Cách phi thuyền của NASA sẽ đâm vào một thiên thạch và cứu Trái Đất khỏi nguy hiểm trong năm tới

Một phi thuyền của NASA có kích thước như một chiếc xe golf được chỉ đạo để va vào một thiên thạch, với ý định làm nó lệch hướng một chút. Cuộc thử nghiệm nhằm mục đích chứng minh sự sẵn sàng công nghệ của chúng ta trường hợp có mối đe dọa thiên thạch thực sự trong tương lai.

Cuộc thử nghiệm Đổi Hướng Thiên Thạch Đôi (DART) đã cất cánh trên một tên lửa SpaceX từ California vào ngày 23 tháng 11 và sẽ đến hệ thống thiên thạch mục tiêu vào tháng 9 năm sau.

Nhiệm vụ sẽ đi đến thiên thạch Didymos, một thành viên của nhóm thiên thạch Amor. Mỗi 12 giờ, Didymos bị vòng quanh bởi một mini-moon, hoặc “moonlet”, Dimorphos. Nửa nhỏ hơn của cặp này sẽ là mục tiêu của DART.

Chúng ta có đối mặt với mối đe dọa tuyệt chủng từ thiên thạch không?

Chúng ta đã thấy những bộ phim tai họa trong đó một thiên thạch đâm vào Trái Đất, tạo ra một sự kiện tuyệt chủng tương tự như sự kiện đã giết chết loài khủng long hàng triệu năm trước. Liệu điều đó có thể xảy ra ngay bây giờ không?

Thực tế, Trái Đất thường xuyên bị tấn công bởi thiên thạch nhỏ, có đường kính từ 1-20 mét. Hầu hết các thiên thạch kích thước này tan rã trong khí quyển và thường là vô hại.

Có một mối quan hệ nghịch đảo giữa kích thước của đối tượng này và tần suất các sự kiện va chạm. Điều này có nghĩa là chúng ta bị va chạm nhiều hơn bởi các đối tượng nhỏ hơn - đơn giản vì có nhiều đối tượng nhỏ hơn trong không gian.

Các thiên thạch có đường kính 1km va vào Trái Đất mỗi 500,000 năm, trung bình. Sự va chạm kích thước này gần đây nhất được cho là đã tạo ra lỗ đạn Tenoumer ở Mauritania, cách đây 20,000 năm. Các thiên thạch có đường kính khoảng 5km va vào Trái Đất khoảng mỗi 20 triệu năm một lần.

Tiểu hành tinh Chelyabinsk năm 2013, làm hỏng các tòa nhà ở sáu thành phố Nga và làm thương khoảng 1,500 người, được ước tính có đường kính khoảng 20m.

Đánh giá về rủi ro

Nhiệm vụ DART của NASA đã được kích thích bởi sự đe dọa và lo sợ về việc một thiên thạch lớn đâm vào Trái Đất trong tương lai.

Thang đánh giá Torino là một phương pháp phân loại nguy cơ va chạm liên quan đến một vật thể gần Trái Đất (NEO). Nó sử dụng một thang điểm từ 0 đến 10, trong đó 0 có nghĩa là có rất ít khả năng va chạm, và 10 có nghĩa là va chạm nguy cơ nguy cơ, với vật thể va chạm đủ lớn để gây ra một thảm họa toàn cầu.

Va chạm Chicxulub (được cho là gây tuyệt chủng cho khủng long không bay) đã có thang đánh giá Torino 10. Các tác động tạo ra Hố Barringer và sự kiện Tunguska năm 1908 đều tương ứng với Thang đánh giá Torino 8.

Với sự gia tăng của tin tức trực tuyến và khả năng quay video sự kiện của cá nhân, "tránh xa" của sao chổi thường tạo ra nỗi sợ trong công chúng. Hiện nay, NASA đang chú ý đặc biệt đến sao chổi Bennu, đây là đối tượng có "điểm đánh giá rủi ro tích lũy" lớn nhất hiện nay. (Bạn có thể cập nhật thông tin)

Với đường kính 500m, Bennu có khả năng tạo ra một hố đường kính 5km trên Trái Đất. Tuy nhiên, NASA cũng đã nói rằng có 99.943% khả năng sao chổi sẽ tránh xa chúng ta.

Chuẩn bị cho va chạm

Tại một điểm nào đó trên quỹ đạo xoay quanh Mặt Trời, Didymos và Dimorphos đến gần 5,9 triệu km so với Trái Đất. Điều này vẫn xa hơn so với Mặt Trăng của chúng ta, nhưng rất gần trong các thuật ngữ thiên văn, vì vậy đây là lúc DART sẽ đánh vào Dimorphos.

DART sẽ dành khoảng mười tháng để điều hướng đến Didymos và, khi gần, sẽ thay đổi hướng một chút để va chạm vào Dimorphos với tốc độ khoảng 6,6km mỗi giây.

Với đường kính lớn hơn là 780m, Didymos trở thành một mục tiêu tốt hơn cho DART nhắm đến. Một khi DART đã phát hiện ra Dimorphos nhỏ hơn nhiều, chỉ có đường kính 160m, nó có thể điều chỉnh hướng vào phút chót để va chạm với hòn đảo nhỏ này.

Khối lượng của Dimorphos là 4,8 triệu tấn và khối lượng của DART khi va chạm sẽ là khoảng 550kg. Di chuyển với tốc độ 6,6km/giây, DART sẽ có khả năng chuyển giao một lượng động lượng lớn cho Dimorphos, đến mức nó dự kiến sẽ thay đổi quỹ đạo của mảnh đất trăng xung quanh Didymos.

Sự thay đổi này, khoảng 1%, sẽ được phát hiện bởi kính viễn vọng trên mặt đất trong vài tuần hoặc tháng. Mặc dù điều này có vẻ không nhiều, nhưng 1% thực sự là một sự thay đổi đáng chú ý. Nếu DART va chạm vào một hành tinh sao lẻ, chu kỳ quỹ đạo quanh Mặt Trời chỉ thay đổi khoảng 0,000006%, mà sẽ mất nhiều năm để đo lường.

Vì vậy, chúng ta sẽ có thể phát hiện sự thay đổi 1% từ Trái Đất, trong khi cặp đôi này sẽ tiếp tục quỹ đạo xoay quanh Mặt Trời. DART cũng sẽ triển khai một vệ tinh nhỏ mười ngày trước khi va chạm để ghi lại mọi thứ.

Đây là nhiệm vụ đầu tiên của NASA dành riêng cho việc thử nghiệm một kỹ thuật phòng thủ hành tinh. Với chi phí khoảng 330 triệu USD, nó khá rẻ so với các nhiệm vụ vũ trụ khác. Kính viễn vọng James Webb sẽ được phóng vào tháng tới, có giá gần 10 tỷ USD.

Không sẽ có ít hoặc không có mảnh vụn từ va chạm của DART. Chúng ta có thể tưởng tượng nó giống như một sự kiện tương tự trên Trái Đất; hãy tưởng tượng một chiếc tàu đậu trên đường ray nhưng không có phanh. Một chiếc tàu khác đến và va chạm với nó.

Các tàu sẽ không bị tách rời hoặc phá hủy lẫn nhau, nhưng sẽ di chuyển cùng nhau. Chiếc đứng yên sẽ có thêm một số tốc độ, và chiếc va chạm vào nó sẽ mất một số tốc độ. Các tàu kết hợp để trở thành một hệ thống mới với tốc độ khác so với trước đây.

Vì vậy, chúng ta sẽ không trải qua bất kỳ tác động, sóng nước hoặc mảnh vụn từ nhiệm vụ DART nào.

Liệu nỗ lực này có đáng giá không?

Kết quả từ nhiệm vụ sẽ cho chúng ta biết đến đâu là khối lượng và tốc độ cần thiết để va chạm vào một sao chổi có thể đe dọa trong tương lai. Chúng ta đã theo dõi hầu hết các sao chổi tiếp cận Trái Đất, vì vậy chúng ta sẽ có cảnh báo sớm về bất kỳ đối tượng nào như vậy.

Tuy nhiên, cũng có những đối tượng đã bị bỏ lỡ trong quá khứ. Tháng 10 năm 2021, Sao chổi UA_1 đi qua khoảng 3.047km từ bề mặt Trái Đất, trên châu Nam Cực. Chúng ta đã bỏ lỡ nó vì nó tiếp cận từ hướng của Mặt Trời. Với kích thước chỉ 1m, nó không gây nhiều thiệt hại, nhưng chúng ta nên đã nhìn thấy nó từ trước.

Xây dựng một hệ thống chuyển hướng cho mối đe dọa tiềm ẩn từ sao chổi lớn có thể khó khăn. Chúng ta sẽ phải hành động nhanh chóng và đánh vào mục tiêu với độ chính xác rất cao.

Bài viết này của Gail Iles, Giảng viên Cao cấp về Vật lý, Đại học RMIT, được tái xuất bản từ The Conversation dưới giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.