Учените симулират успешна ядрена експлозия на астероид в лаборатория

Учените симулират успешна ядрена експлозия на астероид в лаборатория

Изблик на рентгенови лъчи от ядрена експлозия може да бъде достатъчен, за да защити Земята от приближаващ астероид. Това излиза от резултатите от първи експеримент.

Резултатите, публикувани на 23 септември в Nature Physics, показват "наистина зашеметяващи преки експериментални доказателства за това колко ефективна може да бъде тази техника", според Dawn Graninger, физик в лабораторията по приложна физика на университета Джон Хопкинс в Лорел, Мериленд. „Това е много впечатляваща работа.“

Нейтън Мур, физик от Sandia National Laboratories в Албакърки, Ню Мексико, и неговият екип проектираха експеримента, за да симулират какво може да се случи, ако ядрена бомба бъде взривена близо до астероид. Досега учените са изследвали динамиката на натискната вълна на бомба, която се създава от разширяването на газ и блъска астероид. Мур и неговият екип обаче смятат, че голямото количество рентгенови лъчи, произведени при експлозията, може да има по-голям ефект върху промяната на траекторията на астероида.

Екипът използва огромната Z машина на Sandia, която използва магнитни полета за генериране на високи температури и мощни рентгенови лъчи. Те изстреляха рентгенови лъчи към два тестови астероида, които бяха с размерите на кафеени зърна. „Около 80 трилиона вата електричество протичат през машината за около 100 милиардни от секундата“, казва Мур. „Този ​​интензивен електрически заряд компресира газ аргон в много гореща плазма с температури от милиони градуси, което създава мехур от рентгенови лъчи.“

Двата тестови астероида бяха с диаметър около 12 милиметра и бяха направени от кварц и силикагел, за да отразяват различни състави на астероиди в Слънчевата система. Всеки беше окачен на тънко парче фолио във вакуум. Когато рентгеновият мехур удари, той сряза фолиото като ножица, изпращайки астероидите в свободно падане. Това направи възможно да се наблюдава действителният ефект на рентгеновите лъчи при условия, подобни на вакуума в космоса. „Това е напълно ново“, казва Гранингер. „Никога не съм чувал нещо подобно да се прави преди.“

Резултатите от експеримента, който продължи само 20 милионни от секундата, показаха, че пробите от кварц и силициев диоксид се ускоряват до 69,5 метра в секунда и 70,3 метра в секунда, преди да се изпарят. Причината за ускорението са рентгеновите лъчи, които изпаряват повърхността на астероидите, създавайки тласък, докато газът се разширява от техните повърхности.

Мур казва, че резултатите показват, че техниката може да бъде мащабирана до много по-големи астероиди, с диаметър около 4 километра, за да ги насочи далеч от курс на сблъсък със Земята. „Ние сме особено заинтересовани от най-големите астероиди с кратко време за предупреждение“, казва той. В тези случаи други подходи, като набиване на космически кораб в астероид - както беше направено в теста за двойно пренасочване на астероиди на НАСА или DART през 2022 г. - "може да нямат достатъчно енергия, за да го избият от курса."

Мери Бърки, физик от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор в Ливърмор, Калифорния, описва изследването като „една от първите големи блокбастър публикации, опитващи се да разберат как ние на Земята можем да пресъздадем ядрено отклонение на астероид“. Тя подчертава, че други експерименти проучват възможността, включително тези, които използват проби от метеорити за по-точно симулиране на състава на астероидите. „Планетарната защита има много повече време в светлината на прожекторите“, казва тя.

Мур се надява да проведе по-нататъшно експериментално тестване на техниката за отклонение на рентгеновите лъчи, за да подобри нейната ефективност. Един ден може да има и тест в космоса, подобен на мисията DART, за наблюдение на ефекта върху истински астероид. „Нищо не ни спира, освен волята да го направим“, казва той.

1. Мур, Н.В. et al. Nature Phys. https://doi.org/10.1038/s41567-024-02633-7 (2024).

Изтегляне на препратки