Успех миссии по отклонению астероида с помощью ядерного взрыва во многом зависит от его формы и того, в какую именно точку на поверхности придётся удар. Новое исследование показывает, что эффективность воздействия может различаться почти в пять раз в зависимости от рельефа небесного тела.
Физики из Сандийских национальных лабораторий в США разработали компьютерную модель, которая имитирует отклонение астероида под действием рентгеновского излучения от ядерного взрыва. Излучение мгновенно нагревает и испаряет вещество с поверхности, создавая реактивную тягу, которая меняет траекторию астероида. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Icarus.
В ходе моделирования выяснилось, что при облучении одного и того же астероида с разных сторон его скорость менялась по-разному. В одном случае она увеличилась на 3,9 мм/с, а в другом – лишь на 0,8 мм/с. Ещё более существенным оказалось влияние на скорость вращения астероида: в зависимости от направления взрывной волны она менялась в 17 раз.
Прежние модели не позволяли одновременно учесть сложную, неровную форму реальных астероидов и с высокой точностью рассчитать физические процессы. Учёным приходилось либо упрощать астероид до идеальной сферы, либо жертвовать детализацией расчётов. Новая система, которая работает в 1600 раз быстрее, решила эту проблему.
Исследователи объединили два разных программных комплекса. Один из них, ALEGRA, обычно используют для моделирования высокоэнергетических процессов, а другой, SPARTA, – для расчёта слабых и медленных воздействий, например, давления солнечного ветра на спутник. Это позволило с высокой точностью имитировать реакцию астероидов произвольной формы на мощный поток рентгеновских лучей.
Модель использует трёхмерные снимки реальных астероидов, полученные космическими аппаратами. Она рассчитывает, какой объём породы испарится с поверхности, как изменится траектория и вращение объекта и какой ущерб будет нанесён его поверхности. Главная задача планетарной защиты – отклонить астероид, не разрушив его на множество более мелких и не менее опасных осколков. Текущая версия программы пока не может точно предсказать, расколется ли астероид полностью, – она оценивает только разрушение поверхностных пород.
Авторы работы отмечают, что их выводы указывают на критическую важность точного прицеливания. Хотя на практике реализация такой миссии столкнётся с трудностями – необходимостью быстро получить детальные карты астероида и с ювелирной точностью доставить к нему ядерное устройство, – новая модель значительно снижает неопределённость и помогает выбрать оптимальную стратегию.
