Исследователи планетарной обороны в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) продолжают подтверждать свою способность точного моделирования отклонения земного астероида в исследовании, которое будет опубликовано в апрельском выпуске журнала Американского геофизического союза Earth and Space Science.
Исследование, проведенное физиком LLNL Тане Ремингтоном, также выявило уязвимости в параметрах плана, которые могут помочь исследователям, работающим над разработкой плана моделирования для миссии по испытанию перенаправления с двойным астероидом (DART) в 2021 году, которая станет первой в истории миссией по отклонению астероида кинетическим воздействием.
Астероиды могут воздействовать на Землю и наносить ущерб в локальном и глобальном масштабе. Человечество способно отклонять или разрушать потенциально опасный объект. Однако из-за ограниченной способности проводить эксперименты непосредственно на астероидах понимание того, как несколько переменных могут повлиять на попытку кинетического отклонения, основывается на крупномасштабном гидродинамическом моделировании, тщательно проверенном на соответствующих лабораторных экспериментах.
«Мы готовимся к чему-то, что имеет очень низкую вероятность того, что это произойдет, но последствия могут быть плачевными, если это произойдет, конечно», - сказал Ремингтон. «Время станет врагом, если мы когда-нибудь увидим, что что-то движется к нам. У нас может быть ограниченное количество времени, чтобы отклонить его, и мы хотим быть уверены, что знаем, как предотвратить катастрофу. В этом вся суть этой работы».
В этом исследовании проверялась точность кодов путем сравнения результатов моделирования с данными лабораторного эксперимента 1991 года, проведенного в Киотском университете, где сверхскоростной снаряд воздействовал на цель из базальтовой сферы.
Ремингтон использовал адаптивный гидродинамический код сглаженных частиц, названный Spheral, для получения результатов моделирования, которые очень похожи на экспериментальные результаты. Моделирование также помогло исследователям определить, какие модели и параметры материала наиболее важны для точного моделирования сценариев столкновения с хрупким скалистым астероидом.
Они обнаружили, что выбор модели прочности и ее параметров оказал существенное влияние на прогнозируемый размер кратера и величину импульса, передаваемого в целевой астероид.
Эти результаты подчеркивают связь между наличием надлежащим образом проверенных кодов и доверием, необходимым для эффективного планирования миссии отклонения. Хотя никакие астероиды не представляют непосредственной угрозы Земле, исследователи LLNL сотрудничают с Национальным управлением ядерной безопасности и НАСА в разработке плана моделирования для миссии DART. Эти результаты помогут команде отточить свой план моделирования для DART.
Космический корабль DART будет запущен в конце июля 2021 года. Целью является двойной (астероиды вращаются вокруг друг друга) околоземный астероид по имени Didymoon, который интенсивно наблюдается с помощью телескопов на Земле для точного измерения его свойств до удара. Космический корабль DART намеренно врезается в меньший лунный луч в двойном астероиде, получившем название Didymoon, в сентябре 2022 года со скоростью примерно 6,6 километров в секунду. Столкновение изменит скорость лунного спутника на его орбите вокруг основного тела на 1 процент, но это изменит период обращения лунного спутника на несколько минут - достаточно, чтобы его можно было наблюдать и измерять с помощью телескопов на Земле.
«Это исследование предполагает, что миссия DART обеспечит меньшую передачу импульса, чем рассчитывалось ранее», - сказал Майк Оуэн, физик LLNL, соавтор статьи и разработчик сферного кода. «Если бы существовал привязанный к Земле астероид, недооценка передачи импульса могла бы означать разницу между успешной миссией отклонения и ударом. Очень важно, чтобы мы получили правильный ответ. Наличие данных реального мира для сравнения - это как ответ на спине книга".