Ako bi se veliki asteroid na putanji prema Zemlji otkrio prekasno za klasično skretanje, nuklearna detonacija mogla bi postati posljednja raspoloživa obrana. Nova studija uspoređuje dva načina korištenja nuklearne eksplozije i pokazuje da detonacija dublje unutar asteroida može više nego utrostručiti promjenu njegove brzine.
Planetarna obrana ima jedan veliki problem koji se ne može riješiti snažnijom raketom ili većim teleskopom. Ako opasan asteroid otkrijemo dovoljno rano, čak i vrlo mala promjena njegove brzine može se tijekom godina pretvoriti u dovoljno velik pomak da promaši Zemlju. Ako je upozorenje stiglo kasno, vremena za takvu postupnu korekciju više nema.
NASA je 2022. misijom DART pokazala da kinetički udar doista može promijeniti gibanje asteroida. Letjelica se namjerno zabila u Dimorphos i skratila mu orbitalno razdoblje oko većeg asteroida Didymosa. Bio je to prvi pravi pokus planetarne obrane na asteroidu.
No kinetički udar ima ograničenja. Što je asteroid veći i što je manje vremena ostalo do mogućeg udara u Zemlju, potrebno je u vrlo kratkom roku prenijeti mnogo više energije. Upravo tim scenarijem bavi se tim koji predvodi Xiaowei Wang iz Kineske akademije za tehnologiju lansirnih vozila.
Važno je naglasiti da se ovdje ne govori o stvarnoj prijetnji. Nijedan poznati veliki asteroid trenutačno nije na putanji koja vodi prema sudaru sa Zemljom. Rad je računalna analiza mogućih budućih scenarija planetarne obrane.
Dva načina korištenja nuklearne eksplozije
Istraživači su usporedili dvije strategije.
Prva je izravnija i jednostavnija. Obrambena letjelica velikom bi brzinom udarila u asteroid, otvorila relativno plitak krater, a nuklearna naprava detonirala bi u njemu ili neposredno uz mjesto udara. Takva bi se misija mogla pripremiti brže, što joj daje prednost kada vremena gotovo nema.
Problem je učinkovitost. Velik dio energije eksplozije može pobjeći u svemir umjesto da se prenese na asteroid. Ne može se lako odabrati ni najbolje mjesto udara, a nuklearna naprava mora preživjeti sudar pri iznimno velikoj brzini i detonirati u točno određenom trenutku.
Druga strategija zahtijeva složeniju operaciju. Najprije bi jedan ili više klasičnih projektila pogodili unaprijed odabrano mjesto i otvorili duboki krater. Tek nakon toga nuklearna naprava bila bi usmjerena u nastalu udubinu i detonirana dublje ispod površine.
Fizika iza ideje relativno je jednostavna. Što je eksplozija dublje unutar asteroida, veći dio njezine energije prenosi se na okolni materijal, umjesto da se izgubi u praznom prostoru. Rezultat može biti snažnije razaranje manjeg objekta ili veća promjena brzine kod velikog asteroida.
Ista eksplozija, više od tri puta veći učinak
Razlika je posebno vidljiva u simulacijama kilometarskog asteroida.
Kod nuklearne eksplozije snage tri megatone TNT-a u plitkom krateru dubokom približno pet metara, brzina asteroida promijenila se za oko 8 do 9,2 centimetra u sekundi. Kada je ista eksplozija smještena približno 20 metara ispod površine, promjena brzine premašila je 30 centimetara u sekundi.
Na prvi pogled nekoliko desetaka centimetara u sekundi ne zvuči impresivno. U planetarnoj obrani važan je, međutim, ostatak vremena do udara. Asteroid nastavlja putovati milijunima kilometara, pa se malena promjena putanje postupno pretvara u velik promašaj.
Model pokazuje koliko je taj odnos važan. Promjena brzine od samo 0,5 centimetara u sekundi zahtijevala bi najmanje 4,45 godina do mogućeg udara. Pri tri centimetra u sekundi potrebno vrijeme pada na oko 560 dana, a pri 18 centimetara u sekundi na 139 dana. Ako bi asteroid dobio promjenu brzine od jednog metra u sekundi, prema modelu bi oko 60 dana moglo biti dovoljno za uspješno skretanje.
Za objekte promjera približno 100 metara simulacije pokazuju još drukčiji ishod. Nuklearna detonacija mogla bi ih potpuno razbiti, dok je kod kilometarskih asteroida realniji cilj dovoljno promijeniti njihovu putanju.
Računalni model još nije plan za stvarnu misiju
Rezultati ipak imaju ozbiljna ograničenja. U dijelu simulacija asteroid je predstavljen kao kompaktni bazaltni objekt. Stvarni asteroidi mogu imati sasvim drukčiju unutarnju građu, uključujući strukturu nalik rastresitoj hrpi stijena koju na okupu drži vrlo slaba gravitacija. Takav objekt mogao bi na udar i eksploziju reagirati bitno drukčije.
To nije mala nepoznanica. DART je već pokazao koliko unutarnja građa asteroida može promijeniti ishod udara. Velika količina izbačenog materijala s Dimorphosa prenijela je dodatnu količinu gibanja i pojačala učinak same letjelice.
Još je zahtjevnija sama izvedba dublje detonacije. Letjelica bi morala stići do asteroida, precizno odrediti odgovarajuće mjesto, napraviti krater, ponovno pogoditi isto područje nuklearnom napravom i pritom prolaziti kroz krhotine nastale prethodnim udarom. Niti jedna takva misija nikada nije izvedena.
Zato istraživači dvije strategije ne predstavljaju kao zamjenjive. Ako je upozorenje vrlo kratko, jednostavniji izravni pristup mogao bi biti jedina izvediva nuklearna opcija. Ako postoji dovoljno vremena za pripremu, detonacija u prethodno otvorenom dubokom krateru daje znatno bolji prijenos energije i veću mogućnost skretanja velikog asteroida.
Najbolja obrana i dalje je rano otkrivanje
Nuklearna eksplozija ostaje krajnja mjera. Najsigurniji scenarij planetarne obrane počinje godinama ili desetljećima prije mogućeg udara, kada je za promjenu putanje dovoljno mnogo manje energije.
Zato je jednako važno pronaći opasne objekte dovoljno rano. Kozmos.hr je već pisao o mreži koja prati asteroide i koordinira odgovor na moguću prijetnju, kao i o tome tko bi uopće odlučivao što učiniti kada bi asteroid krenuo prema Zemlji.
Nova studija ne mijenja osnovno pravilo planetarne obrane: što prije otkrijemo prijetnju, to su naše mogućnosti bolje. Ona pokušava odgovoriti na mnogo neugodnije pitanje, što nam preostaje ako taj luksuz jednog dana ne budemo imali.
