Ядерний вибух потенційно може врятувати Землю від зіткнення з астероїдом: потужне рентгенівське випромінювання нагріває його поверхню, спричиняючи випаровування матеріалу та створюючи поштовх, здатний змінити траєкторію небесного тіла. Однак нове дослідження показало, що ефективність такого методу значною мірою залежить від того, з якого боку спрямувати випромінювання.
Дослідження, опубліковане в журналі Icarus, продемонструвало, наскільки важливо враховувати нерівну форму астероїдів. У комп’ютерних моделях їх часто зображують у вигляді сфер, хоча реальні об’єкти мають виступи, заглиблення та нерівномірну поверхню.
Фізик Національної лабораторії Сандія Натан Мур і його колеги змоделювали реакцію астероїдів різної форми на рентгенівський імпульс від ядерного вибуху. В одному з розрахунків зміна швидкості астероїда становила 3,9 мм/с, якщо випромінювання надходило з одного боку, і лише 0,8 мм/с — з іншого. Різниця в ефективності відхилення виявилася майже п’ятикратною.
Ще сильніше напрямок опромінення впливав на обертання іншого змодельованого астероїда: зміна швидкості його обертання відрізнялася в 17 разів залежно від того, з якого боку надходили рентгенівські промені.
Щоб проводити такі розрахунки, команда створила нову обчислювальну модель, яка поєднує деталізоване відтворення форми астероїда з точним моделюванням фізичних процесів. За словами Мура, новий алгоритм працює більш ніж у 1600 разів швидше за попередні методи. Це дозволило дослідникам відмовитися від спрощених сферичних моделей і враховувати складну геометрію реальних об’єктів.
Розробка об’єднала два програмні комплекси, які раніше використовували для різних завдань: ALEGRA, призначений для моделювання швидких високоенергетичних процесів, і SPARTA, що застосовується для розрахунку слабких сил, які повільно змінюються.
Нова система може використовувати тривимірні зображення астероїдів, отримані під час прольотів космічних апаратів. Дослідники задають потужність вибуху, відстань до об’єкта та напрямок випромінювання. Модель оцінює, скільки матеріалу випарується на різних ділянках поверхні, а також розраховує зміну руху, обертання та пошкодження астероїда.
Водночас технологія має обмеження. Наразі вона моделює руйнування гірських порід на поверхні, але ще не здатна точно передбачити, чи розколеться весь астероїд. Це важливо для планетарного захисту: бажано змінити траєкторію одного великого об’єкта, а не роздробити його на кілька небезпечних уламків.
Є й практичні труднощі. Для точного розрахунку потрібні детальні дані про форму астероїда з різних боків, а також можливість доставити ядерний пристрій у потрібне положення відносно об’єкта, який рухається в космосі.
Попри ці перешкоди, результати допоможуть краще оцінювати потенційні сценарії захисту Землі. Як наголошує Мур, правильний вибір напрямку опромінення може суттєво підвищити ефективність відхилення астероїда, тоді як помилка здатна звести зусилля нанівець.
