La simulation hydro dans Spheral qui a servi de base à l’analyse : 1 Mégatonne à quelques mètres de distance d’un astéroïde de 100 mètres de diamètre (en forme de Bennu). Les couleurs indiquent les vitesses. La légende est cm/us, ce qui équivaut à 10 km/s. Crédit : LLNL
S’il est déterminé qu’un astéroïde se trouve sur une trajectoire d’impact sur la Terre, les scientifiques souhaitent généralement organiser une déviation, où l’astéroïde est doucement poussé par un changement de vitesse relativement faible, tout en gardant la majeure partie de l’astéroïde ensemble.
Un impacteur cinétique ou une explosion nucléaire à distance peut provoquer une déviation. Cependant, si le temps d’avertissement est trop court pour mettre en scène une déviation réussie, une autre option consiste à coupler beaucoup d’énergie à l’astéroïde et à le diviser en de nombreux fragments bien dispersés. Cette approche est appelée perturbation et c’est souvent ce à quoi les gens pensent lorsqu’ils imaginent la défense planétaire. Alors que les scientifiques préféreraient avoir plus de temps d’avertissement, ils doivent être préparés à tout scénario possible, car de nombreux astéroïdes géocroiseurs restent à découvrir.
Maintenant, de nouvelles recherches examinent de plus près comment différentes orbites d’astéroïdes et différentes distributions de vitesse des fragments affectent le sort des fragments, en utilisant les conditions initiales d’un calcul hydrodynamique, où un dispositif de 1 mégatonne a été déployé à quelques mètres de la surface. d’un astéroïde en forme de Bennu de 100 mètres de diamètre (1/5 de l’échelle de Bennu, un astéroïde géocroiseur découvert en 1999).
Le travail est présenté dans un article publié dans Loi sur l’astronautique avec l’auteur principal Patrick King, un ancien boursier du programme de bourses d’études supérieures du laboratoire national Lawrence Livermore qui a travaillé avec le groupe de défense planétaire du LLNL sur cette recherche dans le cadre de son doctorat. thèse. King travaille actuellement au Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins (JHUAPL) en tant que physicien dans le secteur de l’exploration spatiale. Les co-auteurs de l’article incluent Megan Bruck Syal, David Dearborn, Robert Managan, Michael Owen et Cody Raskin.
Les résultats mis en évidence dans le document sont rassurants : pour les cinq orbites d’astéroïdes considérées, effectuer la perturbation deux mois seulement avant la date d’impact de la Terre a permis de réduire la fraction de masse impactante d’un facteur de 1 000 ou plus (99,9 % de la masse manque la Terre). Pour un astéroïde plus gros, la dispersion serait moins robuste, mais même des vitesses de dispersion réduites d’un ordre de grandeur se traduiraient par 99% de la masse manquante de la Terre, si la perturbation est organisée au moins six mois avant la date de l’impact.
“L’un des défis de l’évaluation des perturbations est que vous devez modéliser toutes les orbites des fragments, ce qui est généralement beaucoup plus compliqué que de modéliser une simple déviation”, a déclaré King. “Néanmoins, nous devons essayer de relever ces défis si nous voulons évaluer la perturbation comme une stratégie possible.”
King a déclaré que la principale conclusion des travaux était que la perturbation nucléaire est une défense très efficace de dernier recours. “Nous nous sommes concentrés sur l’étude des perturbations” tardives “, ce qui signifie que le corps impactant est brisé peu de temps avant son impact”, a-t-il déclaré. “Lorsque vous avez beaucoup de temps – généralement des périodes de dix ans – il est généralement préférable d’utiliser des impacteurs cinétiques pour dévier le corps d’impact.”
Les impacteurs cinétiques présentent de nombreux avantages : d’une part, la technique est bien connue et est testée sur des missions réelles, comme la mission DART, et est capable de gérer un large éventail de menaces possibles si vous avez suffisamment de temps. Cependant, ils ont certaines limites, il est donc important qu’en cas d’urgence réelle, plusieurs options soient disponibles pour faire face à une menace, y compris des moyens de gérer des délais d’avertissement assez courts.
Owen a déclaré que cet article est d’une importance cruciale pour comprendre les conséquences et les exigences pour perturber un astéroïde dangereux s’approchant de la Terre. Owen a écrit le logiciel, appelé Spheral, qui a été utilisé pour modéliser la perturbation nucléaire de l’astéroïde d’origine, en suivant la physique détaillée consistant à choquer et à briser l’astéroïde rocheux d’origine et à capturer les propriétés des fragments résultants. À partir de là, l’équipe a utilisé Spheral pour suivre l’évolution gravitationnelle du nuage de fragments, en tenant compte des effets des fragments les uns sur les autres ainsi que de l’influence gravitationnelle du soleil et des planètes.
“Si nous repérons un objet dangereux destiné à frapper la Terre trop tard pour le détourner en toute sécurité, notre meilleure option restante serait de le briser si complètement que les fragments résultants manqueraient largement la Terre”, a-t-il déclaré. “C’est une question orbitale compliquée cependant – si vous brisez un astéroïde en morceaux, le nuage de fragments résultant poursuivra chacun son propre chemin autour du soleil, interagissant les uns avec les autres et les planètes de manière gravitationnelle. Ce nuage aura tendance à s’étendre en un flux incurvé de fragments autour du chemin d’origine sur lequel se trouvait l’astéroïde. La rapidité avec laquelle ces morceaux se sont dispersés (combiné avec combien de temps jusqu’à ce que le nuage croise le chemin de la Terre) nous dit combien frapperont la Terre.
Bruck Syal a déclaré que le travail répondait à un objectif majeur défini dans la stratégie et le plan d’action de préparation aux objets géocroiseurs nationaux (NEO) de l’OSTP de la Maison Blanche : améliorer la modélisation, la prédiction et l’intégration des informations des objets géocroiseurs.
“Notre groupe continue d’affiner nos approches de modélisation pour la déviation et la perturbation nucléaires, y compris des améliorations continues de la modélisation des dépôts d’énergie par rayons X, qui définit les conditions initiales de soufflage et de choc pour un problème de perturbation nucléaire”, a-t-elle déclaré. “Ce dernier article est une étape importante pour démontrer comment nos outils multiphysiques modernes peuvent être utilisés pour simuler ce problème sur plusieurs régimes physiques et échelles de temps pertinents.”
Référence : « Late-time small body disruptions for planetary defense » par Patrick K. King, Megan Bruck Syal, David SP Dearborn, Robert Managan, J. Michael Owen et Cody Raskin, 31 juillet 2021, Loi sur l’astronautique.
DOI : 10.1016/j.actaastro.2021.07.034
