新的核偏转模拟推进行星防御小行星威胁

拓破天峙

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家开发的建模工具显示了一颗小行星被近地天体表面附近引爆的理论核装置分解的过程。信用:玛丽·t·伯基

（）据劳伦斯·利弗莫尔国家实验室：劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员开发了一种建模工具，用于评估核装置的潜在用途，以保护地球免受灾难性的小行星撞击。

这项研究发表在今天的《行星科学杂志》上，介绍了一种模拟小行星表面核装置能量沉积的新方法。这个新工具提高了我们对小行星表面核偏转辐射相互作用的理解，同时为影响小行星内部的冲击波动力学的新研究打开了大门。

这个模型将允许研究人员建立在从美国国家航空航天局最近的双小行星重定向测试(DART)任务中获得的见解基础上，在2022年9月，一个动能撞击器故意撞上一颗小行星，以改变其轨道。然而，由于能够被提升到太空的质量有限，科学家们继续探索核偏转作为动能撞击任务的可行替代方案。

领导这项研究的LLNL物理学家玛丽·伯基说，核装置在任何人类技术中具有最高的单位质量能量密度比，使它们成为减轻小行星威胁的宝贵工具。

“如果我们有足够的预警时间，我们可能会发射一个核装置，将其发送到数百万英里以外的一颗朝向地球的小行星上，”伯基说。“然后，我们将引爆装置，要么让小行星转向，保持完整，但提供一个远离地球的受控推力，要么我们可以破坏小行星，将其破碎成小而快速移动的碎片，也不会错过行星。”



鸣谢:《行星科学杂志》(2023)。DOI: 10.3847/PSJ/ad0838

Burkey说，对核偏转任务有效性的准确预测依赖于复杂的多物理模拟，他解释说，LLNL模拟模型覆盖了广泛的物理因素，这使它们变得复杂和计算要求高。

本文介绍了一个高效而精确的X射线能量沉积函数库，它是使用Kull辐射流体动力学代码开发的。高保真模拟跟踪光子穿透小行星状物质的表面，如岩石，铁和冰，同时考虑到更复杂的过程，如再辐射。该模型还考虑了一系列不同的初始条件，包括不同的孔隙度、源光谱、辐射通量、源持续时间和入射角。这种全面的方法使该模型适用于各种潜在的小行星情况。

LLNL行星防御项目负责人Megan Bruck Syal解释说，如果出现真正的行星防御紧急情况，高保真模拟建模将是关键，可以为决策者提供可操作的风险信息，从而防止小行星撞击，保护重要的基础设施和拯救生命。

“虽然在我们有生之年发生大规模小行星撞击的概率很低，但潜在的后果可能是毁灭性的，”布鲁克·西尔说。

由Burkey领导，LLNL的研究团队包括合著者Robert Managan，Nicholas Gentile，Bruck Syal，Kirsten Howley和Joseph Wasem。