Pânze solare difractive pentru devierea asteroizilor periculoși
Agențiile spațiale caută metode tot mai eficiente de a devia asteroizii care ar putea reprezenta o amenințare pentru Pământ. Misiunea DART a demonstrat că un impact cinetic poate modifica traiectoria unui asteroid, dar tehnica folosită prezintă limitări importante. O soluție alternativă propusă de cercetători de la Universitatea Beihang folosește un nou tip de pânză solară pentru a lovi asteroidul frontal, la viteze mult mai mari.
Eficiența unui impactor depinde de energia transferată asteroidului, iar această energie crește cu pătratul vitezei. Misiunea DART a lovit asteroidul Dimorphos cu aproximativ 6 km/s, viteză limitată de faptul că sonda se apropia din aceeași direcție. Conform noului studiu, un impactor echipat cu pânză solară ar putea aborda asteroidul din direcție opusă și l-ar lovi cu circa 100 km/s, transferând de aproximativ 230 de ori mai multă energie pe kilogram de masă decât testul DART.
Provocarea orbitei retrograde
Problema principală este plasarea sondei pe o traiectorie opusă. Aproape tot ce orbitează Soarele o face în sens antiorar, inclusiv Pământul, astfel încât orice obiect lansat de pe Terra are deja această mișcare. Inversarea direcției și intrarea pe o orbită retrogradă ar necesita o cantitate uriașă de energie, imposibil de obținut cu rachete chimice din cauza ecuației lui Țiolkovski.
Pânzele solare ar putea însă reuși acest lucru. Ele funcționează captând presiunea radiației solare, forța minusculă exercitată de fotoni la contactul cu suprafața. Încă din anii 1990, inginerul italian Giancarlo Vulpetti a arătat că această tehnologie poate plasa o pânză solară pe o traiectorie cu inversare, folosind pânza mai întâi ca frână pentru a reduce momentul unghiular, apoi lăsând gravitația Soarelui să atragă nava într-o coborâre profundă spre stea, urmată de o manevră de praștie la periheliu care readuce nava pe o orbită retrogradă.
Pânzele difractive, superioare celor reflective
Pânzele solare tradiționale, testate în spațiu prin misiunile IKAROS și LightSail 2, funcționează ca niște oglinzi uriașe, iar împingerea este întotdeauna perpendiculară pe suprafața lor. Pentru o traiectorie cu inversare, aceasta ar impune înclinarea pânzei la un unghi extrem față de Soare, reducând dramatic eficiența.
Pânzele solare difractive rezolvă această problemă. În loc de film reflectorizant clasic, materialul folosește rețele optice microstructurate care difractă lumina lateral fără ca pânza să se rotească. Astfel, pânza își păstrează întreaga suprafață orientată spre Soare, chiar și la periheliu, direcționând împingerea în mișcare laterală. Controlul atitudinii devine mult mai simplu, iar împingerea necesară manevrei orbitale rămâne semnificativă.
Cercetătorii au simulat mai multe configurații de pânze solare pentru traiectoria cu inversare și au constatat că pânzele difractive de tip reflexiv sunt net superioare. În simulări, toate celelalte tipuri au fost fie atrase în Soare, fie împinse în afara sistemului solar.
Scenariul Apophis
O a doua simulare a explorat ce s-ar putea face cu asteroidul Apophis, un corp cu lățimea de 340 de metri care se va apropia la 38.000 de kilometri de Pământ pe 13 aprilie 2029. Deși această apropire nu impune o deviere, cercetătorii au testat două configurații ale pânzei difractiv-reflective: una cu unghi de difracție permanent și una care poate comuta de la un unghi moderat, pentru coborârea spre Soare, la un unghi de aproximativ 90 de grade în apropierea periheliului.
Ambele versiuni au reușit să livreze un impactor de 100 km/s direct la Apophis în circa 200-300 de zile de la lansare, reducând cu aproape un an durata misiunii față de o pânză solară reflectivă standard.
Deocamdată nu se cunoaște niciun asteroid care să fie pe cursă de coliziune cu Pământul, iar tehnica nu a fost testată în spațiu. Totuși, faptul că această metodă ar putea livra de sute de ori mai multă energie decât impacturile co-orbitale demonstrate până acum oferă o opțiune suplimentară în arsenalul de apărare planetară.
