sábado, 26 de abril de 2008

Un insecto en el parabrisas de Apophis

En la entrada sobre el trabajo de Nico Marquardt (Apophis, Nico y el billar Astronómico) comentamos que según la NASA el choque de un satélite artificial contra Apophis sería semejante al de un insecto contra el parabrisas de un auto. Pongamos números para comprender esto.

Consultando la página de NASA con datos sobre Apophis vemos que su masa* estimada hoy es de 2,1 × 1010 kg o sea 21 millones de toneladas y una velocidad de 31 km/s. Un satélite artificial geoestacionario puede tener una masa de 1000 kg (1 tonelada) en promedio y su velocidad orbital es en torno a los 3 km/s. Más importante es comparar la energía cinética, o sea la energía del movimiento, que es definida como el producto de la masa por la velocidad al cuadrado dividido por 2. La energía cinética del satélite es 4,7 × 109 Joules o 4,7 mil millones de Joules. Haciendo la misma cuenta para el asteroide encontramos que la energía de este es de 9,6 × 1018 Joules o 9,6 trillones de Joules. Puede hacerse la misma cuenta para un insecto de 5 g de peso que vuele a 1 m/s chocando contra un auto de 1 tonelada que se mueve a 60 km/h. En este caso la energía del auto es alrededor de 140.000 J, mientras que la del insecto de 0,0025 Joules.

Qué es lo que queremos decir con todos estos números? La relación (cociente) entre masas de los objetos en colisión nos da una idea de los daños esperados, mejor aún es utilizar la energía cinética. Cuanto menor es el cociente el daño esperado será mayor. El auto es 200.000 veces más pesado que el insecto, mientras que el asteroide es 20 millones de veces más pesado que el satélite. Por esta cuenta esperamos que un insecto genere más daños en un auto que el satélite en el asteroide. Si comparamos las energías, 2.000 millones para el sistema asteroide/satélite contra 55,5 millones para el sistema auto/insecto, vemos que aquí también un insecto debería ocasionar más daños al auto que el satélite al asteroide. Yendo por las rutas en auto todos hemos experimentado la colisión contra insectos y así podemos entonces dar una dimensión humana a los cálculos de la NASA.

En realidad en el informe de NASA se dice claramente que existe una gran incertidumbre en parámetros físicos importantes, como por ejemplo la masa del asteroide , y que no esperan mejorar estos indicadores hasta que puedan hacerse medidas más precisas por medio de telescopios en 2011 o con radar en 2013. Y aunque pueda parecer que Nico tuvo gran cuidado en estimar la incidencia de un fenómeno que parece tan insignificante (la colisión con un satélite artificial) es bueno destacar que la NASA está considerando hasta la forma en que la radiación solar (la luz que incide sobre el asteroide) es capaz de cambiarle su órbita. El asteroide tiene una órbita que se pasea entre la Tierra y Venus (pueden ver una simulación aquí) pero por suerte para todos nosotros se mantiene a bastante distancia. Por ahora la probabilidad de impacto en 2029 es de 1 en 45.000 mientras que la incertidumbre en los factores físicos no permite prever qué ocurrirá 7 años más tarde cuando en 2036 ocurra un segundo encuentro muy próximo. En una próxima entrada prometo mostrar porqué es importante considerar la presión de radiación (luz incidente) sobre el asteroide para calcular su trayectoria y también cual sería el efecto neto por la colisión con el satélite.

Me pregunto cuantas veces Apophis pasó cerca de la Tierra? Imposible saberlo. Pero es un excelente ejemplo de los peligros que hay en el Cielo. No para desesperarse, sino para mantenerse vigilante y buscar soluciones con calma.


* De una forma aproximada puede pensarse que la masa es el peso del cuerpo. Sin embargo el peso es relativo, lo sabemos todos. Cuando entramos en una piscina sentimos el empuje del agua que nos hace más livianos. También los ascensores, cuando arrancan o paran nos hacen sentir diferente peso. Los astronautas sobre la Luna saltan más alto que los atletas olímpicos. Por eso en física se prefiere el uso de masa que es universal y (si no consideramos los efectos relativísticos) constante.

Joule es la unidad de energía en el Sistema Internacional.

domingo, 20 de abril de 2008

Apophis, Nico y el Billar Astronómico

99942 Apophis es el nombre de un asteroide descubierto en 2004 y cuya órbita ha suscitado ya varios sustos. En 2006 llegó a ser Torino 4* lo que significa una probabilidad de colisión mayor que 0.01 % y una energía total liberada de hasta 100.000 Megatones. Poco tiempo le duró este privilegio apocalíptico al asteroide, su órbita fue revisada y ahora es un Torino 0. Apophis ganó reconocimiento mundial con bandas de rock, músicas y otros más que le rinden homenaje al Arcangel de la Destrucción. Pero la última semana Apophis volvió a los medios de prensa y esta vez de la mano de un niño de 13 años, Nico Marquardt pequeño genio alemán que calculó por sus propios medios la órbita del asteroide de la muerte y corrigió los resultados que un equipo de investigadores de la NASA publicó este año en la revista Icarus. Según Nico Apophis chocará contra un satélite artificial geoestacionario, esta pequeña colisión modificará la órbita del asteroide haciendo que en su retorno 7 años más tarde en una especie de billar astronómico apocalíptico, después de pasar por detrás del Sol, acierte de lleno en nuestro planeta azul produciendo grandes daños (aunque probablemente no el fin de la vida o de la civilización humana).

La repercusión fue inmediata, esta vez empujada por nuevos condimentos, un niño genio que muestra el error de todo un equipo profesional nada menos que de la NASA. Rumores aparecieron de que la NASA le habría consultado a Nico sus cálculos. Teorías conspirativas no tardarán en aparecer. Pero lo cierto es que el 16 de abril la NASA publicó, casi al pié de página de su relatório sobre Apophis (en inglés) un comentario que dice lo siguiente (la traducción es mía)

"En respuesta a preguntas formuladas, aclaramos que el impacto accidental de Apophis con un satélite artificial en 2029 es insignificantemente pequeña. Apophis no pasa por las zonas donde hay mayor concentración de satélites y las secciones de choque del asteroide y los satélites artificiales son pequeñas. Pero incluso si un impacto de alta velocidad con un gran satélite ocurriese, cambiaría la posición de Apophis 7 años más tarde en apenas algunas centenas de km como mucho. Esto es menos de 1/10 del tamaño de los desvíos considerados en el artículo y dentro de la incertidumbre de los cálculos, por lo tanto no tendría ningún sentido incorporarlo en el cálculo de las probabilidades de colisión con la Tierra (que aún incorpora incertidumbres del orden de los millones de km). Un impacto en ese momento correspondería a un escarabajo chocando contra el parabrisas de Apophis. Esfuerzos para cambiarle la órbita del asteroide de forma efectiva y producir un impacto con la Tierra deberían ocurrir mucho antes de 2029."


La NASA también emitió un Comunicado de Prensa donde niegan los resultados de Nico. Espero que tanta exposición a los medios no hagan desistir a Nico de continuar una carrera científica. Lo cierto es que Apophis continúa siendo un Torino 0.

En próximas entradas mostraremos con algunos cálculos sencillos (y otros no tanto) lo que NASA quiere decir sobre la insignificancia de la colisión con el satélite artificial.



* Este es un abuso de notación. La forma correcta de referir la escala es la siguiente: Apophis tiene un valor 4 en la escala Torino. Por simplicidad adoptamos la forma presente, Torino 4.