Symulacje: detonacja w tunelu skuteczniej odwraca asteroidę

Chińscy naukowcy z Beijing Institute of Technology, China Academy of Launch Vehicle Technology i China Academy of Engineering Physics opublikowali symulacje porównujące detonację jądrową na powierzchni asteroidy z detonacją wewnątrz wywierconego tunelu.

W modelach przyjęto użycie głowicy o mocy 23 megaton dla asteroid o średnicy do około 300 metrów. Wyniki wskazują, że detonacja w tunelu może wygenerować zmianę trajektorii trzy- do sześciokrotnie większą niż eksplozja powierzchniowa.

Autorzy wyjaśniają fizyczne podstawy różnicy skuteczności. W próżni około 80 proc. energii ładunku przekształca się w promieniowanie termiczne i rentgenowskie oraz w wyrzut materii; brak otaczającego gazu uniemożliwia powstanie klasycznej fali uderzeniowej. Przekaz pędu następuje głównie przez ablację powierzchni wywołaną promieniowaniem i wyrzut odłamków. Umieszczenie ładunku wewnątrz bryły poprawia sprzężenie energii z materiałem i zwiększa impulsy przekazywane asteroidzie.

Symulacje określają też efekty zależne od wielkości ciała. Dla asteroid rzędu stu metrów wybuch głębinowy może doprowadzić do znacznego rozdrobnienia lub „atomizacji” materiału. Dla obiektów bliższych 300 metrów model przewiduje możliwość osiągnięcia wymaganej defleksji, o ile dostępny będzie odpowiedni czas do przewidywanego zderzenia — od kilku miesięcy do kilkunastu, a w niektórych konfiguracjach nawet do dwudziestu lat.

Badacze porównali nuklearną opcję z innymi metodami obrony planetarnej. Model kinetycznego uderzenia i koncepcje długotrwałego oddziaływania grawitacyjnego działają efektywnie wobec mniejszych obiektów i przy dłuższym wyprzedzeniu, ale ich zdolność do szybkiej zmiany trajektorii dużych asteroid jest ograniczona.

Niezależne badania z Lawrence Livermore National Laboratory rozważają alternatywę polegającą na detonacji nad powierzchnią, na wysokości około 1–2 kilometrów. W tym scenariuszu promieniowanie rentgenowskie odparowuje cienką warstwę materii, tworząc odrzutową siłę napędową bez rozrywania ciała. Modele tej grupy wskazują, że ładunek o mocy rzędu megatony, zdetonowany na odpowiedniej wysokości, może zmienić kurs dużej asteroidy przy mniejszym ryzyku powstania strumienia niekontrolowanych fragmentów.

Autorzy chińskich symulacji wskazują także praktyczne ograniczenia proponowanego rozwiązania. Wiercenie tunelu i umieszczenie ładunku w ciele poruszającym się z prędkością kilku do kilkunastu kilometrów na sekundę oraz ryzyko niezamierzonej fragmentacji przy detonacji powierzchniowej stanowią poważne wyzwania techniczne i operacyjne.

Analizy powstały w ramach strategii obrony planetarnej realizowanej w Chinach. W raporcie zaznaczono, że rozważane scenariusze mają charakter teoretyczny i wymagają dalszych badań, dodatkowych symulacji oraz testów technologicznych. Skuteczność ewentualnej misji obronnej zależeć będzie od czasu wykrycia zagrożenia, zastosowanych technologii i możliwości szybkiego ich użycia.