Naukowcy symulują w laboratorium udaną eksplozję nuklearną asteroidy

Naukowcy symulują w laboratorium udaną eksplozję nuklearną asteroidy

Wybuch promieni rentgenowskich powstały w wyniku eksplozji nuklearnej może wystarczyć do ochrony Ziemi przed zbliżającą się asteroidą. Wynika to z wyników pierwszego eksperymentu.

Wyniki, opublikowane 23 września w czasopiśmie Nature Physics, pokazują „naprawdę oszałamiające, bezpośrednie dowody eksperymentalne na to, jak skuteczna może być ta technika” – twierdzi Dawn Graninger, fizyk z Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w Laurel w stanie Maryland. „To bardzo imponująca praca”.

Nathan Moore, fizyk z Sandia National Laboratories w Albuquerque w Nowym Meksyku i jego zespół zaprojektowali eksperyment mający na celu symulację tego, co mogłoby się stać, gdyby bomba atomowa została zdetonowana w pobliżu asteroidy. Do tej pory naukowcy badali dynamikę fali ciśnienia bomby, która powstaje w wyniku ekspansji gazu i napiera na asteroidę. Jednak Moore i jego zespół uważają, że duża ilość promieniowania rentgenowskiego wytworzonego podczas eksplozji może mieć większy wpływ na zmianę trajektorii asteroidy.

Zespół wykorzystał ogromną maszynę Z Sandii, która wykorzystuje pola magnetyczne do generowania wysokich temperatur i silnych promieni rentgenowskich. Wystrzelili promienie rentgenowskie w stronę dwóch asteroid testowych, które były mniej więcej wielkości ziaren kawy. „Około 80 bilionów watów energii elektrycznej przepływa przez maszynę przez około 100 miliardowych części sekundy” – mówi Moore. „Ten intensywny ładunek elektryczny kompresuje gazowy argon w bardzo gorącą plazmę o temperaturze milionów stopni, która tworzy bańkę promieni rentgenowskich”.

Dwie testowe asteroidy miały około 12 milimetrów średnicy i zostały wykonane z kwarcu i żelu krzemionkowego, aby odzwierciedlić różny skład asteroid w Układzie Słonecznym. Każdy z nich zawieszono w próżni na cienkim kawałku folii. Kiedy bąbel rentgenowski uderzył, przeciął folię jak nożyczki, wprawiając asteroidy w swobodny spadek. Umożliwiło to obserwację rzeczywistego działania promieni rentgenowskich w warunkach podobnych do próżni kosmicznej. „To zupełnie nowe rozwiązanie” – mówi Graninger. „Nigdy wcześniej nie słyszałem o czymś takim”.

Wyniki eksperymentu, który trwał zaledwie 20 milionowych sekundy, wykazały, że próbki kwarcu i krzemionki przyspieszały do ​​69,5 metra na sekundę i 70,3 metra na sekundę przed odparowaniem. Przyczyną przyspieszenia były promienie rentgenowskie, które odparowały powierzchnię asteroid, tworząc ciąg w miarę rozszerzania się gazu z ich powierzchni.

Moore twierdzi, że wyniki pokazują, że tę technikę można zastosować w przypadku znacznie większych asteroid o średnicy około 4 kilometrów, aby odwrócić je od kursu kolizyjnego z Ziemią. „Szczególnie interesują nas największe asteroidy z krótkim czasem ostrzegania” – mówi. W takich przypadkach inne podejścia, takie jak wbicie statku kosmicznego w asteroidę – jak miało to miejsce w ramach testu przekierowania podwójnej planetoidy (DART) przeprowadzonego przez NASA w 2022 r. – „mogą nie mieć wystarczającej ilości energii, aby zepchnąć ją z kursu”.

Mary Burkey, fizyk z Lawrence Livermore National Laboratory w Livermore w Kalifornii, opisuje badanie jako „jedną z pierwszych dużych publikacji, w których próbuje się dowiedzieć, w jaki sposób możemy na Ziemi odtworzyć odchylenie jądrowe asteroidy”. Podkreśla, że ​​tę możliwość badają inne eksperymenty, w tym te, w których wykorzystuje się próbki meteorytów do dokładniejszej symulacji składu asteroid. „Ochrona planet znajduje się w centrum uwagi znacznie dłużej” – mówi.

Moore ma nadzieję przeprowadzić dalsze eksperymentalne testy techniki odchylania promieni rentgenowskich w celu udoskonalenia jej skuteczności. Pewnego dnia mógłby odbyć się także test w kosmosie, podobny do misji DART, mający na celu obserwację wpływu na prawdziwą asteroidę. „Nic nas nie powstrzymuje oprócz chęci, aby to zrobić” – mówi.

1. Moore, NW i in. Przyroda Fiz. https://doi.org/10.1038/s41567-024-02633-7 (2024).

Pobierz referencje