Zinātnieki laboratorijā simulē veiksmīgu asteroīda kodolsprādzienu

Zinātnieki laboratorijā simulē veiksmīgu asteroīda kodolsprādzienu

Ar kodolsprādziena radītu rentgenstaru uzliesmojumu varētu pietikt, lai pasargātu Zemi no tuvojoša asteroīda. Tas izriet no pirmā eksperimenta rezultātiem.

Rezultāti, kas publicēti 23. septembrī žurnālā Nature Physics, parāda "patiesi satriecošus tiešus eksperimentālus pierādījumus par to, cik efektīva var būt šī tehnika", norāda Douna Graningere, fiziķe no Džona Hopkinsa universitātes Lietišķās fizikas laboratorijas Laurelā, Merilendā. "Tas ir ļoti iespaidīgs darbs."

Neitans Mūrs, fiziķis Sandijas Nacionālajā laboratorijā Albukerkā, Ņūmeksikā, un viņa komanda izstrādāja eksperimentu, lai simulētu to, kas varētu notikt, ja asteroīda tuvumā tiktu uzspridzināta kodolbumba. Līdz šim zinātnieki pētījuši bumbas spiediena viļņa dinamiku, ko rada gāzes izplešanās un spiežas pret asteroīdu. Tomēr Mūrs un viņa komanda uzskata, ka sprādzienā radītais lielais rentgenstaru daudzums varētu vairāk ietekmēt asteroīda trajektorijas maiņu.

Komanda izmantoja Sandia milzīgo Z iekārtu, kas izmanto magnētiskos laukus, lai radītu augstu temperatūru un spēcīgus rentgena starus. Viņi raidīja rentgena starus uz diviem testa asteroīdiem, kas bija aptuveni kafijas pupiņu lielumā. "Apmēram 80 triljoni vatu elektroenerģijas plūst caur iekārtu aptuveni 100 miljardu sekundes," saka Mūrs. "Šis intensīvais elektriskais lādiņš saspiež argona gāzi ļoti karstā plazmā ar miljoniem grādu temperatūru, kas rada rentgenstaru burbuli."

Abi testa asteroīdi bija aptuveni 12 milimetru diametrā un bija izgatavoti no kvarca un silikagela, lai atspoguļotu dažādus Saules sistēmas asteroīdu sastāvus. Katrs tika suspendēts no plāna folijas gabala vakuumā. Kad rentgena burbulis skāra, tas kā šķēres pārgrieza foliju, nosūtot asteroīdus brīvā kritienā. Tas ļāva novērot rentgenstaru faktisko iedarbību apstākļos, kas līdzinās telpas vakuumam. "Tas ir pilnīgi jauns," saka Graningers. "Es nekad neesmu dzirdējis, ka kaut kas tāds būtu darīts."

Eksperimenta rezultāti, kas ilga tikai 20 miljondaļas sekundes, parādīja, ka kvarca un silīcija dioksīda paraugi pirms iztvaikošanas paātrinājās līdz 69,5 metriem sekundē un 70,3 metriem sekundē. Paātrinājuma cēlonis bija rentgena stari, kas iztvaikoja asteroīdu virsmu, radot grūdienu, gāzei izpletoties no to virsmām.

Mūrs saka, ka rezultāti liecina, ka šo tehniku ​​varētu paplašināt līdz daudz lielākiem asteroīdiem, kuru diametrs ir aptuveni 4 kilometri, lai tos novirzītu no sadursmes kursa ar Zemi. "Mūs īpaši interesē lielākie asteroīdi ar īsu brīdinājuma laiku," viņš saka. Šādos gadījumos citām pieejām, piemēram, kosmosa kuģa ietriekšanai asteroīdā — kā tas tika darīts NASA Double Asteroid Redirection Test jeb DART 2022. gadā — "var nepietikt enerģijas, lai to novirzītu no kursa".

Mērija Bērkija, fiziķe Lorensa Livermoras Nacionālajā laboratorijā Livermorā, Kalifornijā, pētījumu raksturo kā "vienu no pirmajām lielajām grāvēju publikācijām, kas mēģina noskaidrot, kā mēs uz Zemes varam atjaunot asteroīda kodola novirzi". Viņa uzsver, ka citi eksperimenti pēta iespēju, tostarp tie, kuros tiek izmantoti meteorītu paraugi, lai precīzāk modelētu asteroīdu sastāvu. "Planētu aizsardzībai ir daudz vairāk laika uzmanības centrā," viņa saka.

Mūrs cer veikt turpmākus eksperimentālus rentgenstaru novirzīšanas tehnikas testus, lai uzlabotu tā efektivitāti. Kādu dienu varētu notikt arī tests kosmosā, kas līdzīgs DART misijai, lai novērotu ietekmi uz īstu asteroīdu. "Nekas mūs neaptur, izņemot gribu to darīt," viņš saka.

1. Mūrs, N.W. et al. Dabas fiz. https://doi.org/10.1038/s41567-024-02633-7 (2024).

Lejupielādēt atsauces