Tiedemiehet simuloivat asteroidin onnistunutta ydinräjähdystä laboratoriossa

Tiedemiehet simuloivat asteroidin onnistunutta ydinräjähdystä laboratoriossa

Ydinräjähdyksen röntgensäteet voivat riittää suojaamaan Maata lähestyvältä asteroidilta. Tämä käy ilmi ensimmäisen kokeilun tuloksista.

Nature Physicsissa 23. syyskuuta julkaistut tulokset osoittavat "todella hämmästyttäviä suoria kokeellisia todisteita siitä, kuinka tehokas tämä tekniikka voi olla", sanoo Dawn Graninger, fyysikko Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratoriosta Laurelissa, Marylandissa. "Se on erittäin vaikuttava työ."

Nathan Moore, fyysikko Sandia National Laboratoriesista Albuquerquessa, New Mexicossa, ja hänen tiiminsä suunnittelivat kokeen simuloidakseen, mitä voisi tapahtua, jos ydinpommi räjäytetään lähellä asteroidia. Toistaiseksi tutkijat ovat tutkineet pommin paineaallon dynamiikkaa, joka syntyy kaasun laajenemisesta ja työntyy asteroidia vasten. Moore ja hänen tiiminsä uskovat kuitenkin, että räjähdyksessä syntyvä suuri määrä röntgensäteitä voisi vaikuttaa enemmän asteroidin lentoradan muuttamiseen.

Tiimi käytti Sandian valtavaa Z-konetta, joka käyttää magneettikenttiä korkeiden lämpötilojen ja tehokkaiden röntgensäteiden tuottamiseen. He ampuivat röntgensäteitä kahteen koeasteroidiin, jotka olivat suunnilleen kahvipapujen kokoisia. "Noin 80 biljoonaa wattia sähköä virtaa koneen läpi noin 100 miljardisosaa sekunnista", Moore sanoo. "Tämä voimakas sähkövaraus puristaa argonkaasua erittäin kuumaksi plasmaksi miljoonien asteiden lämpötilassa, mikä luo röntgenkuplan."

Kaksi testiasteroidia olivat halkaisijaltaan noin 12 millimetriä ja ne tehtiin kvartsista ja silikageelistä heijastamaan aurinkokunnan asteroidien eri koostumuksia. Jokainen ripustettiin ohuesta folionpalasta tyhjiössä. Kun röntgenkupla osui, se leikkasi kalvon saksilla ja lähetti asteroidit vapaaseen pudotukseen. Tämä mahdollisti röntgensäteiden todellisen vaikutuksen havaitsemisen avaruuden tyhjiön kaltaisissa olosuhteissa. "Tämä on täysin uutta", Graninger sanoo. "En ole koskaan ennen kuullut, että mitään tällaista olisi tehty."

Vain 20 miljoonasosaa kestäneen kokeen tulokset osoittivat, että kvartsi- ja piidioksidinäytteet kiihtyivät 69,5 metriin sekunnissa ja 70,3 metriin sekunnissa ennen höyrystymistä. Syynä kiihtyvyyteen olivat röntgensäteet, jotka höyrystivät asteroidien pinnan ja loivat työntövoiman kaasun laajentuessa niiden pinnoilta.

Moore sanoo, että tulokset osoittavat, että tekniikkaa voitaisiin skaalata paljon suurempiin asteroideihin, joiden halkaisija on noin 4 kilometriä, jotta ne voitaisiin ohjata pois törmäyskurssilta Maahan. "Olemme erityisen kiinnostuneita suurimmista asteroideista, joilla on lyhyt varoitusaika", hän sanoo. Näissä tapauksissa muilla lähestymistavoilla, kuten avaruusaluksen törmäämisellä asteroidiin – kuten tehtiin NASAn Double Asteroid Redirection Test (DART) -testissä vuonna 2022 – "ei ehkä ole tarpeeksi energiaa syrjäyttääkseen sen kurssilta".

Mary Burkey, fyysikko Lawrence Livermoren kansallisesta laboratoriosta Livermoressa, Kaliforniassa, kuvailee tutkimusta "yhdeksi ensimmäisistä suurista menestysjulkaisuista, joka yrittää selvittää, kuinka me maapallolla voimme luoda asteroidin ydinpoikkeaman". Hän korostaa, että muut kokeet tutkivat mahdollisuutta, mukaan lukien ne, jotka käyttävät meteoriittinäytteitä asteroidien koostumuksen tarkemmin simuloimiseen. "Planeettasuojalla on paljon enemmän aikaa valokeilassa", hän sanoo.

Moore toivoo voivansa suorittaa lisää kokeellisia röntgenpoikkeutustekniikan testauksia parantaakseen sen tehokkuutta. Eräänä päivänä voitaisiin myös tehdä avaruudessa DART-tehtävän kaltainen testi, jolla havainnoidaan vaikutusta todelliseen asteroidiin. "Meitä ei estä mikään muu kuin halu tehdä se", hän sanoo.

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

Lataa viitteitä