Các nhà nghiên cứu tại Mỹ đang phát triển những mô phỏng ba chiều nhằm tìm hiểu cách sử dụng thiết bị hạt nhân để làm chệch hướng hoặc thậm chí phá vỡ một tiểu hành tinh có nguy cơ lao vào Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) sử dụng mã mô phỏng Spheral để mô hình hóa chính xác hơn phản ứng của tiểu hành tinh khi tia X phát ra từ một thiết bị hạt nhân phát nổ gần bề mặt làm vật chất trên tiểu hành tinh nóng lên và hóa hơi trong thời gian ngắn.
Sau khi kiểm chứng phương pháp bằng cách đối chiếu với các mô hình làm chệch hướng tiểu hành tinh đã được thiết lập, nhóm nghiên cứu sử dụng Spheral để khảo sát ba kịch bản phá vỡ tiểu hành tinh phức tạp.
Có thể ngăn chặn tiểu hành tinh nguy hiểm va chạm với Trái Đất
Nhóm nghiên cứu cho biết, khác với nhiều thảm họa tự nhiên, nguy cơ tiểu hành tinh va chạm với Trái Đất có thể được ngăn chặn nếu vật thể được phát hiện đủ sớm.
Một phương án là làm chệch hướng tiểu hành tinh, tức tạo ra một thay đổi nhỏ về vận tốc để khiến nó đi chệch khỏi quỹ đạo va chạm với Trái Đất, trong khi phần lớn vẫn giữ nguyên cấu trúc. Phương án khác là phá vỡ tiểu hành tinh một cách có chủ đích, khiến nó vỡ thành nhiều mảnh và phân tán, sao cho không còn mảnh nào gây ra mối đe dọa đáng kể đối với hành tinh.
Năm 2022, sứ mệnh Thử nghiệm Chuyển hướng Tiểu hành tinh Đôi (DART) của NASA đã chứng minh phương pháp làm chệch hướng bằng va chạm động năng, thông qua việc cố ý cho tàu vũ trụ đâm vào Dimorphos, vệ tinh nhỏ của tiểu hành tinh Didymos.
Theo thông cáo báo chí của LLNL, phương án sử dụng năng lượng hạt nhân là một lựa chọn thay thế trong tình huống khẩn cấp, đặc biệt khi đối phó với những vật thể lớn hoặc khi thời gian cảnh báo ngắn. Nguyên nhân là phương án này có thể truyền tới tiểu hành tinh lượng năng lượng lớn hơn nhiều so với động năng tạo ra khi một tàu vũ trụ va chạm với nó.
Hai trong số các mô phỏng cho thấy những dấu hiệu rõ rệt của quá trình phá vỡ tiểu hành tinh. Kết quả này cho thấy mô hình ba chiều có độ trung thực cao có thể giúp giới nghiên cứu hiểu rõ hơn phản ứng của tiểu hành tinh khi áp dụng biện pháp ứng phó bằng năng lượng hạt nhân.
“Những mô phỏng này giúp chúng tôi có được bức tranh chi tiết hơn nhiều về phản ứng của một tiểu hành tinh trước nỗ lực ứng phó bằng năng lượng hạt nhân”, Isaiah Santistevan, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.
“Khả năng mô hình hóa tổn thương, sự nứt vỡ và chuyển động của vật chất trong không gian ba chiều là bước tiến quan trọng nhằm cải thiện năng lực đánh giá các phương án bảo vệ hành tinh”.
Hơn 1.500 mô phỏng Spheral một chiều cho kết quả về khả năng làm chệch hướng tiểu hành tinh
Để kiểm chứng phương pháp, các nhà nghiên cứu so sánh hơn 1.500 mô phỏng Spheral một chiều với kết quả mô phỏng khả năng làm chệch hướng tiểu hành tinh từ mã mô phỏng Ares đã được LLNL thiết lập và sử dụng trước đó.
Các phép tính cho thấy hai bộ mã có kết quả tương đồng cao. Điều này giúp nhóm nghiên cứu có thêm cơ sở tin cậy để sử dụng Spheral trong những mô phỏng phá vỡ tiểu hành tinh ba chiều phức tạp hơn.
Santistevan cho biết Spheral đặc biệt phù hợp với việc mô hình hóa các vấn đề liên quan đến tổn thương vật liệu, sự hình thành vết nứt và quá trình phân mảnh.
Sau đó, nhóm nghiên cứu xây dựng ba kịch bản phá vỡ một tiểu hành tinh có hình dạng không đều, đường kính khoảng 160 m. Trong các kịch bản này, họ thay đổi cả khoảng cách từ vị trí kích nổ hạt nhân giả định đến tiểu hành tinh lẫn các giả định về mức độ dễ nứt vỡ của vật chất cấu thành nó.
Trong mô phỏng có thời gian chạy dài nhất, khoảng 98% vật chất của tiểu hành tinh bị tổn thương nghiêm trọng, đồng nghĩa với việc khả năng duy trì trạng thái nguyên vẹn của vật thể đã suy giảm mạnh.
Mô phỏng cũng cho thấy khoảng 97% vật chất chuyển động với tốc độ vượt quá vận tốc thoát của tiểu hành tinh. Phần lớn vật chất di chuyển theo những hướng ngược nhau, tiếp tục cho thấy thiên thể đang vỡ ra thành nhiều phần.
“Điều đáng khích lệ là chúng tôi quan sát thấy tiểu hành tinh chịu tổn thương trên diện rộng, trong khi vật chất đồng thời chuyển động đủ nhanh để thoát khỏi lực hấp dẫn của nó”, Santistevan nói.
“Đó là những dấu hiệu quan trọng cho thấy tiểu hành tinh đang trong quá trình bị phá vỡ. Các mô phỏng ba chiều cho phép chúng tôi khảo sát quá trình này với mức độ chi tiết cao hơn nhiều”.
Theo IE
