Если опасный астероид направится к Земле, одним из способов защиты может стать ядерный взрыв, который облучит его с одной стороны рентгеновскими лучами и собьет с курса. Но новые симуляции показывают, что для неровного, неправильной формы астероида то, куда именно попадут эти лучи, может иметь огромное значение. Исследование опубликовано в научном журнале Icarus.
Американские ученые выяснили, что облучение разных сторон одного и того же смоделированного астероида меняло импульс, который передавал взрыв, и вызванное им вращение. В одном случае скорость отклонения — изменение линейной скорости после смоделированной рентгеновской вспышки — составила 3,9 мм/с при одном угле и всего 0,8 мм/с при другом: разница почти в пять раз.
«Мы ожидали, что прицеливание будет иметь значение. Удивило то, насколько сильно оно повлияло», — говорит Натан Мур, физик из Sandia National Laboratories, возглавивший исследование.
Для другого астероида изменение скорости вращения после отклонения различалось в 17 раз.
Чтобы получить данные, Мур и его коллеги создали самую точную на сегодняшний день модель отклонения астероида. Большинство предыдущих моделей упрощали задачу, выбирая между реалистичной формой астероида и высокоточной математикой; команда Мура объединила оба подхода. «Наш новый алгоритм более чем в 1600 раз быстрее, и это было критически важно для прорыва. Со старыми моделями компьютеры просто не справлялись», — отметил Мур.
Большинство исследователей моделировали астероиды как сферы — так проще считать, но сферических астероидов не существует: они бывают самой причудливой, неровной формы. Мур позаимствовал высокоточные коды, используемые в Sandia для разных задач, и объединил их для работы с астероидами: ALEGRA обычно моделирует быстрые высокоэнергетические эксперименты, а SPARTA — сравнительно слабые, медленно развивающиеся силы.
Симуляции позволяют смоделировать астероид по 3D-снимкам с космических аппаратов, а затем рассчитать эффект рентгеновской вспышки, подбирая размер и расстояние взрыва, а также сторону облучения. Код строит тепловую карту испарения поверхности, по которой вычисляется, насколько сильно астероид толкнут, как быстро он закрутится и насколько может разрушиться. Последнее важно, потому что цель — оттолкнуть астероид, а не расколоть его на более мелкие, но потенциально все еще опасные обломки.
«Сейчас наша модель учитывает только разрушение пород на поверхности. Разрушение всего тела астероида мы пока точно предсказать не можем», — говорит Мур. Для этого нужны дополнительные исследования и более совершенные инструменты. Работа дает инструмент для планирования и максимального повышения шансов на успех, хотя остаются ограничения: нужны точные данные о форме астероида со всех сторон, а времени на их получение может не хватить.
Ранее астрономы обнаружили крупнейший сверхбыстрый астероид.