3D-модели показали, как ядерный взрыв может разрушить астероид

Если крупный астероид на пути к Земле обнаружат слишком поздно, простого тарана космическим аппаратом может не хватить. Поэтому специалисты по планетарной защите изучают и крайний вариант — ядерный заряд, подорванный рядом с астероидом. Новое исследование Ливерморской национальной лаборатории (LLNL), о котором лаборатория рассказала в пресс-релизе на этой неделе (статья вышла в The Planetary Science Journal), подробно показывает, что такой взрыв может сделать с каменной глыбой.

Что именно моделировали

Заряд не попадает в астероид. Взрыв у поверхности заливает его рентгеновским излучением, которое почти мгновенно нагревает и испаряет тонкий внешний слой. Это либо слегка сдвигает астероид с курса (отклонение), либо раскалывает его на обломки, разлетающиеся так широко, что ни один не угрожает Земле (разрушение).

Команда под руководством Айзайи Сантистевана добавила модель поглощения рентгеновской энергии в код Spheral, который хорошо воспроизводит повреждения, трещины и фрагментацию. Сначала код проверили: более 1500 одномерных расчётов хорошо совпали с результатами проверенного кода Ares. Затем перешли к полному 3D и рассмотрели три сценария разрушения астероида неправильной формы диаметром примерно 160 метров, меняя расстояние взрыва от поверхности и прочность породы.

Результаты

Два сценария из трёх показали явные признаки разрушения. В самом длинном около 98% вещества астероида оказалось полностью повреждено, а около 97% двигалось быстрее скорости убегания с астероида, в основном в противоположных направлениях. Иначе говоря, тело разлеталось, а не держалось вместе.

Один вывод оказался неочевидным. Взрыв дальше от поверхности передал меньше энергии в целом, но повредил большую часть астероида, потому что энергия распределилась по большей площади. Авторы подчёркивают: это не значит, что дальний взрыв всегда лучше. Оптимальный вариант зависит от размера, формы и состава астероида и от цели — отклонить или разбить.

Почему это ещё не окончательный ответ

Вычисления чрезвычайно дорогие. Самая длинная симуляция шла на 1680 процессорах 59 дней, но охватила лишь 145 миллисекунд реального времени. Чтобы назвать разрушение надёжным, нужно доказать, что не останется обломков крупнее 10 метров и что они не соберутся снова под действием собственной гравитации. Для этого расчёты были слишком короткими. Дальше команда хочет ускорить моделирование, повысить разрешение, смоделировать рыхлые астероиды-«груды щебня» и сравнить результаты с лабораторными опытами.

Миссия NASA DART в 2022 году уже доказала, что удар аппарата способен изменить орбиту астероида. Такие исследования показывают, что делать, если времени меньше или цель крупнее. Хотите сами посмотреть на небо? Начните с нашего гида по выбору первого телескопа или не пропустите на этой неделе метеорный поток Ориониды.