Naujas požiūris į apsaugą nuo asteroidų: branduoliniai sprogimai kosmose

Mokslininkai įrodė, kad branduolinis sprogimas gali pakeisti pavojingo asteroido kursą

Amerikos mokslininkai imitavo bandymą pakeisti pavojingo asteroido trajektoriją detonuojant branduolinį užtaisą. Paaiškėjo, kad sprogimo rentgeno spinduliuotė iš tiesų gali paveikti daugumą potencialiai pavojingų asteroidų, teigiama žurnale „Nature Physics“ paskelbtame tyrime.^[1]

Naujausi radioizotopų tyrimai parodė, kad asteroido „Čiksulubo“, kuris nužudė neskraidančius dinozaurus, poveikis sukėlė visuotinį atšilimą, kuris truko apie 100 tūkstančių metų. Daugiau nei 1600 žmonių buvo sužeisti dėl Čeliabinsko meteorito smūgio 2013 m. Didelės kometos ar asteroido poveikį, jei jų trajektorijos yra arti Žemės, mokslininkai laiko viena iš realių grėsmių, galinčių sunaikinti dabartinę civilizaciją.^[2]

Neseniai atliktas DART kosminis eksperimentas parodė, kad potencialiai pavojingų asteroidų trajektorijas galima nukreipti kinetiniu smūgiu. Tačiau šio metodo trūkumas yra didelės misijos išlaidos, reikšmingas jos paruošimo laikas ir mažas efektyvumas atstumiant didelės masės asteroidus.

Vienas iš perspektyviausių tokios grėsmės pašalinimo būdų yra intensyvus asteroido paviršiaus kaitinimas rentgeno spinduliais, kai netoliese sprogsta branduolinis krūvis. Šildoma medžiaga intensyviai išgaruos, sukurdama jėgą, nukreiptą priešinga sprogimui kryptimi.

Sėkmingas pirmasis eksperimentas

Natano Mūro (Nathan Moore) vadovaujami mokslininkai sugebėjo išbandyti šio metodo efektyvumą Žemės sąlygomis, naudodami Z aparatą - šiuo metu didžiausią pasaulyje impulsinių rentgeno spindulių šaltinį, priklausantį „Sandia National Laboratories“ (JAV).

Eksperimentinėje sąrankoje mokslininkai stebėjo dviejų 12 mm mėginių, pagamintų iš kvarco ir silicio, suspenduotų vakuume ant specialių metalinių žiedų, elgesį, veikiant trumpiems, bet galingiems (1,5 megadžaulio) rentgeno impulsams.

Kelių eksperimentų, kurių metu buvo skirtinga naudojamo impulso trukmė, metu mokslininkai stebėjo medžiagos išgaravimą nuo mėginių, kuris sukūrė trumpalaikį slėgį iki 10 gigapaskalių, o plazmos, skrendančios iš paviršiaus, greitis siekė 23 km/s.

Tada mokslininkai panaudojo rezultatus ir atliko skaitmenines simuliacijas, kad išsiaiškintų, kokį poveikį branduolinis sprogimas turėtų tikram dideliam asteroidui.

„Mūsų eksperimentas pademonstravo sumažintą asteroido atspindėjimo scenarijaus versiją, naudojant branduolinio sprogimo rentgeno spindulius per atstumą. Norėdami parodyti, kad šis metodas tinka planetų gynybai, iliustravome, kaip galima keisti eksperimentų rezultatus, kad būtų galima prognozuoti maksimalų sferinio asteroido skersmenį“, – sakoma tyrime.

Darant prielaidą, kad branduolinio krūvio rentgeno spinduliuotė yra viena megatona, mokslininkai apskaičiavo, kad jo detonacija gali veiksmingai pakeisti iki 4 kilometrų skersmens asteroidų trajektoriją. Šis rodiklis apima labiausiai žinomus ir potencialiai pavojingus netoli Žemės pasirodančius dangaus kūnus.

Kas tie, paslaptingieji asteroidai?

Asteròidai (gr. asteroeidēs – žvaigždiškas), mãžosios planètos, maži (iki 1000 km skersmens) Saulės sistemos kūnai, skriejantys elipsinėmis orbitomis (orbitų elementų vidutinės reikšmės – ekscentricitetas apie 0,15, orbitos plokštumos posvyris apie 10°) aplink Saulę arčiau negu Neptūnas. Asteroidų sukimosi apie savo ašį būdingi periodai 4–20 h. Yra sferoido, pailgos ar netaisyklingos formos; paviršius kietas, nusėtas smūginiais krateriais. Asteroidai neturi atmosferos. Suminė žinomų asteroidų masė sudaro apie 5 proc. Mėnulio masės. Pirmasis ir pats didžiausias asteroidas Cerera (skersmuo apie 950 km, masė apie 30 proc. visų asteroidų masės) atrastas 1801. Kiti didesni asteroidai Paladė, Vesta, Higiėja, Davida.^[3]

Atrasta apie 30 asteroidų, kurių skersmuo didesnis kaip 200 km, ir apie 250 asteroidų, kurių skersmuo didesnis kaip 100 km. Suminė pastarųjų masė sudaro apie 90 proc. visų atrastų asteroidų masės. Manoma, kad didieji asteroidai susiformavo panašiai kaip ir planetos susiliejus planetesimalėms, o mažieji dažniausiai yra per pačių asteroidų susidūrimą atsiradusios skeveldros. Pagal orbitų elementus (didįjį pusašį, ekscentricitetą, orbitos plokštumos posvyrį) asteroidai skirstomi į šeimas (1918 suskirstė K. Hirajama). Manoma, kad šeimas sudaro to paties asteroido gabalai, atsiradę po susidūrimų. Pagal atstumą nuo Saulės perihelyje ir afelyje asteroidai skirstomi į grupes: yra Apolono, Amūro, Atono, trojėnų, Kentaurų ir kitos. Pagal atspindėtos Saulės šviesos energijos kiekį ir spektrą skiriami anglingi (C tipas, tamsūs – albedas 0,02–0,07; sudaro 75 proc. asteroidų), silikatingi (S tipas, albedas 0,08–0,22; 15 proc.), metalingi (M tipas, albedas 0,10–0,18; apie 5 proc.) asteroidai. Didžiausias asteroidų albedas viršija 0,5. Daugiausia asteroidų (90–95 proc.) randama vadinamame asteroidų žiede tarp Marso ir Jupiterio (pav.). Jų atstumai nuo Saulės 2,1–3,3 au, orbitiniai periodai 3–6 metai. Asteroidai žiede išsidėstę netolygiai, yra keletas Kirkvudo spragų, atrastų 1867; didžiausios – 2,06, 2,50, 2,82, 3,28 au atstumu nuo Saulės. Asteroidų, turinčių tokius didžiuosius orbitos pusašius, orbitiniai periodai sudaro 1/4, 1/3, 2/5 ir 1/2 Jupiterio periodo. Asteroidų žiede įvairių tipų asteroidai pasiskirstę skirtingai: vidinėje žiedo dalyje apie 60 proc. sudaro S ir 10 proc. C, išorinėje – apie 80 proc. C ir apie 15 proc. S asteroidai. M tipo asteroidai telkiasi vidurinėje asteroidų žiedo dalyje. Manoma, kad asteroidų žiedo vietoje dėl stiprios Jupiterio gravitacinės traukos nesusiformavo planeta. Asteroidų, nepriklausančių žiedui, orbitos labai įvairios, vieni jų (Ikaras) prie Saulės priartėja arčiau negu Merkurijus, kiti (Chironas) nutolsta iki Urano orbitos. Keletą asteroidų, pvz., Gasprą, Idą, Matildą, Erotą, iš arti nufotografavo ir tyrė erdvėlaiviai. Asteroidams vardai ir eilės numeriai suteikiami tik patikimai nustačius orbitos elementus (vardą suteikia atradėjas). Jau žinoma per 15 000 asteroidų, tariama, kad tai tik apie 1 proc. objektų (didesnio kaip 1 km skersmens), esančių Saulės sistemoje. Atrasta per 400 objektų (pirmasis 1992), skriejančių Kuiperio juostoje už Neptūno orbitos (didžiausias 2001 KX76, skersmuo didesnis kaip 1200 km). Spėjama, kad ten skriejančių mažųjų Saulės sistemos kūnų suminė masė daug didesnė negu sudarančių asteroidų žiedą. Lietuviški asteroidų vardai – Čiurlionis, Litva, Vilnius. Manoma, kad prieš 65 mln. m. į Žemę nukritęs apie 10 km skersmens asteroidas lėmė daugelio gyvūnų rūšių išnykimą ir kad didesnio kaip dviejų kilometrų skersmens asteroido susidūrimas su Žeme grėstų žmonijos išlikimui.