Специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL, США) создают трёхмерные компьютерные модели, чтобы понять, как ядерный взрыв вблизи астероида может отклонить его от Земли или разрушить. Работа опубликована в The Planetary Science Journal.

Астероидная угроза отличается от многих стихийных бедствий: если опасный объект заметить заранее, столкновения можно попытаться избежать. Один путь - отклонение: астероиду придают небольшую дополнительную скорость, и он пролетает мимо Земли, почти не разрушаясь. Другой - разрушение: объект намеренно дробят и рассеивают, чтобы ни один обломок не представлял серьёзной опасности.

В 2022 году американское космическое агентство NASA провело миссию DART (Double Asteroid Redirection Test - испытание перенаправления двойного астероида): аппарат намеренно врезался в спутник астероида Диморф, показав кинетический способ отклонения. Ядерный вариант рассматривают как запасной экстренный метод - особенно для крупных объектов или при коротком времени предупреждения, поскольку взрыв может передать астероиду гораздо больше энергии, чем удар космического аппарата.

В новой работе использовали код Spheral, разработанный в LLNL. Он подробнее описывает, как ведёт себя вещество астероида, когда рентгеновское излучение от взрыва у поверхности быстро нагревает и испаряет его. Сначала подход проверили: более 1500 одномерных расчётов Spheral сравнили с результатами другого кода лаборатории - Ares. Совпадение оказалось близким, что позволило перейти к более сложным трёхмерным сценариям.

Затем исследователи смоделировали три случая разрушения астероида неправильной формы диаметром примерно 160 метров (525 футов). В расчётах меняли расстояние до гипотетического взрыва и предположения о том, насколько легко трескается материал астероида.

В самом длительном расчёте около 98% вещества астероида получило полные повреждения - его способность сохранять целостность была серьёзно подорвана. Примерно 97% материала двигалось быстрее скорости убегания астероида, то есть достаточно быстро, чтобы преодолеть его притяжение; большая часть вещества разлеталась в противоположных направлениях. Это указывает на распад тела. В двух из трёх сценариев проявились сильные признаки разрушения.

Результаты также показали, что важно, где именно распределяется энергия. В одном случае взрыв дальше от поверхности передал меньше суммарной энергии, но повредил большую площадь, потому что энергия распределилась шире. Это не значит, что дальний подрыв всегда эффективнее: оптимальный вариант зависит от размера, формы и состава астероида, а также от того, нужно его отклонить или разрушить.

Авторы отмечают ограничения. Самый долгий расчёт шёл 59 дней на 1680 процессорах, но продвинул модель лишь на 145 миллисекунд физического времени. Чтобы определить размеры и траектории обломков, нужно считать гораздо дольше. Надёжное разрушение требует доказать, что ни один оставшийся фрагмент не превышает примерно 10 метров (33 фута) и что обломки разлетаются, а не собираются обратно. Нынешние модели не работали достаточно долго для такого вывода, хотя масштаб повреждений и движение вещества в двух случаях говорят о начавшемся распаде.

В дальнейшем исследователи планируют ускорять расчёты, повышать разрешение и моделировать более реалистичные структуры астероидов, включая рыхлые "кучи щебня". Также предполагается сравнить модели с лабораторными экспериментами в малом масштабе.

Источник: Phys.org