Cómo proteger a la Tierra de los asteroides

Daniel Marín/  blog Eureka/ Canarias, España.-

El 7 de octubre de 2008, un asteroide colisionó con la Tierra creando una explosión con una potencia equivalente a uno o dos kilotones. Las buenas noticias son que el asteroide se desintegró a gran altura sobre el desierto nubio, en una zona prácticamente deshabitada situada al norte de Sudán. ¿Y las malas noticias? Pues que tamaña explosión fue causada por una pequeña roca denominada 2008 TC3 que apenas tenía cinco metros de diámetro. ¿Qué habría pasado con un objeto mucho mayor, digamos de unos cuantos kilómetros? Pues nos lo podemos imaginar: un cráter enorme, tsunamis gigantescos, invierno nuclear, extinción masiva de especies animales y vegetales...vamos, lo que vendría a ser el fin de nuestra civilización.

Pero todos sabemos qué se debe hacer si detectamos un asteroide en ruta de colisión hacia la Tierra. No tenemos más que llamar a Bruce Willis y nos resolverá el problema en un momento con ayuda de un par de transbordadores modificados y varias cabezas termonucleares. ¿O no? ¿Realmente es tan sencillo? ¿Terminaremos como los dinosaurios víctimas de un pérfido asteroide?

Midiendo el peligro Antes de que salgamos corriendo hacia el refugio antiasteroides más cercano, debemos evaluar las posibilidades de que semejante suceso tenga lugar durante nuestra vida. Los impactos de cuerpos menores -tanto cometas como asteroides- son muy frecuentes, como bien pueden atestiguar la mayoría de superficies planetarias y de satélites del Sistema Solar, casi todas ellas cuajadas de cráteres de todos los tamaños. Pero claro, son frecuentes en términos astronómicos. Hay millones de asteroides y cometas, pero sólo una pequeña fracción poseen órbitas cercanas a la Tierra. Y de éstos, sólo un número aún menor es potencialmente peligroso. Por ejemplo, el objeto que se cree contribuyó a la extinción de los dinosaurios tenía un tamaño de ocho o diez kilómetros. De acuerdo con los cálculos actuales, la Tierra recibe un impacto de estas características cada cien millones de años. Mucha mala suerte tendríamos que tener para que nos cayese un pedrusco de estas dimensiones en las próximas décadas o siglos. Pero no necesitamos un asteroide tan grande para causar una desgracia. Un cuerpo de tan sólo doscientos metros de diámetro sería capaz de provocar decenas de miles de muertes dependiendo del lugar del impacto.

Los cuerpos menores -la frontera entre asteroides y cometas es inexistente a efectos prácticos- que se hallan cerca de la Tierra reciben la denominación de NEOs (Near Earth Objects), pero los que verdaderamente nos preocupan son los PHO (Potentially Hazardous Objects), aquellos cuerpos que se acercan a menos de 7,5 millones de kilómetros de nuestro planeta. La Tierra está repleta de cicatrices que demuestran que el peligro es real. ¿Cuántos objetos de este tipo hay?¿Con qué frecuencia chocan contra nuestro mundo? Lo cierto es que no conocemos las respuestas exactas a estas preguntas y de ahí el interés que tiene la investigación en este campo. Pero obviamente sí que podemos dar unas estimaciones. Los NEOs más grandes son también los menos numerosos, de ahí que un impacto como el que creó el cráter de Zhamanshin sólo tendría lugar una vez cada millón de años. O lo que es lo mismo, el riesgo de colisión con un gran asteroide es casi despreciable. Por otro lado, las colisiones de pequeños asteroides como 2008 TC3 son muy frecuentes (una vez al año de media), pero sus consecuencias son prácticamente despreciables.

Es decir, el verdadero peligro reside en los objetos con un tamaño de 50 a 200 metros, que son lo suficientemente numerosos para tener una frecuencia de impacto relativamente elevada, estimada en unos 200-1000 años. A lo que debemos temer no es a una colisión como la que aniquiló a los dinosaurios, sino a un suceso de tipo Tunguska. En junio de 1908, un objeto de unos 60 metros de diámetro colisionó con la Tierra sobre Tunguska, una remota región de Siberia oriental, creando una gigantesca explosión de 15 megatones. Si este pequeño asteroide hubiese impactado contra Europa occidental en vez de caer sobre Siberia habría causado una verdadera tragedia.

Tenemos catalogados unos 1200 PHOs, la práctica totalidad de ellos asteroides (solamente hay un 1% son cometas), pero los realmente peligrosos son los que no conocemos aún, obviamente. Y hay que tener en cuenta que descubrir un asteroide no implica necesariamente que sepamos si es o no un riesgo para la Tierra. Para ello debemos determinar su órbita con precisión, algo que puede requerir varios meses o años dependiendo de sus efemérides orbitales. Desgraciadamente, los errores instrumentales, la influencia gravitatoria de los planetas del Sistema Solar interior, las perturbaciones de la presión de radiación y el efecto Yarkovsky hacen que sea casi imposible calcular con total exactitud la trayectoria de un asteroide (en el caso de los cometas debemos añadir el efecto debido a los impredecibles chorros generados por la sublimación de los hielos). Además, hay que tener en cuenta que, aunque pueda parecer lo contrario, la Tierra es un blanco muy pequeño en medio del Sistema Solar y se da la circunstancia de que resulta muy difícil determinar la órbita de un asteroide una vez pasa muy cerca de la Tierra. Efectivamente, las incertidumbres iniciales en la órbita del objeto se multiplican en el caso de que sobrevuelo nuestro planeta a poca distancia. Por ejemplo, hace algunos años el asteroide Apophis hizo saltar todas las alarmas cuando se comprobó que podría chocar con nuestro planeta en 2036 después de pasar por las proximidades de la Tierra en 2019. Hoy sabemos que la probabilidad de colisión es de 1 entre 250000, pero hasta 2006 este objeto de más de 300 metros de diámetro estuvo considerado como de Nivel 1 según la Escala de Torino, todo un récord en la corta historia de la vigilancia de las potenciales amenazas a la Tierra.

Evitando la tragedia Como hemos visto, lo primero que debemos hacer para salvar a la Humanidad es descubrir y calcular las órbitas de todos los temibles asteroides asesinos que están por ahí dando vueltas. Y aquí hay un problema, porque cuanto más pequeño es el asteroide más probable es que determinemos su órbita cuando se encuentre demasiado cerca de la Tierra para que podamos hacer algo. Por ejemplo y con la tecnología actual, en el caso de un PHO de 100-200 metros podría transcurrir un periodo de menos de cinco años entre la determinación de su órbita -que no descubrimiento- y el impacto con nuestro planeta. Definitivamente, muy poco tiempo para diseñar una misión espacial de emergencia.

La solución ideal para detectar todos los PHOs sería instalar un observatorio espacial infrarrojo situado cerca de la órbita de Venus, ya que los observatorios terrestres son incapaces de descubrir un cuerpo que se dirija hacia la Tierra si se encuentra cerca del Sol visto desde la superficie terrestre. Pero en caso de que no valoremos adecuadamente los riesgos para nuestra civilización y decidamos que no hay dinero para esta costosa misión, otra posibilidad sería poner en órbita a poca distancia de la Tierra una red de observatorios infrarrojos que complementasen a los numerosos telescopios terrestres dedicados a la búsqueda de NEOs y PHOs, lo que nos permitiría descubrir pequeños asteroides entre una semana y dos meses antes del impacto.

De lo expuesto hasta ahora podemos extraer dos conclusiones. Primero, que en cualquier momento puede aparecer un asteroide de mediano tamaño en ruta de colisión con nuestro planeta. Segundo, que la determinación de la órbita de un cuerpo menor no es un asunto baladí. Con los datos en la mano, los cálculos muestran que en los próximos veinte años es probable el impacto de un objeto de unos cien metros de diámetro. ¿Qué podemos hacer al respecto?

Salvando al mundo

Imaginemos que se cumplen los peores pronósticos y descubrimos un asteroide que se dirige hacia la Tierra. Como en las mejores -y peores- películas de Hollywood, los líderes mundiales se reúnen para hacer frente a la crisis. Los misiles nucleares vuelan y el asteroide resulta vaporizado. Fin del problema. Lamentablemente, este escenario fantástico es a día de hoy, nada más que eso, simple fantasía. Porque lo cierto es que la Humanidad carece ahora mismo de un sistema capaz de destruir o desviar un asteroide. Si mañana mismo detectamos que un objeto va a chocar contra la Tierra con tan sólo unos meses de antelación, lo único que podríamos hacer es determinar el lugar del impacto lo mejor posible, evacuar la zona y rezar.

Cierto es que la probabilidad de que ocurra algo así es minúscula, pero que nosotros no seamos testigos de un suceso como el de Tunguska durante nuestras vidas, no significa que nuestros hijos o nietos no se lleven un buen susto...o algo peor.

Y no será por falta de ideas, porque sobre el papel existen muchos métodos para enfrentarnos a esta amenaza. La mayoría de métodos se pueden clasificar en dos categorías: destructivos o preventivos. Los métodos destructivos son muy sencillos de entender, pero como veremos presentan una serie de inconvenientes. Los métodos preventivos consisten en ejercer un pequeña fuerza sobre el asteroide (mediante explosivos o no) para cambiar ligeramente su órbita y evitar así que choque contra la Tierra. A continuación repasaremos los más importantes.

1. El método nuclear

Cuando pensamos en defendernos de asteroides peligrosos, lo primero que se nos viene a la cabeza es el uso de armas nucleares. Al fin y al cabo es lo que siempre hemos visto en producciones holywoodienses como Armageddon o Deep Impact. Y lo cierto es que es un método más que viable. Ha quedado más que claro que la verdadera amenaza son los asteroides de 100 a 300 metros de diámetro, así que un artefacto nuclear parecido a la Bomba Zar podría destruir fácilmente un asteroide pequeño de este tipo sin despeinarse. Pero cuidado, no nos precipitemos. Existen varios inconvenientes. El primero, y que no suele tenerse en cuenta, es que interceptar un blanco de unos pocos cientos de metros en medio del espacio interplanetario no es nada fácil. La sonda Deep Impact de la NASA requirió de un sofisticado sistema de navegación y orientación para alcanzar el asteroide Tempel 1, un enorme objeto de más de 7 kilómetros de diámetro, y eso pese a ser una misión con un periodo de planificación de varios años.

Otra consideración es que muchos asteroides y cometas no son objetos "sólidos", sino agrupaciones de escombros unidas muy débilmente. Una explosión nuclear no "destruiría" el asteroide, sino que lo fragmentaría en miles de pedazos. "Bien", podríamos pensar, "mejor fragmentado que intacto". Pues no. Porque los objetos no saldrían volando por todo el Sistema Solar, sino que se agruparían por delante o detrás de la misma órbita. Dicho con otras palabras, en vez de un único asteroide en rumbo de colisión hacia la Tierra tendríamos un tren de mil objetos, aumentando las probabilidades de que algún núcleo de población se viese afectado. Y no debemos olvidar que basta una "piedra" de 60 metros para causar una explosión de unos cien megatones.

Por lo tanto, si queremos usar un artefacto nuclear para destruir un asteroide deberemos entender antes sus propiedades internas, pero entonces perderíamos un tiempo precioso en el proceso, desperdiciando así una de las principales ventajas de este método.

Resulta lógico entonces que la mayoría de propuestas basadas en las armas nucleares prevean su uso no tanto para destruir el asteroide como para darle "un empujoncito" con una explosión a cierta distancia que lo desvíe de su órbita. En este caso, la efectividad de la explosión es menor que en el caso de una detonación interna, así que la masa y potencia del artefacto nuclear deben ser mayores. Y aquí nos encontramos con un límite, ya que los actuales lanzadores son capaces de situar un máximo de 25 toneladas en órbita baja. Dependiendo del cambio de velocidad que queramos impartir al asteroide (Delta-V), necesitaremos una masa mínima para nuestra nave de 5 a 100 toneladas. Por otro lado, hay que tener en cuenta que la eficiencia de la explosión nuclear en el vacío del espacio es distinta a si tuviese lugar en la atmósfera terrestre. Por ejemplo, la eficiencia es diferente dependiendo de si la mayor parte de la energía de la explosión se emite en rayos X o neutrones, siendo más efectivo este último caso. Una última ventaja del método nuclear es que no requiere que la nave se sitúe en la misma órbita que el objetivo, con el consiguiente penalización energética, ya que basta con que intercepte su órbita en un solo punto.

2. El método cinético

El método cinético es una especie de versión descafeinada del método nuclear en el que la tremenda energía cinética del proyectil destinado a interceptar el asteroide se usa para generar una enorme explosión. Este sistema presenta todos los inconvenientes del método nuclear y presenta pocas ventajas, así que no se suele tener muy en cuenta a la hora de la verdad. Eso sí, para determinados asteroides pequeños podría ser útil. También evitaría el uso de armas nucleares en el espacio, algo prohibido por varios tratados internacionales. En cualquier caso, si un asteroide se dirige hacia la Tierra, está claro que estos tratados serían el menor de nuestros problemas.

3. El empujoncito (remolcador convencional) Como hemos visto, si descubrimos a nuestro asteroide asesino con suficiente antelación, una leve desviación de su órbita permitiría evitar que colisionase con nuestro planeta. En este caso, no es necesario usar armas nucleares y bastaría con "empujar" al asteroide fuera de su trayectoria. La nave aterrizaría sobre el astro -bueno, más bien se "acoplaría"- y utilizaría sus motores para cambiar la órbita. Puesto que en este escenario nos sobra el tiempo, podemos emplear sistemas de propulsión iónica, con una elevadísima eficiencia (es decir, alto impulso específico) para nuestra tarea. El empuje proporcionado por este sistema es casi despreciable, pero los motores iónicos son capaces de funcionar durante meses o años de forma continua creando un efecto acumulativo más que apreciable. El inconveniente principal de este sistema es que la nave debería aterrizar cerca de los polos del asteroide para que la dirección del vector del empuje se mantenga constante. Y claro, el eje de rotación del asteroide no tiene que coincidir necesariamente con el sentido de la trayectoria orbital.

4. El remolcador gravitatorio

El método del empujón es sugerente por su sencillez, pero la condición de que el eje de rotación del asteroide coincida con el avance orbital es demasiado restrictiva. El remolcador gravitatorio es una variante del método anterior que se basa en un concepto muy elegante. Básicamente, consiste en usar la fuerza de atracción gravitatoria que la nave causa sobre el asteroide para desviarlo de su órbita. La nave usaría sus motores iónicos para mantenerse siempre a la misma distancia del astro y de esta forma el asteroide desviaría muy lentamente su trayectoria. Aunque parezca una locura, es una idea totalmente viable. Por ejemplo, para desviar un asteroide similar al Apophis (de unos 320 metros de diámetro), una nave de varias toneladas situada a 1,5 veces el radio del asteroide y dotada de motores iónicos con un empuje de solamente 100 milinewtons podría impartir una Delta-V de 0,000037 cm/s al año, una cifra infinitesimal, pero suficiente para evitar una colisión con la Tierra si se efectúa con varios años de antelación. Además, la efectividad del remolcador gravitatorio no depende de la forma, composición o rotación del cuerpo, de ahí su ventaja. Por supuesto, cuanto más masivo sea el asteroide, más tiempo necesitaremos para cambiar la órbita, pero este inconveniente es extensible a cualquier método.

Además de estos métodos se han sugerido muchas otras técnicas más o menos locas. Por ejemplo, podríamos cambiar la órbita del asteroide pintándolo. Como lo oyen. Si cubrimos de pintura blanca una parte del asteroide, la diferencia en la presión de radiación de la luz solar podría cambiar su órbita después de varios años. Otras propuestas exóticas incluyen vaporizar la superficie con láser para cambiar su albedo, tener en cuenta el efecto Yarkovsky o usar un cañón de masa acoplado al asteroide.

Naves destructoras

Todo esto está muy bien, ¿pero ha pensado alguien como llevar a la práctica estos métodos? Pues lo cierto es que sí. El principal problema a la hora de diseñar una misión preventiva, bien sea un interceptor nuclear o un remolcador gravitatorio, es alcanzar el asteroide. Para ello debemos tener en cuenta la Delta-V necesaria para llegar al objetivo y la masa de nuestra nave.

Cuanto más Delta-V requiera la intercepción, menos masa útil dispondremos para nuestro vehículo, ya que necesitaremos más combustible para el viaje. Por lo general, se asume que la mejor opción para naves que requieran elevados tiempos de vuelo es usar propulsión eléctrica nuclear. Un reactor nuclear se encarga de alimentar un sistema de propulsión iónica. En cualquier caso, no debemos descartar totalmente la propulsión eléctrica solar, especialmente teniendo en cuenta los recientes avances en tecnología de paneles solares.

En Rusia, la agencia espacial Roskosmos lleva varios años proponiendo el desarrollo de un remolcador nuclear con propulsión eléctrica (YaEDU en ruso). De hecho, el instituto de investigación TsNIIMASh ha sugerido el empleo de una nave de estas características como remolcador gravitatorio.

Por otro lado, la empresa Makeyev, fabricante de misiles balísticos para submarinos ha propuesto el proyecto KAISSA/KAPKAN para desviar asteroides mediante armas nucleares. La nave KAISSA sería la encargada de sobrevolar el objetivo y observar sus características para elegir el lugar más adecuado para el impacto, mientras que la nave universal KAPKAN se encargaría de destruir el asteroide. Makyev cree factible una misión de intercepción y destrucción mediante el uso de cohetes Soyuz-2 o el futuro Rus-M.

La NASA también ha investigado el problema y ha desarrollado varias propuestas de interceptores nucleares que viajarían hasta el asteroide a bordo de una nave con propulsión eléctrica solar. En este caso, cada uno de los interceptores estaría dotado de un sistema de navegación independiente para seguir al objetivo y asegurar el impacto, de forma similar al procedimiento seguido por la misión Deep Impact.

Conclusión

Evidentemente, estamos ante una amenaza real que debemos tomar muy en serio, aunque bien es cierto que la probabilidad de que un asteroide realmente grande impacte contra la Tierra durante este siglo es mínima (pero no es nula, he ahí el quid de la cuestión). Si descubrimos un asteroide en el último momento o con pocos años antes de que decida hacernos una visita demasiado cercana, parece claro que lo mejor es usar la opción nuclear para vaporizarlo o desviar su órbita. Por el contrario, si detectamos una amenaza potencial con años o décadas de antelación, un remolcador gravitatorio se nos presenta como la mejor opción. Pero en cualquier caso, necesitaremos un lanzador pesado para estar tranquilos.

Puede parecer que el peligro no es inminente, pero teniendo en cuenta lo que nos estamos jugando, ya podemos empezar a desarrollar ahora mismo la tecnología necesaria para evitar la catástrofe.Referencias:

http://danielmarin.blogspot.com/2011/09/como-proteger-la-tierra-de-los.html