Ядерный заряд может стать последним аргументом человечества, если опасный астероид обнаружат слишком поздно для обычного космического перехвата. Учёные из Ливерморской национальной лаборатории смоделировали взрыв рядом со 160-метровым космическим телом и получили признаки почти полного разрушения: 98% материала потеряли способность сохранять целостность, а 97% разогнались быстрее скорости убегания.
Исследователи рассматривали не прямое попадание ядерной боеголовки в астероид, а дистанционный подрыв. Рентгеновское излучение от взрыва за доли секунды нагревает и испаряет материал поверхности, создавая мощный импульс. В зависимости от силы воздействия такой импульс способен либо слегка изменить скорость астероида и заставить его пройти мимо Земли, либо разрушить объект на множество фрагментов.
Для расчётов команда использовала трёхмерный гидродинамический код Spheral, предназначенный в том числе для моделирования повреждений, трещин и разрушения материалов. Перед основными экспериментами исследователи провели более 1500 одномерных расчётов и сравнили результаты с проверенным кодом Ares. Совпадение позволило перейти к значительно более сложным трёхмерным сценариям.
В исследовании учёные смоделировали три варианта воздействия на астероид неправильной формы диаметром около 160 метров. Расчёты различались расстоянием между ядерным зарядом и поверхностью, а также предполагаемой прочностью материала. Два сценария показали явные признаки разрушения космического тела.
Неожиданный результат дала симуляция с более далёким подрывом. Астероид получил меньше энергии, однако повреждения распространились по большей площади поверхности и оказались сильнее. Причиной стало более равномерное распределение излучения. Учёные подчёркивают, что увеличивать дистанцию до заряда выгодно не всегда: результат зависит от размера, формы, состава и внутренней структуры конкретного астероида.
Проверить полный исход такого вмешательства пока не удалось из-за огромной вычислительной сложности. Самый продолжительный расчёт занимал 1680 процессоров в течение 59 дней, но воспроизвёл лишь 145 миллисекунд после воздействия. Для подтверждения успешного разрушения модели должны проследить дальнейшее движение вещества и показать, что фрагменты не собираются обратно, а среди обломков не остаётся тел крупнее примерно 10 метров.
Ядерный сценарий рассматривается как резервный вариант планетарной защиты. При раннем обнаружении угрозы предпочтительнее изменить траекторию астероида, сохранив космическое тело целым. Работоспособность такого подхода NASA продемонстрировало в 2022 году, когда аппарат DART изменил движение 170-метрового Диморфа столкновением на высокой скорости. Позднейшие измерения показали, что период обращения Диморфа вокруг более крупного Дидима сократился примерно на 33 минуты.
Ядерный вариант становится особенно важным для крупных объектов или при слишком коротком времени предупреждения, когда кинетическому аппарату может не хватить энергии либо времени на изменение траектории. Предыдущие исследования также показывали, что опасность образования неконтролируемого облака крупных обломков зависит от структуры астероида. В частности, эксперименты с веществом метеоритов показали, что некоторые материалы способны выдерживать гораздо более сильное воздействие, чем предполагали ранние модели ядерного отклонения.
Следующим этапом станут более быстрые и детальные расчёты с реалистичной внутренней структурой астероидов, включая рыхлые объекты, собранные гравитацией из множества камней. Результаты компьютерных моделей исследователи также планируют сравнить с лабораторными экспериментами.