Ядерный взрыв против астероида: ученые проверили сценарий защиты Земли
Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора в США смоделировали, как астероид может отреагировать на ядерный взрыв рядом с его поверхностью. Результаты компьютерных расчетов показали, что мощный импульс рентгеновского излучения способен серьезно повредить небесное тело и разогнать большую часть его вещества.
Исследование основано на трехмерном моделировании с помощью программы Spheral. Она позволяет проследить, как материал деформируется, трескается и распадается на фрагменты под действием внешнего воздействия.
Отклонить астероид или разрушить его
Если опасный объект обнаружен заранее, у ученых есть несколько вариантов действий. Один из них — изменить скорость астероида настолько, чтобы он прошел мимо Земли, сохранив целостность. Другой — раздробить его на части, которые разлетятся и перестанут представлять единую угрозу.
В 2022 году НАСА успешно испытало первый подход в рамках миссии DART. Космический аппарат намеренно столкнулся с Диморфосом — небольшим спутником астероида Дидим — и изменил его орбиту.
Ядерный вариант рассматривают как возможную меру на случай чрезвычайной ситуации, особенно если астероид крупный или времени на подготовку мало. Вблизи поверхности взрыв создаст поток рентгеновского излучения. Оно быстро нагреет и испарит часть вещества, а возникающие при этом силы могут изменить движение астероида или повредить его структуру.
«Эти симуляции дают нам гораздо более детальное представление о том, как астероид может отреагировать на попытку ядерной нейтрализации», — сказал руководитель исследования Исайя Сантистеван.
По его словам, возможность в трех измерениях моделировать повреждения, трещины и движение вещества помогает точнее оценивать варианты планетарной защиты.
Что показала компьютерная модель
Прежде чем перейти к сложным трехмерным расчетам, исследователи проверили Spheral на более простых задачах. Они сравнили результаты более 1500 одномерных сферических симуляций с расчетами программы Ares, также разработанной в лаборатории Лоуренса Ливермора. Данные двух моделей хорошо совпали, что позволило использовать Spheral для дальнейших исследований.
Затем ученые смоделировали три сценария разрушения астероида неправильной формы диаметром около 160 метров. В расчетах меняли расстояние до условного ядерного взрыва и свойства материала, определяющие, насколько легко он разрушается.
В одной из самых продолжительных симуляций около 98% вещества получило серьезные повреждения. При этом примерно 97% материала двигалось быстрее второй космической скорости для самого астероида — то есть могло преодолеть его гравитационное притяжение и улететь в космос. Многие фрагменты разлетались в противоположных направлениях, что указывало на распад небесного тела.
«Обнадеживает то, что мы видим, как астероид получает значительные повреждения, в то время как его вещество движется достаточно быстро, чтобы преодолеть гравитационное притяжениею. Трехмерное моделирование позволяет подробнее изучать этот процесс», — отметил Сантистеван.
Пока речь идет только о компьютерных расчетах, а не о реальном испытании ядерного устройства на астероиде. Результаты не доказывают, что такой способ гарантированно защитит Землю, но помогают оценить физические процессы, которые могут возникнуть при подобной попытке.
