由劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)领导的跨机构研究人员小组完成了有史以来第一次有关小行星如何应对核变形尝试的深入研究。这项研究在线发表在《太空学报》上,并将于2020年初出版。

调查的重点是101955 Bennu,这是一颗巨大的小行星,距现在已有一个多世纪的历史了,它极少有机会穿越地球。尽管研究人员并不担心Bennu碰撞,但大型小行星确实是比较研究不同偏转技术效果的理想对象。这是使用Bennu作为测试案例的挠曲技术的第二次检查。

Bennu的第一个案例研究发现,动力撞击器-类似于将航天器用作撞锤-不能使Bennu级小行星偏转。然而,第二个案例研究发现,僵持的核脉冲将有效地偏转Bennu并保护地球上的生命。

LLNL行星防御小组负责人,论文的作者,物理学家梅根·布鲁克·赛尔(Megan Bruck Syal)说:“这样的研究的总体目的是,如果我们看到即将发生的事情,将帮助我们缩短响应时间。”“我们不想争先恐后地弄清楚是在特定的小行星上使用撞击器还是核装置。这些研究帮助我们定义了这些阈值。”

如果要发现威胁地球的小行星,则最好使用动力学冲击器。但是,撞击器的有效性会随着小行星尺寸的增加以及撞击时间的减少而降低。这些限制在第一本努(Bennu)案例研究中得到了量化,该研究发现,要使本努(Bennu)级小行星以10年的提前期错过地球,将需要34至53个撞击器。确切的数字将取决于所需的地球缺失距离和小行星撞击条件。

与像电影《荒野大镖客》一样流行描述核偏转任务的方法,核偏转方法是在离小行星一定距离处引爆核爆炸。这将使X射线充满小行星的一侧,使表面的一层气化,当从小行星喷出气化的物质时,会产生火箭般的推进力。

LLNL物理学家,论文的主要作者戴夫·迪尔伯恩(Dave Dearborn)说:“核选择将是使大型小行星偏转的关键。”“它还提供了影响者无法做到的灵活性。例如,可以通过调节引爆时距小行星的距离来调整沉积在带有核装置的小行星中的能量。”

研究人员估计,将脉冲传递给Bennu至少需要7.4年。这包括建造航天器,计划任务和到达目标所需的时间。假设脉冲已经成功传递,但其速度略有变化,那么细微的速度变化就需要积累很多年的轨迹,这需要多年的时间。

如果本努(Bennu)最终要进入一个绕地球的轨道,它将花费数十年的交货时间。但是对于其他无法定期通过足够接近地球进行雷达观测的物体,存在更多的不确定性。迄今为止,NASA发现了20,000多个近地天体(NEO),科学家们估计这只是近地天体总数的一小部分。美国国会确定的目标是发现和跟踪直径超过140米的90%的NEO的轨道,可能距离完成还需要几年。天文学家艾伦·哈里斯(Alan Harris)在最近的行星防御大会上报告的最新数据显示,这一估计值约为37%。

“时间将是我们的头号敌人,”布鲁克·沙尔说。“这就是为什么至关重要的一点是,我们必须通过诸如NEOCam之类的未来天基望远镜提高我们的探测威胁能力,该望远镜将专门用于寻找NEO。我们还希望缩短做出缓解决定和发起偏转任务的时间表。Bennu级碰撞的机会现在看起来很小,但它们不为零,如果我们不能及时采取行动,后果可能是毁灭性的。最后,我们保护地球上的人员和关键基础设施的能力可能归结为我们准备如何迅速做出响应。”