Asteroide nükleer müdahalede nişan kritik: Yanlış yüzey saptırmayı beşte birine düşürüyor

Dünya'ya doğru gelen tehlikeli bir asteroide karşı başvurulabilecek yöntemlerden biri, yakınında bir nükleer düzenek patlatarak cismin bir yüzünü X ışınlarıyla buharlaştırmak ve ortaya çıkan itkiyle onu rotasından saptırmak. ABD'deki Sandia Ulusal Laboratuvarları'nın yeni simülasyonları, bu yöntemde patlamanın asteroidin hangi yüzüne yöneltildiğinin sanılandan çok daha belirleyici olduğunu gösterdi. Icarus dergisinde yayımlanan çalışmada aynı asteroidin farklı yüzleri hedeflendiğinde saniyede 3,9 milimetre ile 0,8 milimetre arasında değişen saptırma hızları elde edildi; aradaki fark yaklaşık beş kat.

Başka bir asteroit modelinde ise patlamanın cismin dönüş hızında yarattığı değişim, hedeflenen yüze göre 17 kata kadar farklılık gösterdi. Araştırmayı yöneten fizikçi Nathan Moore, nişanın önemli olacağını beklediklerini, ama farkın büyüklüğünün kendilerini şaşırttığını söylüyor.

Küresel asteroit yok

Asteroit saptırma hesaplarının çoğu bugüne kadar cismi bir küre olarak ele aldı; bu, son derece karmaşık hesapları yönetilebilir kılıyordu. Oysa uzay araçlarının yakından görüntülediği asteroitlerin neredeyse hepsi düzensiz, yumrulu biçimlere sahip. Önceki modeller genellikle iki seçenekten birini yapmak zorundaydı: Ya gerçekçi bir biçim kullanılıyor ya da yüksek doğruluklu fizik. Sandia ekibi, ikisini bir araya getiren bir model kurdu.

Bunun için laboratuvarda başka amaçlarla kullanılan iki yüksek doğruluklu kodu birleştirdiler. ALEGRA kodu normalde Sandia'nın Z makinesindeki manyetik sıkıştırma deneyleri gibi çok hızlı, yüksek enerjili olayları modellemek için kullanılıyor. SPARTA ise doğrudan Monte Carlo benzetimi yapan ve uydulara Güneş rüzgârından etkiyen sürtünme gibi zayıf, yavaş gelişen kuvvetleri hesaplayan bir kod. Moore'a göre asıl yenilik, bu iki yaklaşımın nasıl birleştirileceğini bulmaktı; yeni algoritma eskisine göre 1.600 kattan fazla hızlı çalışıyor.

Isı haritasından itkiye

Model, uzay araçlarının yakın geçişlerde elde ettiği yüksek çözünürlüklü üç boyutlu asteroit biçimlerini kullanabiliyor. Patlamanın gücü, asteroide uzaklığı ve hangi yüzün ışınlanacağı ayarlanabiliyor. Kod, yüzeyin her bölgesinden ne kadar malzemenin buharlaştığını gösteren bir ısı haritası üretiyor; buradan da asteroidin ne kadar itileceğini, ne kadar hızlı döneceğini ve yüzeyinin ne ölçüde parçalanabileceğini hesaplıyor.

Son nokta önemli, çünkü amaç asteroidi itmek; onu hâlâ tehlikeli olabilecek daha küçük parçalara bölmek değil. Moore, modelin şimdilik yalnızca yüzeydeki kayaların kopmasını hesaba katabildiğini, asteroidin bütün olarak parçalanmasını henüz güvenilir biçimde öngöremediğini belirtiyor.

Laboratuvar deneyinin devamı

Çalışma, Moore'un ekibinin 2024'te Nature Physics'te yayımladığı deneyin devamı niteliğinde. O deneyde Sandia'nın Z makinesinde üretilen X ışını darbeleriyle küçük asteroit benzeri hedeflerin itilebildiği ilk kez laboratuvarda gösterilmişti. Moore, deneyden sonra bu hesabın gerçek boyutlu bir asteroide nasıl ölçekleneceğini merak ettiğini anlatıyor.

Nükleer seçenek, NASA'nın 2022'de DART aracını Dimorphos'a çarptırarak sınadığı "kinetik çarpma" yöntemine bir alternatif olarak tartışılıyor; özellikle büyük ya da geç fark edilen cisimler için gündeme geliyor. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nın asteroidi parçalama senaryolarını inceleyen 3B simülasyonları da benzer soruların peşinde.

Sınırlar

Yöntemin pratikte uygulanabilmesi için asteroidin biçiminin her yönden oldukça doğru bilinmesi gerekiyor; gerçek bir tehdit durumunda bu bilgiyi toplamaya zaman olmayabilir. Patlayıcıyı uzayda hızla ilerleyen bir cismin doğru yüzüne, doğru uzaklıkta konumlandırmak da ayrı bir güçlük. Moore'a göre X ışını patlamasının asteroit üzerindeki birbirini etkileyen tüm sonuçlarını bütünüyle hesaplamak için daha fazla araştırma ve daha gelişmiş modelleme araçları gerekiyor. Çalışma, Sandia'nın laboratuvar içi araştırma geliştirme programıyla desteklendi.