北京時(shí)間 4 月 21 日消息，目前，美國勞倫斯?利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）和空軍技術(shù)學(xué)院（AFIT）合作開展了一項(xiàng)研究，致力于研究核裝置爆炸產(chǎn)生的中子能量如何對小行星進(jìn)行軌道偏轉(zhuǎn)。
科學(xué)家對比分析了兩種不同的中子能量來源（裂變中子核聚變中子）造成的小行星偏轉(zhuǎn)，將這兩種中子能量來源并行比較，研究目的是了解核爆炸釋放哪些中子能量更有利于小行星偏轉(zhuǎn)，并揭曉其中的原因，為優(yōu)化小行星偏轉(zhuǎn)效果奠定基礎(chǔ)。
這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《美國宇航學(xué)報(bào)》期刊上，由蘭辛?霍蘭負(fù)責(zé)，這是他在 AFIT 學(xué)院就讀核工程研究生期間與 LLNL 實(shí)驗(yàn)室合作的行星防御和武器輸出項(xiàng)目的一部分，霍蘭說：“研究小組聚焦于核爆炸產(chǎn)生的中子輻射，因?yàn)橹凶颖?X 射線更具有穿透力，這意味著中子產(chǎn)生的熱量可能會(huì)加熱小行星表面更多的物質(zhì)，因此，與 X 射線產(chǎn)生的熱量相比，中子產(chǎn)生的熱量更能有效地使小行星偏離運(yùn)行軌道。”
不同能量的中子可以通過不同的交互機(jī)制與相同物質(zhì)發(fā)生相互作用，通過改變沉積能量的分布和強(qiáng)度，由此導(dǎo)致小行星軌道也產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)影響。
研究表明，能量沉積剖面分析映射出小行星曲面之下空間位置能量沉積的多樣化分布，這在兩種中子能量之間可能有很大的差異，當(dāng)沉積的能量在小行星上分布不同時(shí)，意味著熔化 / 蒸發(fā)的吹離碎片的數(shù)量和速度會(huì)發(fā)生變化，這將決定小行星最終的速度變化。
毀滅潛在威脅的小行星
在地球軌道上潛在著許多危險(xiǎn)小行星，它們會(huì)闖入地球軌道，甚至進(jìn)入地球大氣層，發(fā)生災(zāi)難性的碰撞事件，霍蘭指出，毀滅這些潛在威脅的小行星有兩個(gè)基本方案：炸碎或者偏轉(zhuǎn)，炸碎是一種將高能量傳遞給小行星的方法，它將被粉碎成許多極速運(yùn)動(dòng)的碎片，之前研究顯示當(dāng)小行星被炸碎后超過 99.5% 的碎片會(huì)與地球擦肩而過，該方案潛在一定風(fēng)險(xiǎn)，大量小行星碎片可能進(jìn)入地球大氣層，因此如果當(dāng)小行星撞擊地球的準(zhǔn)備時(shí)間較短或者該小行星相對較小，我們可以考慮炸碎它。
他說：“偏轉(zhuǎn)小行星軌道是一種較溫和的方法，它包括給予小行星較少的能量，保持小行星的完整性，并以稍微改變的速度將其推到偏轉(zhuǎn)軌道上。隨著時(shí)間的推移，在小行星撞擊地球之前的許多年里，即使是微小的速度變化也會(huì)增加它偏離地球的程度，如果我們有充足的時(shí)間預(yù)判某顆小行星若干年會(huì)碰撞地球，可以采取偏轉(zhuǎn)小行星軌道的方法，它通常被認(rèn)為是更安全、更‘優(yōu)雅’的選擇。這就是為什么我們當(dāng)前聚焦研究如何使小行星偏轉(zhuǎn)軌道的原因?！?/p>
將能量沉積與小行星反應(yīng)聯(lián)系起來
這項(xiàng)工作分兩個(gè)主要階段進(jìn)行，包括：中子能量沉積和小行星偏轉(zhuǎn)響應(yīng)，對于能量沉積階段，美國洛斯?阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的蒙特卡羅 N 粒子（MCNP）輻射傳輸代碼模擬了所有不同案例研究，MCNP 模擬了一次中子對峙爆炸，輻射朝向一顆 300 米直徑的氧化硅成分為主的球形小行星，小行星被數(shù)百個(gè)同心球體和封閉圓錐體分割成數(shù)十萬個(gè)小單位，然后研究人員對每個(gè)小單位的能量沉積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)跟蹤，從而生成整個(gè)小行星的能量沉積剖面或者能量空間分布。
對于小行星偏轉(zhuǎn)階段，用 LLNL 實(shí)驗(yàn)室的 2D 和 3D 任意拉格朗日 - 歐拉（ALE3D）流體動(dòng)力學(xué)代碼模擬小行星成分對能量沉積產(chǎn)生的響應(yīng)，MCNP 生成的能量沉積剖面被導(dǎo)入并映射到 ALE3D 小行星上，以便于初始化模擬。獲得中子產(chǎn)額和中子能量的不同配置下的偏轉(zhuǎn)速度變化，可以顯化中子能量對小行星偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響。
偏轉(zhuǎn)小行星的小一步將決定地球命運(yùn)
霍蘭說：“這項(xiàng)最新研究是采用核裝置偏轉(zhuǎn)小行星模擬實(shí)驗(yàn)的一小步，我們的最終目標(biāo)是確定最佳的中子能譜，即中子能量輸出的擴(kuò)散狀況，以最理想的方式儲(chǔ)存它們的能量，從而最大化地影響小行星運(yùn)行速度或者發(fā)生偏轉(zhuǎn)。該研究報(bào)告揭示了特定中子能量輸出可以影響小行星的偏轉(zhuǎn)性能，以及為什么會(huì)發(fā)生這種情況，作為邁向更大目標(biāo)的 墊腳石?！?/p>
他還指出，能量沉積數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性非常重要，如果能量沉積輸入不正確，我們就不應(yīng)該對小行星偏轉(zhuǎn)輸出抱有太大信心，我們現(xiàn)在知道能量沉積剖面對于偏轉(zhuǎn)大型小行星而言意義重大，如果未來人類執(zhí)行某項(xiàng)太空任務(wù)，用于減緩一顆大型小行星碰撞地球的威脅，應(yīng)該考慮能量沉積的空間剖面分析，從而正確模擬預(yù)期的小行星速度變化。
另一方面，能量耦合效率一直是科學(xué)家需要考慮的重要因素，即使是針對較小的小行星，霍蘭說：“我們發(fā)現(xiàn)能量沉積量是最能預(yù)測小行星整體偏轉(zhuǎn)的因素，對最終速度變化的影響比空間分布的影響更大。為了規(guī)劃小行星偏轉(zhuǎn)任務(wù)，有必要考慮這些能量參數(shù)，以便進(jìn)行正確的模擬和預(yù)測。”
最重要的是，我們要進(jìn)一步研究和了解所有小行星偏移技術(shù)，以便最大限度地利用當(dāng)前科技力量，在某些情況下，使用核裝置使小行星偏轉(zhuǎn)比非核裝置更具優(yōu)勢，事實(shí)上，如果小行星碰撞預(yù)警時(shí)間很短，或者發(fā)生碰撞事件的小行星體積很大，核爆炸可能是我們唯一可行的偏轉(zhuǎn)和毀滅小行星選擇。
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。