Ученые из Московского физико-технического института, Института космических исследований, Российского федерального ядерного центра ВНИИЭФ и Троицкого института инновационных и термоядерных исследований разработали способ моделировать ядерное воздействие на крупные астероиды. Результаты исследования опубликованы в Журнале экспериментальной и теоретической физики. В новом способе моделирования используются небольшие макеты астероидов и импульсные лазерные установки.
Астероиды, космические тела, способные достигать колоссальных размеров, представляют потенциальную угрозу для Земли. Падение такого объекта диаметром 900 километров, например, может уничтожить всю жизнь на планете. В качестве одного из способов борьбы с опасными астероидами ученые рассматривают мощные ядерные взрывы, которые могли бы разрушать космические объекты на небольшие и не представляющие опасности объекты. Использование ядерного оружия против астероидов носит пока теоретический характер, поскольку натурные испытания не проводились.
В новой работе исследователи изучили состав каменного метеорита «Челябинск», в феврале 2013 года упавшего недалеко от озера Чебаркуль в Челябинской области. Он представляет собой типичный хондрит, самый распространенный тип астероидов с общим содержанием железа до 22 процентов. При исследовании выяснилось, что «Челябинск» на 40 процентов состоит из диоксида кремния, на 26 процентов — из оксида магния, 18 процентов — оксида железа, 6 процентов — сульфида железа и 10 процентов других веществ. Плотность метеорита составляет 3,3 грамма на кубический сантиметр.
Исследователи предложили использовать те же вещества, из которых состоят хондриты, для изготовления миниатюрных макетов астероидов. Измельченные в порошок вещества проходили двукратное прессование, а затем температурное спекание в вакууме. В целом ученые смогли создать несколько макетов астероидов разных форм, по своим характеристикам соответствующих хондритам — химическому составу, плотности, пористости и прочности.
Эксперимент по разрушению «астероидов» проводился в вакуумных камерах с помощью лазерных установок «Искра-5», «Луч» и «Сатурн». Лазерное излучение сперва усиливалось до расчетной мощности, а затем уже наводилось на макет метеорита, повторяющий настоящий астероид и своей формой. В частности, диаметр макета, имитирующего 200-метровый астероид, составил десять миллиметров. На него воздействовали лазерным импульсом с энергией 500 джоулей. Этот эксперимент позволил смоделировать воздействие на полноразмерный астероид ядерного взрыва мощностью шесть мегатонн.
В целом, во время экспериментов продолжительность воздействия лазерным излучением на макеты составляло от 0,5 до 30 наносекунд. Исследователи также моделировали воздействие на астероид нескольких последовательных ядерных взрывов небольшой мощности и пришли к выводу, что они не дают преимущества по сравнению с однократным мощным взрывом. В ближайшее время ученые намерены продолжить исследование, включив в него макеты каменно-ледяных и железноникелевых астероидов. Также планируется оценить влияние углублений в астероидах на эффективность их разрушения.
В июле прошлого года физики из проекта по оценке угрозы от астероидов смоделировали распад астероида «Челябинск». Анимация, выполненная с помощью суперкомпьютерных вычислений, показывает в том числе поведение астероида после полного расплавления и распространение ударных волн. Основная цель подобных моделей — оценка возможного вреда от падения метеорита, которая поможет принимать более взвешенные решения о защите людей.
Василий Сычёв