Neue Simulationen zur Atomablenkung verbessern den planetaren Schutz vor Asteroidenbedrohungen.

19. Dezember 2023

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von ... Lawrence Livermore National Laboratory

Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben ein Modellierungstool entwickelt, um das potenzielle Einsatz einer nuklearen Vorrichtung zur Verteidigung des Planeten gegen katastrophale Asteroidenimpakte zu bewerten.

Die Forschung, heute im Planetary Science Journal veröffentlicht, führt einen neuartigen Ansatz zur Simulation der Energieeinbringung einer nuklearen Vorrichtung auf der Oberfläche eines Asteroiden ein. Dieses neue Tool verbessert unser Verständnis der Strahlungswechselwirkungen der nuklearen Ablenkung auf der Oberfläche des Asteroiden und eröffnet gleichzeitig neue Forschungsmöglichkeiten zu den die inneren Teile des Asteroiden betreffenden Schockwellendynamiken.

Dieses Modell ermöglicht es Forschern, auf den Erkenntnissen der jüngsten Double Asteroid Redirection Test (DART) Mission der NASA aufzubauen, bei der ein kinetischer Impaktor im September 2022 absichtlich in einen Asteroiden geprallt wurde, um seine Bahn zu verändern. Aufgrund von Einschränkungen beim zur Weltraummitnahme möglichen Gewicht setzen Wissenschaftler jedoch weiterhin auf die nukleare Ablenkung als eine mögliche Alternative zu kinetischen Impaktmissionen.

Nukleare Vorrichtungen weisen das höchste Verhältnis von Energiedichte pro Masseeinheit aller menschlichen Technologien auf, was sie zu einem unschätzbaren Werkzeug zur Abwehr von Asteroidenbedrohungen macht, erklärt LLNL-Physikerin Mary Burkey, die die Forschungsarbeit leitete.

"Wenn wir genügend Vorwarnzeit haben, könnten wir potenziell eine nukleare Vorrichtung starten und sie Millionen von Meilen entfernt zu einem auf die Erde zusteuernden Asteroiden schicken", sagte Burkey. "Wir würden dann die Vorrichtung zünden und entweder den Asteroiden ablenken, indem wir ihn intakt lassen, aber kontrolliert von der Erde wegdrücken, oder wir könnten den Asteroiden stören, indem wir ihn in kleine, schnell bewegende Fragmente zerlegen, die ebenfalls am Planeten vorbeifliegen würden."

Genauere Vorhersagen über die Wirksamkeit von nuklearen Ablenkungsmissionen hängen von aufwändigen multiphysikalischen Simulationen ab, so Burkey, wobei die Simulationsmodelle des LLNL eine breite Palette physikalischer Faktoren abdecken, was sie komplex und rechenintensiv macht.

Der Artikel stellt eine effiziente und genaue Bibliothek von Röntgenenergieabgabefunktionen vor, die mit dem Kull-Strahlungs-Hydrodynamik-Code entwickelt wurde. Hochauflösende Simulationen verfolgten Photonen, die Oberflächen asteroidenartiger Materialien wie Gestein, Eisen und Eis durchdrangen, wobei auch komplexere Prozesse wie Reemission berücksichtigt wurden. Das Modell berücksichtigt auch eine vielfältige Reihe von Anfangsbedingungen, darunter unterschiedliche Porositäten, Quellenspektren, Strahlungsfluenzen, Quellendauern und Einfallswinkel. Dieser umfassende Ansatz macht das Modell für eine breite Palette potenzieller Asteroidenszenarien anwendbar.

'Im Falle eines echten Notfalls bei der Verteidigung des Planeten wird die hochauflösende Simulationsmodellierung entscheidend sein, um Entscheidungsträgern handlungsrelevante, risikoinformierte Informationen bereitzustellen, die einen Asteroidenimpakt verhindern, wichtige Infrastrukturen schützen und Leben retten könnten', erklärte Megan Bruck Syal, Leiterin des planetarischen Abwehrprojekts des LLNL.

"Die Wahrscheinlichkeit eines großen Asteroidenimpakts während unserer Lebenszeit ist zwar gering, aber die potenziellen Folgen könnten verheerend sein", sagte Bruck Syal.

Das Forschungsteam des LLNL unter der Leitung von Burkey umfasste die Co-Autoren Robert Managan, Nicholas Gentile, Bruck Syal, Kirsten Howley und Joseph Wasem.

Zeitschrifteninformationen: The Planetary Science Journal

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