Symulowano obronę przed planetoidami, z użyciem broni jądrowej

Co jakiś czas na Ziemię spadają meteoryty. Jeden spadł w Polsce nawet w 2026 roku; udało się go odnaleźć krótko po upadku w województwie łódzkim. Na powierzchni naszej planety są też kratery świadczące o tym, że w Ziemię uderzały już ciała o wiele większe niż mały kamień z nieba: o rozmiarach dziesiątków czy setek metrów, a nawet jeszcze większe.

Naukowcy i inżynierowie nieustannie śledzą niebo, badając orbity kosmicznych ciał, są też analizowane sposoby na obronę naszej planety, gdyby w przyszłości niebezpieczna planetoida znalazła się na kursie kolizyjnym. Ogólnie zakres tych działań określa się mianem obrony planetarnej.

Dwa podstawowe przypadki obrony obejmują niewielką zmianę trajektorii. Jeden prowadzi do tego, aby taki obiekt minął Ziemię, drugi zakłada rozbicie go na mniejsze fragmenty.

Pierwszy z wariantów przetestowano w ramach amerykańskiej misji sondy DART, gdy sonda celowo uderzyła w księżyc jednej z planetoid, a potem obserwowano, jak to wpłynęło na jego ruch. Dodatkowo europejska sonda Hera ma zbadać efekty tego działania z bliska.

Jednak w przypadku większych obiektów kinetyczne uderzenie może być niewystarczające. Wiadomo natomiast, że broń jądrowa jest w stanie dostarczyć znacznie więcej energii niż kinetyczny impaktor w postaci niewielkiej sondy.

I właśnie tę kwestię przeanalizowano w publikacji, która ukazała się w „The Planetarny Science Journal”. Sprawdzono, w jaki sposób planetoida zareaguje, gdyby zdetonować ładunek jądrowy w pobliżu powierzchni, gdy promieniowanie X spowoduje gwałtowne ogrzanie i wyparowanie powierzchni obiektu.

Najpierw porównano ponad 1500 jednowymiarowych symulacji Spheral z wynikami symulacji Ares (zaawansowany kod hydrodynamiki radiacyjnej). Oba kody wykazały bardzo zbliżone wyniki, co potwierdziło, że kodu Spheral można używać do bardziej skomplikowanych symulacji trójwymiarowych. Następnie sprawdzono trzy scenariusze dla planetoidy o nieregularnym kształcie i rozmiarach blisko 160 metrów, zmieniając odległość detonacji ładunku jądrowego i założenia o tym, na ile łatwo materiał planetoidy ulega pęknięciom.

W najdłużej trwającej symulacji aż 98 procent materiału planetoidy uległo pełnemu uszkodzeniu. Z tego 97 procent poruszało się szybciej niż prędkość ucieczki z planetoidy, z materią poruszającą się w przeciwnych kierunkach, co jest dodatkową sugestią, że ciało się rozpadło.

Wyniki wskazują też, jak istotne jest miejsce detonacji. Na przykład w przypadku detonacji dalej od powierzchni, planetoida otrzymała łącznie mniej energii, ale uszkodzenia były rozleglejsze, ponieważ energia rozłożyła się na większym obszarze. Nie oznacza to, że w każdym przypadku odleglejsza detonacja będzie skuteczniejsza – zależy to od własności planetoidy, w tym jej kształtu, a także od celu detonacji: zniszczenie obiektu czy zmiana jego trajektorii.

Obliczenia są bardzo wymagające. Najdłuższa symulacja używała 1680 procesorów przez 59 dni, ale objęty czas wynosi zaledwie 145 milisekund od wybuchu. Jeśli chcemy poznać rozmiary i trajektorie powstałych odłamków, potrzeba sprawdzić znacznie dłuższy okres. Zdaniem naukowców trzeba sprawdzić, czy odłamki nie będą większe niż 10 metrów oraz czy się rozproszą, a nie ulegną ponownej akumulacji.

Pierwszym autorem publikacji w „The Planetary Science Journal” jest Isaiah Santistevan z Lawrence Livermore National Laboratory w USA. (PAP)

cza/ zan/

foto CharlVera / pixabay.com