Om en asteroid är fast besluten att vara på en jordpåverkande bana, forskare vill vanligtvis iscensätta en avböjning, där asteroiden försiktigt knuffas av en relativt liten förändring i hastighet, samtidigt som huvuddelen av asteroiden hålls ihop.

En kinetisk impactor eller en nukleär explosion kan åstadkomma en avböjning. Dock, om varningstiden är för kort för att genomföra en framgångsrik avböjning, ett annat alternativ är att koppla mycket energi till asteroiden och bryta upp den i många väl spridda fragment. Detta tillvägagångssätt kallas disruption och det är ofta vad folk tänker på när de föreställer sig planetariskt försvar. Medan forskare skulle föredra att ha mer varningstid, de måste vara förberedda på alla möjliga scenarion, eftersom många jordnära asteroider förblir oupptäckta.

Nu, ny forskning tar en närmare titt på hur olika asteroidbanor och olika fragmenthastighetsfördelningar påverkar fragmentens öde, använda initiala förhållanden från en hydrodynamikberäkning, där en anordning med 1 megatons avkastning placerades några meter från ytan på en Bennu-formad, 100 meter diameter asteroid (1/5 av Bennus skala, en jordnära asteroid som upptäcktes 1999).

Verket finns med i en tidning publicerad i Acta Astronautica med huvudförfattaren Patrick King, en tidigare Lawrence Livermore National Laboratory Graduate Scholar Program-stipendiat som arbetade med LLNL:s Planetary Defense-grupp på denna forskning som en del av sin doktorsexamen. avhandling. King arbetar för närvarande vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL) som fysiker inom rymdutforskningssektorn. Medförfattare till tidningen inkluderar Megan Bruck Syal, David Dearborn, Robert Managan, Michael Owen och Cody Raskin.

Resultaten som lyfts fram i artikeln är lugnande:För alla fem asteroidbanor som beaktas, Genom att utföra avbrottet bara två månader före nedslagsdatumet på jorden kunde andelen påverkande massa minskas med faktor 1, 000 eller mer (99,9 procent av massan missar jorden). För en större asteroid, spridningen skulle vara mindre robust, men även spridningshastigheter reducerade med en storleksordning skulle resultera i att 99 procent av massan saknas jorden, om avbrott sker minst sex månader före effektdatumet.

"En av utmaningarna med att bedöma störningar är att du måste modellera alla fragmentbanor, vilket i allmänhet är mycket mer komplicerat än att modellera en enkel avböjning, sade King. Ändå, vi måste försöka ta itu med dessa utmaningar om vi vill bedöma disruption som en möjlig strategi."

King sa att det huvudsakliga resultatet av arbetet var att kärnkraftsavbrott är ett mycket effektivt försvar av sista utväg. "Vi fokuserade på att studera "sena" störningar, vilket innebär att den stötande kroppen bryts isär kort innan den slår, ", sa han. "När du har gott om tid - vanligtvis decennier långa tidsskalor - är det i allmänhet att föredra att kinetiska stötdon används för att avleda den stötande kroppen."

Kinetiska impactorer har många fördelar:För en, tekniken är välkänd och testas på riktiga uppdrag, såsom DART-uppdraget, och kan hantera ett brett spektrum av möjliga hot om du har tillräckligt med tid. Dock, de har vissa begränsningar, så det är viktigt att om en verklig nödsituation uppstår att flera alternativ finns tillgängliga för att hantera ett hot, inklusive några sätt som kan hantera ganska korta varningstider.

Owen sa att detta dokument är avgörande för att förstå konsekvenserna och kraven för att störa en farlig asteroid som närmar sig jorden. Owen skrev programvaran, kallas sfärisk, som användes för att modellera kärnavbrottet av den ursprungliga asteroiden, följa den detaljerade fysiken för att chockera och bryta upp den ursprungliga steniga asteroiden och fånga egenskaperna hos de resulterande fragmenten. Därifrån, teamet använde Spheral för att följa gravitationsutvecklingen av fragmentmolnet, redogör för effekterna av fragmenten på varandra såväl som gravitationspåverkan från solen och planeterna.

"Om vi ​​såg ett farligt föremål som var avsett att träffa jorden för sent för att säkert avleda det, vårt bästa återstående alternativ skulle vara att bryta upp det så att de resulterande fragmenten till stor del missar jorden, " sa han. "Det här är dock en komplicerad omloppsfråga - om du bryter upp en asteroid i bitar, det resulterande molnet av fragment kommer var och en att följa sin egen väg runt solen, interagerar med varandra och planeterna gravitationsmässigt. Det molnet kommer att tendera att sträcka sig ut i en krökt ström av fragment runt den ursprungliga vägen som asteroiden var på. Hur snabbt dessa bitar sprids ut (i kombination med hur lång tid det tar innan molnet korsar jordens väg) berättar hur många som kommer att träffa jorden."

Bruck Syal sa att arbetet adresserar ett stort mål definierat i Vita husets OSTP:s National Near-Earth Object (NEO) beredskapsstrategi och handlingsplan:Att förbättra NEO-modellering, förutsägelse och informationsintegration.

"Vår grupp fortsätter att förfina våra modelleringsmetoder för kärnvapenavböjning och störningar, inklusive pågående förbättringar av röntgenenergidepositionsmodellering, som ställer in de initiala avblåsnings- och chockförhållandena för ett kärnkraftsavbrottsproblem, ", sa hon. "Denna senaste artikel är ett viktigt steg i att demonstrera hur våra moderna multifysikverktyg kan användas för att simulera detta problem över flera relevanta fysikregimer och tidsskalor."