- 研究人员开发三维模拟检视核装置偏转小行星的可能性。
- 核缓解被视为对大型小行星的紧急选项。
- 模拟显示小行星对核缓解的反应提供详细图景。
- Spheral 模拟有助于理解材料损伤和运动的影响。
美国的研究人员正在开发三维模拟，以检视核装置如何用来偏转或潜在地干扰威胁地球的小行星。来自洛伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的团队使用 Spheral 模拟代码，更准确地模拟小行星在核装置爆炸近其表面时，由于 X 光迅速加热和气化材料而可能作出的反应。在验证该方法与已建立的小行星偏转模型后，研究人员利用 Spheral 研究了三种复杂的干扰情境。
有害小行星的撞击可以潜在地被预防。团队透露，与许多自然灾害不同，只要及早检测到小行星，就有可能预防有害小行星的撞击。一种方法是偏转，通过施加微小的速度变化，使小行星偏离地球，同时大体保持完整。另一种方法是干扰，故意将小行星碎片化并分散，使得没有剩余的部分对地球构成重大威胁。美国国家航空暨太空总署（NASA）的双小行星重定向测试（DART）在 2022 年通过故意撞击小行星月球 Dimorphos 展示了一种动能撞击的偏转方法。
核缓解作为紧急选项
根据新闻稿，核缓解代表了一种替代的紧急选项，特别是对于较大型的物体或警告时间较短的情境，因为相较于宇宙飞船撞击所带来的动能，可以向小行星提供更多的能量。两个模拟显示出强烈的干扰迹象，突显了高保真三维建模如何帮助研究人员更好地理解小行星对核缓解尝试的反应。研究领导者以赛亚·圣蒂斯特凡（Isaiah Santistevan）表示：“这些模拟为我们提供了更详细的小行星可能对核缓解尝试的反应图景。”
圣蒂斯特凡指出：“能够在三维中模拟损伤、断裂和材料运动是改善我们评估行星防御选项能力的重要一步。”研究人员透露，为了测试这种方法，他们比较了超过 1,500 次一维 Spheral 模拟与 LLNL 已建立的 Ares 模拟代码中的小行星偏转结果。计算显示两种代码之间的紧密一致性，让研究人员有信心将 Spheral 用于更复杂的三维干扰模拟。
模拟结果显示小行星损伤
圣蒂斯特凡透露，Spheral 特别适合用于模拟涉及材料损伤、断裂和碎片化的问题。研究人员接着模拟了三种干扰情境，涉及一颗大约 160 米的非规则形状小行星，变化假设的核爆炸距离以及小行星材料的断裂难易程度。在运行时间最长的模拟中，大约 98% 的小行星材料完全受损，意味着其保持完整的能力严重丧失。模拟还显示大约 97% 的材料移动速度超过小行星的逃逸速度，且大多数材料向相反方向移动，进一步表明该物体正在分裂。
圣蒂斯特凡表示：“令人鼓舞的是，我们看到小行星承受了广泛的损伤，同时材料的运动速度也足以逃脱其引力。”他补充道：“这些都是小行星正在进行干扰的重要指标，而三维模拟让我们能够更详细地检查这一过程。”
三维模拟对小行星防御的重要性
小行星撞击地球的威胁一直是科学界关注的焦点。随着技术的进步，研究人员利用三维模拟来深入了解核装置对小行星的影响，这对于制定有效的防御策略至关重要。通过模拟，研究人员能够更准确地预测小行星在核爆炸下的行为，这不仅能提升对小行星的理解，还能帮助决策者在面对潜在威胁时做出更明智的选择。