Teadlased simuleerivad laboris asteroidi edukat tuumaplahvatust

Teadlased simuleerivad laboris asteroidi edukat tuumaplahvatust

Tuumaplahvatuse röntgenikiirgusest võib piisata, et kaitsta Maad läheneva asteroidi eest. See selgub esmakordse katse tulemustest.

Marylandis Laurelis asuva Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika laboratooriumi füüsiku Dawn Graningeri sõnul näitavad tulemused, mis avaldati 23. septembril ajakirjas Nature Physics. "See on väga muljetavaldav töö."

Nathan Moore, New Mexico osariigis Albuquerque'is asuva Sandia National Laboratories'i füüsik ja tema meeskond kavandasid katse, et simuleerida, mis võib juhtuda, kui asteroidi läheduses plahvataks tuumapomm. Seni on teadlased uurinud pommi rõhulaine dünaamikat, mis tekib gaasi paisumisel ja surub vastu asteroidi. Moore ja tema meeskond usuvad aga, et plahvatuse käigus tekkiv suur hulk röntgenikiirgust võib asteroidi trajektoori muutmisel suuremat mõju avaldada.

Meeskond kasutas Sandia tohutut Z-masinat, mis kasutab kõrgete temperatuuride ja võimsa röntgenikiirguse tekitamiseks magnetvälju. Nad tulistasid röntgenikiirgusega kahte katseasteroidi, mis olid umbes kohviubade suurused. "Umbes 80 triljonit vatti elektrit voolab läbi masina umbes 100 miljardisekundi jooksul," ütleb Moore. "See intensiivne elektrilaeng surub argoongaasi väga kuumaks plasmaks, mille temperatuur on miljoneid kraadi, mis tekitab röntgenikiirguse mulli."

Kahe katseasteroidi läbimõõt oli umbes 12 millimeetrit ning need olid valmistatud kvartsist ja silikageelist, et peegeldada Päikesesüsteemi asteroidide erinevat koostist. Igaüks riputati õhukesele fooliumitükile vaakumis. Kui röntgenmull tabas, lõikas see fooliumi nagu käärid läbi, saates asteroidid vabasse langemisse. See võimaldas jälgida röntgenikiirte tegelikku mõju ruumivaakumiga sarnastes tingimustes. "See on täiesti uus, " ütleb Graninger. "Ma pole kunagi varem kuulnud, et midagi sellist oleks tehtud."

Vaid 20 miljondiksekundi kestnud katse tulemused näitasid, et kvarts- ja ränidioksiidiproovid kiirendasid enne aurustumist kiiruseni 69,5 meetrit sekundis ja 70,3 meetrini sekundis. Kiirenduse põhjuseks olid röntgenikiired, mis aurustasid asteroidide pinna, tekitades gaasi pinnalt paisudes tõukejõu.

Moore ütleb, et tulemused näitavad, et tehnikat saab laiendada palju suurematele asteroididele, mille läbimõõt on umbes 4 kilomeetrit, et juhtida neid Maaga kokkupõrke kursist eemale. "Oleme eriti huvitatud suurimatest asteroididest, mille hoiatusaeg on lühike," ütleb ta. Sellistel juhtudel ei pruugi teistel lähenemisviisidel, nagu kosmoseaparaadi rammimine asteroidile – nagu tehti NASA Double Asteroid Redirection Testis ehk DART-is 2022. aastal –, "ei pruugi olla piisavalt energiat, et see kursilt kõrvale lükata".

Mary Burkey, Californias Livermore'is asuva Lawrence Livermore'i riikliku labori füüsik, kirjeldab uuringut kui "üks esimesi suuremaid kassahittide väljaandeid, mis üritavad välja selgitada, kuidas me Maal saame taastada asteroidi tuuma läbipainde." Ta rõhutab, et seda võimalust uurivad ka teised katsed, sealhulgas need, mis kasutavad meteoriidiproove asteroidide koostise täpsemaks simuleerimiseks. "Planeedikaitsel on palju rohkem aega tähelepanu keskpunktis," ütleb ta.

Moore loodab läbi viia röntgenikiirguse kõrvalekalde tehnika täiendavaid eksperimentaalseid katseid, et täiustada selle tõhusust. Ühel päeval võiks toimuda ka DART-missiooniga sarnane katse kosmoses, et jälgida mõju tõelisele asteroidile. "Meid ei peata miski peale tahe seda teha," ütleb ta.

1. Moore, N.W. et al. Nature Phys. https://doi.org/10.1038/s41567-024-02633-7 (2024).

Laadige alla viited