V nasprotju z gladkimi kroglami, ki jih pogosto uporabljajo v računalniških simulacijah, imajo resnični asteroidi nepravilne oblike in neravne površine. Te lahko bistveno vplivajo na njihovo gibanje ob izpostavljenosti intenzivnemu sevanju.
Raziskava, objavljena v znanstveni reviji Icarus, je pokazala, da lahko že sprememba smeri rentgenskega sevanja povzroči zelo različne rezultate. V eni od simulacij se je hitrost asteroida ob obsevanju iz ene smeri spremenila za 3,9 milimetra na sekundo, iz druge pa le za 0,8 milimetra na sekundo. To pomeni skoraj petkratno razliko v hitrosti odklona.
»Pričakovali smo, da bo smer zadetka pomembna. Presenetilo pa nas je, kako zelo,« je povedal fizik Nathan Moore iz nacionalnih laboratorijev Sandia, ki je vodil raziskavo. Še izrazitejše bi lahko bile spremembe vrtenja asteroida. Pri drugem simuliranem telesu se je sprememba hitrosti vrtenja glede na smer rentgenskega sevanja razlikovala kar za faktor 17. Ugotovitve kažejo, da bi bilo za zaščito Zemlje pred morebitnim trkom ključno dobro poznati obliko asteroida in skrbno izbrati mesto, kamor bi usmerili jedrski izbruh.
Novi model je več kot 1600-krat hitrejši
Moore in njegovi sodelavci so razvili nov računalniški model, ki omogoča natančnejše simuliranje odklona asteroidov. Prejšnji modeli so imeli pomembno omejitev: raziskovalci so morali izbirati med prikazom kompleksne oblike asteroida in podrobnim izračunavanjem fizikalnih sil, ki vplivajo nanj. Združitev obeh pristopov bi zahtevala preveč računalniške zmogljivosti.
Novi sistem omogoča preučevanje asteroidov z realističnimi oblikami, hkrati pa ohranja natančnost izračunov njihovega odziva na rentgenski izbruh. »Naš novi algoritem je več kot 1600-krat hitrejši, kar je bilo ključno za ta preboj. Stari modeli so bili za računalnike prevelik zalogaj,« je pojasnil Moore.
Zamisel se je razvila po predhodnem poskusu z napravo Z Machine v laboratorijih Sandia, pri katerem so prvič dokazali, da lahko rentgenski žarki odklonijo majhen košček asteroidnega materiala. Naslednji izziv je bil ugotoviti, kako bi enak proces vplival na celoten asteroid.
Raziskovalci so rešitev našli z združitvijo dveh naprednih simulacijskih sistemov, ki so ju v laboratorijih Sandia uporabljali za preučevanje različnih fizikalnih pojavov. Tako lahko zdaj modelirajo tudi asteroide z grebeni, vdolbinami in drugimi nepravilnostmi, namesto da bi jih obravnavali kot krogle.
Asteroida ne smejo razbiti na več nevarnih kosov
Novi model omogoča rekonstrukcijo asteroida na podlagi tridimenzionalnih posnetkov, pridobljenih med preleti vesoljskih plovil. Raziskovalci lahko nato spreminjajo moč jedrskega izbruha, razdaljo od asteroida in smer prihajajočega sevanja.
Program izračuna, koliko materiala bi izhlapelo na različnih delih njegove površine, ter oceni nastali potisk, spremembe v vrtenju in obseg poškodb. Cilj bi bil spremeniti tirnico asteroida, ne da bi ga razbili na več manjših delov, ki bi še vedno lahko ogrožali Zemljo.
Vendar model še ne more napovedati vseh posledic jedrske eksplozije. »Trenutno upošteva le razpad kamnin na površini. Razpada celotnega telesa asteroida še ne moremo natančno napovedati,« je opozoril Moore.
Za nadaljnji razvoj bodo potrebne dodatne raziskave in zmogljivejša računalniška orodja, saj lahko rentgenski izbruh sproži številne medsebojno povezane fizikalne procese.
Pravilna smer bi lahko bila odločilna
Nove ugotovitve bi lahko pomagale pri načrtovanju prihodnjih misij planetarne obrambe. Če bi znanstveniki poznali obliko nevarnega asteroida, bi lahko z modelom izračunali potrebno moč eksplozije, razdaljo in najprimernejšo smer sevanja.
Toda izvedba takšne misije bi bila zelo zahtevna. Za natančne izračune bi morali poznati obliko asteroida z vseh strani, za kar ob morebitnem odkritju telesa na poti proti Zemlji morda ne bi bilo dovolj časa. Prav tako bi bilo treba jedrsko napravo dostaviti na natančno določeno mesto glede na asteroid, ki se premika skozi vesolje.
Kljub temu raziskava zmanjšuje negotovost glede ene od možnih metod obrambe pred asteroidi. Kot poudarja Moore, lahko pravilna izbira smeri izbruha bistveno poveča možnosti za uspešen odklon.
