Ядерна бомба проти астероїда: вчені змоделювали спосіб врятувати Землю
Якщо астероїд достатнього розміру одного дня опиниться на небезпечній траєкторії до Землі, людству доведеться вирішувати проблему за дуже обмежений час, повідомляє Science Alert.
Один із можливих сценаріїв планетарної оборони звучить як сюжет фантастичного фільму: підірвати ядерний заряд біля астероїда.
Нове дослідження показує, що такий підхід справді може працювати — причому ядерна боєголовка не обов'язково має врізатися в поверхню космічного тіла.
Дослідники з Lawrence Livermore National Laboratory у США змоделювали вибух потужністю 1 мегатонна поблизу астероїда діаметром близько 160 метрів — достатнього розміру, щоб у разі падіння спричинити катастрофічні руйнування.
Ядерна бомба може не торкатися астероїда
На перший погляд здається, що для знищення астероїда ядерний заряд потрібно розмістити безпосередньо на його поверхні.
Але зробити це надзвичайно складно.
Астероїди обертаються, можуть мати неправильну форму та пористу структуру. Доставити космічний апарат до такого об'єкта вже непросто, а посадити його на поверхню, стабілізувати та ще й встановити заряд — значно складніше.
Нова модель демонструє інший сценарій. У симуляціях дослідники розглядали вибух на відстані 10 та 25 метрів від поверхні.
І ключову роль відіграє не ударна хвиля.
Астероїд «розриває» випромінюванням
У космосі немає атмосфери, яка могла б ефективно передати потужну ударну хвилю від вибуху до астероїда.
Натомість приблизно 70–80% енергії ядерного вибуху може вивільнятися у формі рентгенівського випромінювання.
Це випромінювання нагріває поверхню астероїда до надзвичайно високих температур.
Верхній шар породи випаровується й викидається у космос.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Цей викид матеріалу створює своєрідний реактивний ефект, який змінює швидкість руху астероїда.
Але на цьому процес не закінчується.
Потужний імпульс енергії також породжує ударні хвилі всередині самого астероїда, змушуючи його тріскатися та руйнуватися зсередини.
Саме цей механізм особливо зацікавив учених.
Учені змоделювали «кілер міста»
Для моделі дослідники використали форму та пористу структуру астероїда Бенну, який NASA детально досліджувала за допомогою місії OSIRIS-REx.
Щоб зробити симуляцію реалістичнішою, вчені також використали моделі руйнування, засновані на характеристиках двох реальних метеоритів — Челябінського, який вибухнув над Росією у 2013 році, та Aba Panu, що впав у Нігерії у 2018 році.
Вчені провели три детальні тривимірні симуляції та змінювали, зокрема, відстань до вибуху й властивості матеріалу астероїда.
Що сталося на відстані 10 метрів
В одному з найтриваліших сценаріїв ядерний заряд вибухнув приблизно за 10 метрів від поверхні.
Через 145 мілісекунд:
- 98,2% матеріалу астероїда було повністю пошкоджено;
- приблизно 97% матеріалу рухалося швидше за швидкість втечі астероїда;
- великі частини космічного тіла рухалися в протилежних напрямках.
Фактично модель показала, що астероїд починає розпадатися на частини.
Але вибух на 25 метрів виявився ще цікавішим
Найбільш неочікуваний результат дослідники отримали, збільшивши відстань вибуху до 25 метрів.
Здавалося б, чим далі вибух — тим слабшим має бути результат.
Однак тут спрацював інший ефект.
На більшій відстані менша частина енергії досягала астероїда, але рентгенівське випромінювання охоплювало більшу площу його поверхні.
Це можна порівняти з ліхтариком: якщо відсунути його від поверхні, світло стає менш інтенсивним, але освітлює більшу площу.
У симуляції через 68 мілісекунд після вибуху було повністю пошкоджено 92,6% астероїда у сценарії з вибухом на 25 метрах.
Для порівняння, у відповідному сценарії з відстанню 10 метрів цей показник становив 78,1% на тому самому етапі моделювання.
Тобто максимально близький вибух не обов'язково є найефективнішим для руйнування астероїда.
Чи справді це врятує Землю
Вчені поки що не можуть сказати, що після такого вибуху уламки астероїда гарантовано перестануть становити загрозу.
Симуляції були надзвичайно складними.
Найдовша модель відтворювала лише 145 мілісекунд після вибуху, але її розрахунок зайняв 59 днів роботи на 1680 процесорах.
Тому дослідники не змогли змоделювати подальшу долю уламків.
Теоретично можливі кілька сценаріїв: частини астероїда можуть розлетітися та більше не становити небезпеки, але можуть утворитися й уламки, достатньо великі для удару по Землі.
Не виключено також, що частина матеріалу з часом знову збереться під дією гравітації.
Ядерний вибух — крайній варіант
Дослідження не означає, що людство вже має готовий план знищення астероїдів ядерною зброєю.
Навпаки, вчені розглядають такий сценарій як потенційний крайній захід планетарної оборони — наприклад, якщо небезпечний астероїд буде надто великим або його виявлять занадто пізно для поступової зміни траєкторії.
Раніше людство вже перевіряло можливість зміни траєкторії астероїда неядерним способом.
У 2022 році місія NASA DART навмисно врізалася в астероїд Діморф і продемонструвала, що його рух можна змінити кінетичним ударом.
Нова робота дослідників із Lawrence Livermore National Laboratory розглядає вже значно радикальніший варіант — не відхилити астероїд, а фізично зруйнувати його за допомогою ядерного вибуху на відстані.
Поки що це лише комп'ютерне моделювання. Але воно показує, що сценарій, який ще недавно виглядав виключно як сюжет фантастичного фільму, має фізичне підґрунтя.