Planetförsvarsforskare vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) fortsätter att validera sin förmåga att exakt simulera hur de kan avleda en jordbunden asteroid i en studie som kommer att publiceras i aprilnumret av tidskriften American Geophysical Union Jord- och rymdvetenskap .

Studien, ledd av LLNL fysiker Tané Remington, identifierade också känslighet i kodparametrarna som kan hjälpa forskare som arbetar med att utforma en modellplan för uppdraget Double Asteroid Redirection Test (DART) 2021, som kommer att vara den första demonstrationen av kinetisk nedslagsavböjning någonsin på en jordnära asteroid.

Asteroider har potential att påverka jorden och orsaka skada på lokal till global skala. Människan är kapabel att avleda eller störa ett potentiellt farligt föremål. Dock, på grund av den begränsade förmågan att utföra experiment direkt på asteroider, Förstå hur flera variabler kan påverka ett kinetiskt avböjningsförsök bygger på storskaliga hydrodynamiska simuleringar som noggrant granskas mot relevanta laboratorieskalaexperiment.

"Vi förbereder oss för något som har en mycket låg sannolikhet att hända under våra liv, men en mycket hög konsekvens om det skulle inträffa, ", sa Remington. "Tiden kommer att vara fienden om vi en dag ser något gå vår väg. Vi kan ha ett begränsat fönster för att avleda det, och vi vill vara säkra på att vi vet hur vi ska avvärja en katastrof. Det är vad det här arbetet handlar om."

Denna studie undersökte kodernas noggrannhet genom att jämföra simuleringsresultat med data från ett laboratorieexperiment från 1991 utfört vid Kyoto University, där en projektil med hög hastighet träffade ett basaltsfärmål.

Remington använde en adaptiv hydrodynamikkod för utjämnade partiklar som heter Spheral för att producera simuleringsresultat som nära liknar de experimentella fynden. Simuleringarna hjälpte också forskarna att identifiera vilka modeller och materialparametrar som är viktigast för att exakt simulera effektscenarier med en spröd, stenig asteroid.

De fann att valet av styrkamodellen och dess parametrar hade en betydande effekt på den förutspådda kraterstorleken och mängden rörelsemängd som överfördes till målasteroiden. Förutom styrkemodellen, teamet fann att simuleringsresultat också är känsliga för töjningsmodeller och materialparametrar.

Dessa fynd visar på kopplingen mellan att ha korrekt validerade koder och att ha det förtroende som krävs för att effektivt planera ett avledningsuppdrag. Även om inga asteroider utgör ett omedelbart hot mot jorden, LLNL-forskare samarbetar med National Nuclear Security Administration och NASA i utvecklingen av en modelleringsplan för DART-uppdraget. Dessa fynd kommer att hjälpa teamet att finslipa sin modellplan för DART.

Rymdfarkosten DART kommer att skjutas upp i slutet av juli 2021. Målet är en binär (två asteroider som kretsar kring varandra) jordnära asteroid vid namn Didymos som observeras intensivt med hjälp av teleskop på jorden för att exakt mäta dess egenskaper före nedslaget. Rymdfarkosten DART kommer avsiktligt att krascha in i den mindre månen i den binära asteroiden – kallad Didymoon – i september 2022 med en hastighet av cirka 6,6 kilometer/sekund. Kollisionen kommer att ändra månens hastighet i dess bana runt huvudkroppen med en bråkdel av 1 procent, men detta kommer att ändra månens omloppsperiod med flera minuter – tillräckligt för att kunna observeras och mätas med hjälp av teleskop på jorden.

"Denna studie tyder på att DART-uppdraget kommer att ge en mindre fartöverföring än tidigare beräknat, sa Mike Owen, LLNL fysiker, medförfattare på papper och utvecklare av Spheral Code. "Om det fanns en jordbunden asteroid, att underskatta momentumöverföringen kan betyda skillnaden mellan ett framgångsrikt avlänkningsuppdrag och ett slag. Det är viktigt att vi får rätt svar. Att ha data från den verkliga världen att jämföra med är som att ha svaret på baksidan av boken."