Statler is als onderzoeker verbonden aan het Planetary Defense Coordination Office, de tak van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA die als taak heeft de aarde te beschermen tegen kosmische bedreigingen.

Wanneer de Dart-sonde zich met bijna 22.000 kilometer per uur – grofweg tienmaal zo snel als een kogel uit een pistool – in de verre planetoïde Dimorphos boort, markeert dat de eerste keer dat de mensheid probeert de baan van een ander hemellichaam te veranderen.

Een spectaculaire primeur, die dienstdoet als kosmische brandoefening. De missie moet ons namelijk voorbereiden op de grootst denkbare catastrofe van boven: het moment dat we een ruimtesteen ontdekken die op ramkoers ligt met aarde. Als we zo’n steen dan een duwtje geven, is de hoop, kunnen we zijn baan misschien zodanig aanpassen dat hij de aarde niet ramt.

Dat moet je nú al uitproberen, menen de initiatiefnemers van de Dart, verbonden aan onder meer de NASA en de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Zij werken op hun beurt samen met wetenschappers van zo’n 100 universiteiten en instituten, verdeeld over 27 landen. Die houden de boel bovendien in de gaten met telescopen verdeeld over alle continenten op aarde. Zelfs vanuit de ruimte kijken meetinstrumenten mee met de klap die de Dart gaat maken.

“Planetaire verdediging is een wereldwijd probleem dat een wereldwijd antwoord verdient”, meent Statler dan ook. “Inslagen van planetoïden vormen al zolang de aarde bestaat een gevaar, en wij denken dat we die nu voor het eerst kunnen voorkomen.”

Zover is het nog niet. De Dart – en de toekomstige Europese ruimtesonde Hera, die over twee jaar wordt gelanceerd om de geslagen krater van dichtbij te bekijken – kent twee doelen. Allereerst kijken of wetenschappers het überhaupt kunnen, een stuk steen raken dat op het moment van de inslag zo’n 11 miljard kilometer van de aarde verwijderd is. En daarnaast in kaart brengen wat de gevolgen van zo’n inslag zijn. Of de baan van de planetoïde inderdaad wordt aangepast, bijvoorbeeld. En om de computermodellen te ijken die de effecten van zulke ‘duwen’ voorspellen. Zodat we alles op een rijtje hebben als het er straks écht toe doet.

Ruimtesonde Dart voor vertrek, in de zogeheten ‘clean room’ van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. Beeld Johns Hopkins APL/Ed Whitman
Ruimtesonde Dart voor vertrek, in de zogeheten ‘clean room’ van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory.Beeld Johns Hopkins APL/Ed Whitman

Wat gaat er precies gebeuren?

Vanaf middernacht Belgische tijd kunnen geïnteresseerden meekijken met NASA’s livestream. Zij zullen elke seconde een nieuwe foto zien die ruimtesonde Dart terugzendt naar aarde. Daarop zie je in eerste instantie niets meer dan een vaag lichtpuntje. Op z’n vroegst een half uur voor de inslag verandert dat ene puntje vervolgens in twee puntjes. Planetoïde Dimorphos, het doelwit, is een grove 160 meter lang en draait om een grotere planetoïde, Dydimos, van zo’n 780 meter.

Vanwege de reusachtige afstand moet de Dart er helemaal zelf voor zorgen dat hij op de juiste ruimtesteen inslaat. Daarvoor heeft hij een besturingssysteem aan boord, dat draait op speciaal voor deze missie geschreven algoritmen die op basis van de foto’s de juiste koers bepalen.

Of dat werkt, is een van de belangrijkste tests die de Dart uitvoert. “Ik denk dat de sfeer tot de koerscorrecties erg gespannen zal zijn”, zei Nancy Chabot, hoofd van het Dart-team van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, tijdens dezelfde persconferentie. “Als alles goed gaat, stijgt het eerste gejuich in de controlekamer al ruim voor de daadwerkelijke inslag op.”

Na die koerscorrectie heeft de missie nog een primeur in petto: de eerste blik op een nu nog onbekend hemellichaam. Vanwege de enorme afstand weet niemand nog hoe Dimorphos eruitziet. De vorm, de precieze samenstelling en zelfs de kleur zijn nog onbekend. Uiteindelijk, vlak voor de inslag, zal de planetoïde het gehele blikveld van de camera vullen. Kort daarna stoppen de beelden.

Van de inslag zélf zullen we daarom niets zien. De enige beelden van dichtbij worden kort na de inslag geschoten door het meegereisde minisatellietje Liciacube, maar verwacht daarvan niets spectaculairs. De beelden komen pas na een paar uur binnen en de gruispluim van de inslag is vanwege de afstand en snelheid van de satelliet hooguit een paar pixels groot. Pas wanneer de Europese ruimtesonde Hera, die eind 2024 vertrekt, de krater van dichtbij bekijkt, kunnen we de gevolgen van de klap in onvervalst HD zien.

Tot die tijd is het aan telescopen op en rond de aarde om te zien of de inslag de baan van Dimorphos daadwerkelijk heeft aangepast. Dat kan even duren. Weken, misschien, denkt het Dart-team. De baanverandering zal namelijk klein zijn: hooguit een procentje.

Hoe vaak slaan dit soort ruimtestenen eigenlijk in?

Sla er de geschiedenis op na, en het is geen kwestie van óf, maar van wannéér gesteente uit de ruimte rücksichtslos op aarde klapt. Het bekendste voorbeeld is het exemplaar dat een grove 65 miljoen jaar geleden een einde maakte aan de heerschappij van de dinosauriërs, een kosmisch monster met een geschatte diameter van tien kilometer.

Het goede nieuws? Zulk soort inslagen zijn zeer zeldzaam. Slechts eens per honderd miljoen jaar slaat zo’n reuzesteen in. Nog meer goed nieuws: wetenschappers schatten dat ze zo’n 98 procent van de ruimtestenen uit deze allergrootste kosmische gewichtsklasse hebben ontdekt. Geen enkele daarvan ligt op ramkoers met de aarde.

Maar de pokdalige geschiedenis van onze aardkorst onthult ook kleinere inslagen. De beroemde Barringerkrater in de Amerikaanse staat Arizona bijvoorbeeld, een wond in de grond van 1.600 meter breed en 120 meter diep. Het fysieke bewijs van een inslag door een ruimtesteen van slechts 50 meter, zo’n 50.000 jaar geleden.

De Barringerkrater, gezien vanaf de rand. Beeld Cburnett
De Barringerkrater, gezien vanaf de rand.Beeld Cburnett

Die categorie stenen van 50 tot 200 meter doorsnede heeft zoals de NASA het eufemistisch omschrijft de potentie tot ‘regionale verwoesting’. Eens in de paar duizend jaar vallen ze op aarde. En mochten we de pech hebben dat zo’n voorwerp niet op een oceaan, woestijn of dunbevolkt gebied klapt, dan legt deze zonder pardon een metropool in puin.

Maar hoewel wetenschappers ook van deze categorie geen enkel voorbeeld kennen dat op aarde afkoerst, is er ook slecht nieuws: de meeste ruimtestenen van dit type zijn nog niet in kaart gebracht. Kenners schatten dat we van dit type kosmisch gesteente pas een grove 40 procent hebben ontdekt.

Als we straks een stuk steen ontdekken op ramkoers met aarde, is de Dart dan voldoende?

Dat hangt bovenal af van het formaat van de ruimtesteen. En, net zo belangrijk: van hoe ver die is verwijderd van de aarde op het moment dat we hem ontdekken. Hoe verder weg, hoe kleiner het zetje dat nodig is om te zorgen dat zo’n steen de aarde mist. Zie je hem een jaar of tien voor de inslag al aankomen, dan komt het wel goed. En ook met een waarschuwing één jaar van tevoren lukt het nog nét. Maar ontdekken astronomen hem veel korter van tevoren, dan ontbreekt waarschijnlijk de tijd om de steen weg te duwen.

Bovendien kun je met een Dart-achtige sonde niet zomaar elke ruimtesteen in beweging krijgen. Zo’n kosmische kogel zorgt voor iets dat fysici ‘impulsoverdracht’ noemen. De impuls – de massa van een voorwerp maal de snelheid – is in de natuurkunde een maat voor de zet die je meegeeft. Schiet een knikker tegen een knikker en de impulsoverdracht is groot genoeg om deze in beweging te brengen. Schiet diezelfde knikker tegen een auto en je krijgt hem vermoedelijk niet aan het rollen. Ook niet als de auto van de handrem staat.

De energie die vrijkomt bij de impulsoverdracht van de Dart – gewicht: 570 kilogram – is op de schaal van door mensen gemaakte knallen dan ook relatief bescheiden. Ter vergelijking: de kernbom die de Amerikanen in de Tweede Wereldoorlog op de Japanse stad Hiroshima lieten vallen, is grofweg zesduizend maal krachtiger. De NASA en ESA schatten dat dit soort kosmische kogels daarom alleen geschikt zijn voor ruimtestenen met diameters van 50 tot 200 meter, de categorie met de potentie tot ‘regionale verwoesting’, dus.

De Dart vertrok donderdag 23 november 2021 vanuit de Vandenberg Space Force Base in de Amerikaanse staat Californië.  Beeld Nasa/Bill Ingalls
De Dart vertrok donderdag 23 november 2021 vanuit de Vandenberg Space Force Base in de Amerikaanse staat Californië.Beeld Nasa/Bill Ingalls

Hebben we de pech dat een flink forser exemplaar – vanaf 500 meter, tot misschien zelfs enkele kilometers – op de aarde afraast, dan zijn andere middelen nodig.

In de draaiboeken van ruimtevaartorganisaties blijft op een gegeven moment alleen nog een kernbom over als optie. Niet om direct óp de planetoïde te knallen overigens, zoals men in Hollywoodfilms als Armageddon en Deep Impact wel deed. Dat is niet zo slim: de steen kan dan in stukken breken, zonder dat je nog kunt voorspellen waar die brokken terecht gaan komen. In plaats daarvan kun je zo’n bom beter vlakbij laten ontploffen. De knal – de planetoïde zou bekogeld worden met vrijkomende neutronen – levert dan de energie om zo’n ruimtesteen een zet te geven.

Dat zou overigens slechts een laatste redmiddel zijn, en per definitie een primeur. Kernbommen de ruimte inschieten is, vanwege de grote mogelijke gevolgen van een ongeluk, verboden door internationale verdragen.

Hoe zwaar een sonde moet zijn, op welke afstand tot de aarde een missie zoals Dart nog zin zou hebben, en vanaf welk formaat en op welke afstand van een planetoïde een atoombom de enige resterende optie is: dat zijn de vragen die deze eerste testmissie moet beantwoorden. Als alles naar wens verloopt, worden ze van maandag op dinsdag met één letterlijke klap opgehelderd, zodat we onze beste botsingsmodellen voor het eerst kunnen ijken aan de onbarmhartige werkelijkheid van de diepe kosmos.

null Beeld

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234