科学家利用爆炸性X射线测试核爆来袭小行星的可行性

摘要:

彗星和小行星的轨迹如果太接近地球,就会对地球造成威胁。美国桑迪亚国家实验室的研究人员利用核爆产生的X射线瞄准真空中两个直径12毫米的人造小行星,结果显示,X射线脉冲使小行星表面气化并改变了它们的运行轨迹。

进一步论证显示,这种核撞击策略或能使直径约4千米的近地天体发生偏移。该技术或将用于小行星防御任务。相关研究发表在23日《自然·物理》上。

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向太空发射核弹,将小行星击离轨道或彻底摧毁,这个概念听起来可能并不陌生,这要归功于无数科幻电影的普及。但是,由于太空中缺乏大气层,核弹的威力大打折扣,因此这个想法并不容易实现。现在,桑迪亚国家实验室的研究人员想出了一种新方法来弥补这一缺陷。

桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)的研究人员在《自然-物理》(Nature Physics)杂志上发表了这项研究,他们使用一种被称为"Z机器"的东西模拟了核爆炸对小行星材料的作用力。这台房间大小的机器是世界上最强大的脉冲功率装置,能够提供甚至能熔化钻石的高强度电能。

通过向氩气中喷射巨大的电流,Z 机器产生了类似于太阳表面的超热等离子体。这种等离子体还能发出强大的 X 射线辐射脉冲,其威力堪比太空核爆炸。然后,研究人员用这些 X 射线轰击微型小行星样本并模拟其效果,模仿用核武器偏转真实小行星的情景。

在模拟过程中,他们用极薄的箔片将硅石制成的微小模拟"小行星"悬浮在靶舱内。当机器发射时,箔片立即气化,使二氧化硅样品在一瞬间处于不受重力影响的失重状态。样品表面的物质也蒸发了,产生的喷流推动样品向后移动。

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整个过程产生的数据被敏感仪器捕获。利用这些数据,研究小组可以模拟更大的小行星在实际核爆炸的冲击波和热量作用下会如何移动或碎裂。

摩尔说:"对大多数人来说,小行星的危险似乎遥不可及。但我们的星球每天都会被BB大小的小行星撞击。我们称它们为流星。我们不想等到一颗大的小行星出现,然后再去寻找正确的方法使其偏转。"

当然,这仍然是非常初步的想法。真正的小行星并不仅仅由二氧化硅构成,它们是矿物混合物,有时甚至是在重力作用下聚集在一起的碎片群。在我们认真讨论发射核弹作为可行的小行星防御计划之前,研究人员还需要进行更多的模拟,以考虑到这些复杂性。

还有很多原因可以解释为什么核爆小行星可能是一个糟糕的主意,会让情况变得更糟。爆炸可能会把一块大石头炸成更小的碎片,但仍会对地球造成毁灭性的破坏。

不过,由于 Z 机器的参与,至少现在科学家们有办法系统地测试这些概念,而无需每次都执行耗资数十亿美元的太空任务。

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