Maak kennis met DART: een spannende ruimtemissie die deze week aanvangt.

Nog even, en dan gaat de langverwachte Double Asteroid Redirection Test (DART)-missie van start. En het belooft een enerverende missie te worden. Het ruimtevaartuig zal koers zetten naar de planetoïde Didymos om te proberen zijn baan te veranderen. Want mogelijk zal dat in de toekomst een doeltreffende manier zijn om de aarde tegen gevaarlijke aardscheerders te beschermen.

De DART-missie
Als alles volgens plan verloopt, zal de DART-missie op 24 november worden gelanceerd. DART zal aan boord van een SpaceX Falcon 9-raket vanaf de militaire ruimtehaven Vandenberg Air Force Base, gelegen in de Amerikaanse staat Californië, de lucht in worden geschoten. Vervolgens zal DART in iets minder dan een jaar bij planetoïde Didymos aankomen. Didymos (Grieks voor tweeling) is een binair systeem dat bestaat uit twee delen. Didymos A heeft een diameter van 780 meter. Om Didymos A heen, draait een kleiner hemellichaam van ongeveer 160 meter. “Dit maantje, Dimorphos genaamd, voltooit elke 11 uur en 55 minuten een rondje,” vertelt planetaire wetenschapper Nancy Chabot, betrokken bij de DART-missie. En dit maantje staat, samen met het DART-ruimtevaartuig zelf, een betekenisvol maar gedoemd lot te wachten.

Snelheid
De bedoeling is dat het DART-ruimtevaartuig zichzelf opzettelijk tegen het kleine maantje te pletter slaat. En wel met ongeveer 6 km/sec (zo’n negen keer sneller dan een kogel). Hierdoor hopen de onderzoekers de baan van Dimorphos te veranderen. Omdat het ruimtevaartuig zo’n 100 keer kleiner is dan Dimorphos, is het wel nodig dat DART met enige vaart op het maantje afkoerst.

Instrumenten
DART is een heel eenvoudig ruimtevaartuig. Aan boord bevindt zich dan ook maar één enkel instrument, namelijk het DRACO-instrument (kort voor Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Op-nav). Dit instrument is een beeldcamera afgeleid van de Long Range Reconnaissance Imager op NASA’s New Horizons-ruimtevaartuig. DRACO zal beide onderdelen van het Didymos-systeem (dus zowel de planetoïde, als zijn maantje) in beeld brengen. Daarnaast zit hier ook het autonome navigatiesysteem in verwerkt.

De DART-missie zal gebruik maken van de zogenoemde kinetische impact-techniek. Hierbij wordt een ruimtesteen zachtjes aangetikt waarbij er een kleine verandering in de orbitale snelheid wordt geforceerd. DART zal de techniek demonstreren en vanaf de aarde zullen observatoria de verandering in de baan van het maantje vaststellen. Wetenschappers van over de hele wereld krijgen hierdoor de mogelijkheid om meer te leren over een kinetische impact en of dit een werkende strategie is voor het afbuigen van planetoïden.

Klein duwtje
Overigens is het niet de bedoeling dat Dimorphos volledig wordt opgeblazen, zo verzekert Chabot ons. “Het gaat om een klein duwtje,” onderstreept ze. Door middel van de inslag hopen de onderzoekers alleen de baan van het maantje iets aan te passen. En omdat Dimorphos deel uitmaakt van een binair systeem, is het relatief eenvoudig om de aangepaste baan te berekenen nadat DART ‘m heeft geraakt. “We denken dat zijn omlooptijd met tien minuten kan worden verkort,” zegt Chabot. “Het zou betekenen dat de telescopen 11 uur en 45 minuten meten na de botsing met DART. We weten dit echter nog niet zeker. Deze metingen zullen dan ook één van de belangrijkste doelen van de DART-missie worden.”

Bedreiging voor de aarde
We kunnen je overigens geruststellen: Didymos vormt momenteel geen dreiging voor de aarde. De missie is dan ook enkel en alleen een demonstratiemissie om te kijken of een dergelijke techniek, waarbij de richting van een ruimtesteen door middel van een inslag wordt afgebogen, werkt. Hoewel we er misschien niet al te veel over na willen denken, zou het zomaar kunnen dat er in de toekomst onverhoopt een ruimtesteen op ramkoers met de aarde komt te liggen. En dan moeten we natuurlijk wel weten hoe we met dergelijke gevaarlijke aardscheerders die mogelijk schade aan onze planeet kunnen berokkenen, moeten omgaan.

Schade
Wat voor schade een planetoïde ter grootte van Dimorphos kan veroorzaken als hij de aarde zou raken? “Dimorphos is met 160 meter een ruimtesteen waar we ons echt zorgen om maken,” aldus Chabot. “Een planetoïde met een omvang van een kilometer of groter kan zelfs wereldwijde massa-extincties inluiden.” Het betekent dat een maantje zoals Dimorphos, wanneer het op aarde neerstort, al grote regionale verwoesting kan veroorzaken. En daarom zijn missies zoals die van DART ook zo belangrijk. Mogelijk kunnen we dankzij de DART-missie de aarde in de toekomst tegen dreigende gevaren beschermen. De DART-missie is dan ook een soort experiment in het kader van wat NASA ‘planetaire defensie’ noemt. Mocht er ooit een potentieel gevaarlijke planetoïde op de aarde afstevenen (zie kader), dan kunnen we een inslag dankzij de kennis en kunde die we tijdens de DART-missie opdoen wellicht voorkomen.

Meer over Potentieel gevaarlijke planetoïden
Astronomen spreken van een Potentially Hazardous Asteroid als deze (in de toekomst) dicht bij de aarde in de buurt komt en groot genoeg is om op regionale schaal significante schade aan te richten als deze op aarde inslaat. Ondertussen heeft het Minor Planet Center een enorme waslijst met daarop gevaarlijke planetoïden verzameld. Redelijk bekende planetoïden op deze lijst zijn Ryugu (die momenteel ruimtesonde Hayabusa2 op visite heeft) en Bennu (waar momenteel ruimtesonde OSIRIS-REx omheen cirkelt). Inmiddels hebben onderzoekers meer dan 18.000 aardscheerders ontdekt. De grootste exemplaren zijn daarbij natuurlijk het makkelijkst te vinden; naar schatting hebben astronomen reeds zo’n 90% van alle aardscheerders groter dan een kilometer opgespoord. De grote uitdaging is nu echter om ook zoveel mogelijk kleinere (tot een omvang van zo’n 140 meter) planetoïden in kaart te brengen. Daarvoor worden momenteel nieuwe instrumenten gebouwd, zoals de Large Synoptic Survey Telescope, die in 2022 operationeel wordt. En in de toekomst zal – met nieuwe technologieën en technieken – ook de jacht op ruimtestenen kleiner dan 140 meter worden geopend. Naar schatting wachten er in laatstgenoemde categorie nog miljoenen planetoïden op ontdekking.

Naar verwachting zal Didymos volgend jaar herfst de aarde passeren. En onderzoekers hebben het zo uitgekiend, dat DART precies op dat moment het maantje Dimorphos zal rammen. Doordat dit relatief dicht bij de aarde gebeurt, kunnen wetenschappers de fatale inslag van DART én de directe nasleep ervan, met telescopen vanaf de grond en in de ruimte bestuderen. “De afstand tussen de aarde en Didymos is dan op z’n kleinst,” vertelt Chabot. “Dat zal de komende veertig jaar niet meer gebeuren.”

Spektakel
Overigens zullen geïnteresseerden die naar de nachtelijke hemel turen, helaas geen getuige van het spektakel kunnen zijn. Wel hopen de onderzoekers met behulp van ruimtetelescoop Hubble en de James Webb-telescoop belangrijke gegevens te verzamelen. En natuurlijk zal DART zelf ook foto’s van zijn fatale crash maken. “We ontvangen één foto per seconde,” vertelt Chabot. “Het oppervlak zal snel dichterbij komen, totdat de beelden stoppen.” Als de wetenschappers geen foto’s meer ontvangen, betekent dit dat DART succesvol Dimorphos heeft geramd. “De laatste beelden zullen dan ook behoorlijk spectaculair zijn,” aldus Chabot.

Nasleep
De nasleep van het bombardement zal vervolgens door de Italiaanse CubeSat die LICIACube heet, in kaart worden gebracht. LICIACube reist met DART mee en zal zich ongeveer tien dagen voor de crash van het ruimtevaartuig afscheiden. “LICIACube zal ongeveer drie minuten na de botsing van DART een flyby maken en een aantal spectaculaire beelden vervaardigen,” zegt Chabot. In 2024 zal vervolgens ook CubeSat HERA gelanceerd worden die de nasleep van het bombardement verder gaat onderzoeken. De satelliet zal het oppervlak van het maantje tot wel 200 meter naderen. Hierdoor kan Hera beelden met hoge resolutie – 2 cm per pixel – bewerkstelligen. De onderzoekers willen met name scherpe beelden verkrijgen van de krater die DART op het maantje zal achterlaten.

Al met al belooft het een baanbrekende missie te worden, waarbij voor het eerst een ruimtesonde gaat proberen om de baan van een planetoïde te veranderen. En dankzij de missie zullen we beter gaan begrijpen hoe we onze kostbare planeet kunnen beschermen tegen mogelijk gevaarlijke, toekomstige aardscheerders.