Pada 26 September 2022, sebuah kapal angkasa milik NASA sengaja melanggar asteroid kecil bernama Dimorphos. Perlanggaran itu ialah sebahagian daripada misi DART, iaitu ujian untuk mengetahui sama ada gerakan asteroid boleh diubah melalui hentaman kinetik. Hasilnya, Dimorphos mengambil masa sekitar 33 minit lebih singkat untuk melengkapkan satu orbit mengelilingi asteroid yang lebih besar, Didymos.
Perubahan ini menunjukkan bahawa manusia boleh mengubah gerakan sebuah objek astronomi melalui hentaman yang dirancang. Namun, bagaimana perubahan tersebut berlaku?
Dua asteroid yang saling mengorbit
Dimorphos ialah asteroid kecil yang mengorbit asteroid lebih besar bernama Didymos. Kedua-duanya membentuk sistem asteroid berkembar, iaitu dua asteroid yang terikat oleh graviti dan bergerak mengelilingi pusat jisim bersama. Dimorphos mempunyai ukuran rentas sekitar 170 meter, manakala Didymos berukuran kira-kira 800 meter. Sebelum misi DART, Dimorphos mengambil masa sekitar 11 jam 55 minit untuk melengkapkan satu orbit mengelilingi Didymos, dan kedua-dua asteroid itu juga bergerak bersama-sama mengelilingi Matahari.
Pasangan tersebut dipilih kerana perubahan orbit Dimorphos boleh diukur menggunakan teleskop dari Bumi. Kedua-dua asteroid tidak berada pada laluan perlanggaran dengan Bumi, sama ada sebelum atau selepas ujian DART.
Apakah yang berlaku ketika DART melanggar Dimorphos?
Kapal angkasa DART menghampiri Dimorphos pada kelajuan kira-kira 6.1 kilometer sesaat. Pada kelajuan setinggi itu, sebuah objek membawa momentum yang besar walaupun jisimnya jauh lebih kecil daripada asteroid sasaran. Momentum ialah kuantiti gerakan yang bergantung pada jisim dan halaju sesuatu objek, dan apabila DART melanggar Dimorphos, sebahagian momentumnya dipindahkan kepada asteroid.
Hentaman itu mengubah halaju Dimorphos, khususnya komponen halaju sepanjang arah orbitnya. Perubahan halaju yang kecil sudah memadai untuk mengubah orbit kerana gerakan asteroid ditentukan oleh hubungan antara halaju dan tarikan graviti. Dalam kes DART, hentaman mengurangkan komponen halaju Dimorphos sepanjang arah gerakan orbitnya, lalu orbit asteroid tersebut berubah sehingga tempoh satu pusingannya menjadi lebih singkat.
Mengapakah orbit menjadi lebih singkat apabila asteroid diperlahankan?
Pada pandangan pertama, keadaan ini mungkin kelihatan bercanggah dengan pengalaman harian. Jika sebuah kenderaan bergerak lebih perlahan, kita menjangkakan masa perjalanannya menjadi lebih panjang. Namun, orbit bukan laluan tetap seperti jalan raya. Apabila halaju sebuah satelit dikurangkan pada kedudukan tertentu dalam orbitnya, bentuk dan saiz orbit boleh berubah.
Bagi orbit yang pada mulanya hampir bulat, pengurangan halaju sepanjang arah gerakan boleh menyebabkan objek memasuki orbit yang lebih kecil dan lebih memanjang. Objek yang mengorbit pada jarak purata lebih dekat dengan jasad induknya mempunyai tempoh orbit yang lebih singkat. Oleh itu, Dimorphos tidak sekadar bergerak lebih perlahan pada laluan asalnya, kerana hentaman DART mengubah orbit yang dilaluinya. Pemerhatian selepas hentaman menunjukkan bahawa jarak purata Dimorphos daripada Didymos berkurang dan orbitnya tidak lagi berbentuk hampir bulat seperti sebelumnya.
Mengapakah kesan hentaman lebih besar daripada jangkaan mudah?
Kapal angkasa DART bukan satu-satunya sumber perubahan momentum Dimorphos. Ketika hentaman berlaku, sejumlah besar batuan dan debu terhambur keluar daripada permukaan asteroid, dan bahan yang terhambur ini membawa momentum bersamanya. Apabila bahan bergerak keluar dalam sesuatu arah, asteroid mengalami kesan tindak balas ke arah yang bertentangan.
Prinsip ini menyerupai gerakan belon yang dilepaskan selepas diisi udara: udara yang keluar membawa momentum, manakala belon bergerak dalam arah bertentangan. Namun, analogi tersebut mempunyai batasan kerana Dimorphos tidak mempunyai enjin atau udara bertekanan, dan bahan terhambur dihasilkan oleh hentaman berkelajuan tinggi. Penyelidikan yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada tahun 2023 menunjukkan bahawa kesan tolakan daripada bahan terhambur menyumbang dengan ketara kepada perubahan momentum Dimorphos. Hasilnya, perubahan orbit lebih besar daripada yang dijangkakan jika hanya momentum kapal angkasa dipindahkan tanpa kesan bahan terhambur.
Berapa banyakkah orbit Dimorphos berubah?
Pengukuran awal menunjukkan tempoh orbit Dimorphos berkurang sekitar 32 minit, dan analisis susulan yang lebih terperinci memberikan perubahan sekitar 33 minit. Kajian yang diterbitkan pada tahun 2024 menganggarkan bahawa tempoh orbit akhirnya menjadi kira-kira 11 jam 22 minit, berbanding 11 jam 55 minit sebelum hentaman. Perbezaan sekitar 33 minit ini besar berbanding tempoh orbit asal yang kurang daripada 12 jam.
Namun, angka tersebut tidak bermaksud Dimorphos bergerak 33 minit lebih cepat mengelilingi Matahari. Perubahan 33 minit merujuk kepada orbit Dimorphos mengelilingi Didymos.
Adakah orbit kedua-dua asteroid mengelilingi Matahari turut berubah?
Ya, tetapi perubahannya jauh lebih kecil. Penyelidikan yang diterbitkan pada 6 Mac 2026 dalam jurnal Science Advances menunjukkan bahawa hentaman DART turut mengubah gerakan sistem Didymos dan Dimorphos mengelilingi Matahari. Tempoh orbit pasangan asteroid itu, yang mengambil masa kira-kira 770 hari, berubah sekitar 0.15 saat. Perubahan tersebut ditentukan melalui gabungan pemerhatian astronomi dan analisis orbit berketepatan tinggi.
Dua nilai ini perlu dibezakan. Sekitar 33 minit ialah perubahan tempoh orbit Dimorphos mengelilingi Didymos, manakala sekitar 0.15 saat ialah perubahan tempoh orbit keseluruhan sistem asteroid mengelilingi Matahari. Kedua-duanya menunjukkan bahawa satu hentaman boleh mempengaruhi gerakan objek astronomi pada skala yang berbeza.
Bolehkah kaedah ini melindungi Bumi?
Misi DART menunjukkan bahawa hentaman kinetik boleh digunakan untuk mengubah orbit asteroid. Namun, kejayaan terhadap Dimorphos tidak bermaksud kaedah yang sama pasti berkesan terhadap semua asteroid. Kesan hentaman bergantung pada jisim asteroid, struktur dalamannya, sifat permukaan, arah perlanggaran dan jumlah bahan yang terhambur.
Masa juga penting. Jika asteroid berbahaya ditemukan bertahun-tahun atau berpuluh-puluh tahun sebelum kemungkinan perlanggaran dengan Bumi, perubahan halaju yang kecil mungkin mencukupi untuk menghasilkan perbezaan kedudukan yang besar pada masa hadapan. Sebaliknya, asteroid yang ditemukan terlalu lewat mungkin memerlukan perubahan gerakan yang jauh lebih besar. DART membuktikan bahawa kaedah hentaman kinetik boleh berfungsi, tetapi penyelidikan lanjut masih diperlukan untuk menentukan cara menggunakannya dengan berkesan terhadap asteroid yang mempunyai sifat berbeza.
Bagaimanakah ahli astronomi mengukur perubahan orbit asteroid yang sangat jauh?
Mengapakah tempoh orbit Dimorphos menjadi lebih singkat selepas hentaman DART?