Fizikai patikrino, ar branduolinis sprogimas sustabdytų asteroidą: rezultatai daug žadantys, tačiau liko vienas svarbus klausimas

Branduolinis sprogimas šalia pavojingo asteroido galėtų jį smarkiai suardyti. Tokius požymius parodė JAV Lawrence’o Livermore’o nacionalinės laboratorijos mokslininkų kompiuterinis modeliavimas. Tačiau tyrėjai dar negali pasakyti, kad jų nagrinėtas scenarijus patikimai pašalintų grėsmę Žemei: tam reikia išsiaiškinti, kokio dydžio nuolaužos liktų ir kur jos skrietų.

Mokslininkai modeliavo maždaug 160 metrų skersmens netaisyklingos formos asteroidą. Ilgiausiai skaičiuotame scenarijuje apie 98 proc. jo medžiagos patyrė stiprų suardymą, o maždaug 97 proc. judėjo greičiau nei asteroido pabėgimo greitis. Tai svarbūs irimo požymiai, tačiau ne įrodymas, kad objektas būtų saugiai pašalintas iš Žemės kelio.

Sprogimas numatytas šalia asteroido, o ne jo viduje

Tyrime nebuvo nei tikro branduolinio bandymo kosmose, nei smūgio į realų pavojingą asteroidą. Komanda nagrinėjo hipotetinę situaciją, kai branduolinis įrenginys detonuojamas netoli dangaus kūno paviršiaus.

Tokio sprogimo rentgeno spinduliuotė sparčiai įkaitintų ir išgarintų dalį paviršiaus medžiagos. Jos išmetimas suteiktų asteroidui impulsą. Priklausomai nuo sąlygų, poveikio galėtų pakakti nežymiai pakeisti objekto greitį arba pradėti jo skilimą.

Šių dviejų tikslų nereikėtų painioti. Nukreipiant asteroidą siekiama, kad jis liktų daugmaž vientisas, tačiau praskrietų pro Žemę. Ardant objektą norima jį suskaidyti ir išsklaidyti taip, kad neliktų reikšmingą pavojų keliančių gabalų.

Tolimesnis sprogimas vienu atveju padarė daugiau žalos

Skaičiavimams naudota laboratorijos modeliavimo programa „Spheral“, leidžianti nagrinėti medžiagos pažeidimus, įtrūkimus ir fragmentaciją. Prieš pereidami prie sudėtingų trimačių scenarijų, tyrėjai atliko daugiau nei 1 500 vienmačių modeliavimų. Jų rezultatai gerai sutapo su jau naudojamos programos „Ares“ skaičiavimais.

Tuomet buvo nagrinėti trys asteroido ardymo scenarijai, keičiant hipotetinio sprogimo atstumą ir prielaidas apie medžiagos atsparumą. Dviejuose scenarijuose pastebėti ryškūs irimo požymiai.

Vienas rezultatas pasirodė ypač įdomus: toliau nuo paviršiaus įvykęs sprogimas asteroidui perdavė mažiau bendros energijos, bet sukėlė plačiau pasklidusius pažeidimus. Energija pasiskirstė didesniame plote. Vis dėlto tai nereiškia, kad tolimesnis sprogimas visada būtų veiksmingesnis. Rezultatą keistų asteroido forma, dydis, sudėtis ir vidinė sandara.

Beveik du mėnesiai skaičiavimų atkūrė vos akimirką

Didžiausia tyrimo kliūtis – skaičiavimo apimtis. Ilgiausias modeliavimas naudojo 1 680 procesorių ir truko 59 dienas, tačiau atkūrė tik 145 milisekundes po poveikio pradžios. Kitaip tariant, beveik dviejų mėnesių darbo prireikė mažiau nei penktadaliui sekundės įvykių.

Per tą laiką galima pamatyti, kaip medžiaga pažeidžiama ir pradeda judėti. Tačiau dar neįmanoma patikimai nustatyti galutinių nuolaužų dydžių bei jų trajektorijų.

Tyrėjams reikėtų parodyti, kad fragmentai išsisklaido, vėl nesusitelkia dėl tarpusavio gravitacijos ir nelieka didesnių nei maždaug 10 metrų gabalų. Dabartiniai modeliai nebuvo skaičiuojami pakankamai ilgai, kad tai patvirtintų. Todėl įspūdingi suardymo procentai dar nereiškia užbaigtos gelbėjimo operacijos.

Branduolinis variantas liktų atsargine priemone

Jeigu pavojingas objektas aptinkamas pakankamai anksti, galima siekti nedidelio jo trajektorijos pakeitimo. Tokį principą 2022 metais pademonstravo NASA DART misija, erdvėlaiviu atsitrenkusi į asteroidą Dimorfą ir pakeitusi jo judėjimą aplink didesnį asteroidą Didimą.

Branduolinis poveikis svarstomas kaip alternatyva didesniems objektams arba tuomet, kai pasiruošti lieka mažai laiko. Tačiau ir tokiam sprendimui neužtektų žinoti vien asteroido skersmenį.

Toliau mokslininkai ketina spartinti skaičiavimus ir tiksliau modeliuoti vidinę asteroidų sandarą, įskaitant iš uolienų bei nuolaužų susitelkusius kūnus. Rezultatus planuojama lyginti su nedidelio masto laboratoriniais eksperimentais. Tyrimas jau leidžia geriau suprasti pradinį sprogimo poveikį, o kitas darbas – patikrinti, ar po jo likęs nuolaužų debesis iš tiesų būtų saugesnis už vientisą asteroidą.