نقشه ویژه برای مقابله با تهدید سیارک‌ها

تقریبا از زمانی که بشر با علم اخترشناسی آشنا شد نگرانی از برخورد سیارک‌ها با زمین وجود داشته است. همین دلهره همیشگی باعث شده تا سیارک‌ها یک پای همیشگی فیلم‌های علمی- تخیلی باشند. حالا اما در واقعیت هم این ماجرا جدی‌تر شده است و شرکت‌ها و آژانس‌های فضایی برنامه‌های مختلفی را در این رابطه پیگیری می‌کنند. چندی پیش ناسا موشک حامل فضاپیمایی که قرار است در یک ماموریت آزمایشی برای تغییر مسیر یک سیارک به آن کوبیده شود پرتاب کرد. این اتفاق شاید شبیه داستان‌های علمی- تخیلی به‌نظر برسد، اما آزمایش فضاپیمای «تغییر مسیر دوگانه سیارک»(DART) آزمایشی آینده‌نگرانه است که با موشک ساخت اسپیس‌ایکس انجام شد و قرار است طی آن سیارک دیمورفوس از یک مدار به مداری دیگر انتقال داده شود.
تاکنون نزدیک به 28هزار جرم نزدیک به زمین یا به‌اصطلاح (NEO(Near-Earth object توسط تلسکوپ‌های پیمایشی (که به‌طور مداوم آسمان شب را اسکن می‌کنند شناسایی شده‌اند. اما از آنجایی که تلسکوپ‌های پیمایشی بزرگ‌تر و پیشرفته‌تر، جست‌وجو را در چند سال آینده به‌شدت گسترش می‌دهند، انتظار می‌رود اکتشافات به سرعت بیشتر شوند. یک جرم نزدیک به زمین (یا (NEO) به هریک از اجرام کوچک منظومه شمسی گفته می‌شود که در مداری قرار دارد که آن را به زمین نزدیک می‌کند.
سیارک‌های نزدیک به زمین یا NEA‌ها بیشتر مورد توجه دانشمندان هستند. به گزارش فیز، برای پیش‌بینی این افزایش، اخترشناسان ناسا یک الگوریتم نظارت بر اصابت نسل بعدی به نام Sentry-II را برای ارزیابی بهتر اصابت‌های احتمالی سیارک‌ها طراحی کرده‌اند.

سیارک‌ها بی‌نظم نیستند!
فرهنگ عامه اغلب سیارک‌ها را به‌عنوان اجرام بی‌نظمی به تصویر می‌کشد که به‌طور تصادفی در اطراف منظومه شمسی ما پخش شده‌اند، مسیر را به‌طور غیرقابل پیش‌بینی تغییر می‌دهند و بدون کوچکترین اطلاع‌رسانی، سیاره ما را تهدید می‌کنند. اما اینها واقعیت نیست. سیارک‌ها اجرام آسمانی بسیار قابل پیش‌بینی‌ای هستند که از قوانین فیزیک پیروی و مسیرهای مداری قابل شناخت را به دور خورشید دنبال می‌کنند. اما گاهی اوقات، این مسیرها می‌توانند به موقعیت آینده زمین بسیار نزدیک شوند اما به‌دلیل برخی عدم‌قطعیت‌های کوچک در موقعیت سیارک‌ها، برخورد زمین در آینده را نمی‌توان به‌طور کامل رد کرد. بنابراین، اخترشناسان از نرم‌افزار پیچیده نظارت بر اصابت برای محاسبه‌خودکار خطر اصابت استفاده می‌کنند.
مرکز مطالعات اجسام نزدیک به زمین(CNEOS) که توسط آزمایشگاه پیش‌ رانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا اداره می‌شود، هر مدار NEA شناخته شده را برای بهبود ارزیابی خطر اصابت محاسبه می‌کند. CNEOS خطر اصابت ناشی از NEA‌ها را با نرم‌افزاری به‌ نام Sentry که توسط JPL در سال2002 توسعه یافت، بررسی کرده است.
خاویر روویکنز که در JPL به‌عنوان مهندس ناوبری کار می‌کرد و اخیرا به اسپیس ایکس نقل مکان کرده است، حالا توسعه Sentry-II را رهبری می‌کند، او گفت: نسخه اول Sentry یک سیستم بسیار توانمند بود که تقریبا 20سال کار می‌کرد. این براساس برخی ریاضیات بسیار هوشمندانه بود: در کمتر از یک ساعت، شما می‌توانید به‌طور قابل اعتمادی احتمال برخورد یک سیارک تازه کشف شده را در 100سال آینده به‌دست آورید که یک شاهکار باورنکردنی است. اما با Sentry-II، ناسا ابزاری در اختیار دارد که می‌تواند به سرعت احتمالات اصابت را برای همه NEA‌های شناخته شده، ازجمله برخی موارد خاص که توسط Sentry اصلی ثبت نشده، محاسبه کند. Sentry-II مواردی را که بیشترین خطر را در جدول نگهبانی CNEOS دارند گزارش می‌دهد. با محاسبه سیستماتیک احتمالات اصابت از طریق این روش جدید، محققان سیستم پایش اصابت را قوی‌تر کرده‌اند و این کار باعث می‌شود ناسا با قدرت بیشتری اطمینان تمام تأثیرات احتمالی را با شانسی بالا ارزیابی کند.

رصد موارد خاص
همانطور که یک سیارک در منظومه شمسی حرکت می‌کند، کشش گرانشی خورشید مسیر مدار را به آن دیکته می‌کند و گرانش سیارات نیز مسیر خود را به روش‌های قابل پیش‌بینی تغییر می‌دهد. Sentry با دقت بالا نحوه شکل دادن به مدار یک سیارک توسط این نیروهای گرانشی را مدلسازی کرد و به پیش‌بینی اینکه در آینده در کجا خواهد بود کمک کرد. اما نمی‌تواند نیروهای غیرگرانشی را درنظر بگیرد که مهم‌ترین آنها نیروهای حرارتی ناشی از گرمای خورشید است.
همانطور که یک سیارک به دور خود می‌چرخد، نور خورشید آن جسم را گرم می‌کند. سپس سطح گرم شده به سمت شب سایه دار سیارک می‌چرخد و خنک می‌شود. انرژی مادون قرمز با سرد شدن آزاد می‌شود و نیروی رانش کوچک و در عین حال مداومی را در سیارک ایجاد می‌کند. این پدیده به‌عنوان اثر یارکوفسکی شناخته می‌شود که تأثیر کمی بر حرکت سیارک در دوره‌های کوتاه‌مدت دارد اما می‌تواند مسیر آن را در طول دهه‌ها و قرن‌ها به‌طور قابل توجهی تغییر دهد.
دیوید فارنوچیا، مهندس ناوبری در JPL که همچنین به توسعه Sentry-II کمک کرده است، می‌گوید: این واقعیت که Sentry نمی‌تواند به‌طور خودکار اثر یارکوفسکی را کنترل کند یک محدودیت بود. هر بار که با یک مورد خاص روبه‌رو می‌شدیم باید تجزیه و تحلیل‌های دستی پیچیده و زمان‌بری انجام می‌دادیم. اما با Sentry-II، دیگر لازم نیست این کار را انجام دهیم.