Planetaire verdedigingsonderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) blijven hun vermogen valideren om nauwkeurig te simuleren hoe ze een aan de aarde gebonden asteroïde kunnen afbuigen in een studie die zal worden gepubliceerd in het aprilnummer van het tijdschrift American Geophysical Union Aard- en ruimtewetenschap .

De studie, onder leiding van LLNL-natuurkundige Tané Remington, identificeerde ook gevoeligheden in de codeparameters die onderzoekers kunnen helpen bij het ontwerpen van een modelleringsplan voor de Double Asteroid Redirection Test (DART) -missie in 2021, wat de allereerste demonstratie van kinetische impactafbuiging zal zijn op een asteroïde nabij de aarde.

Asteroïden hebben het potentieel om de aarde te raken en schade aan te richten op lokale tot wereldwijde schaal. De mensheid is in staat om een ​​potentieel gevaarlijk object af te buigen of te verstoren. Echter, vanwege de beperkte mogelijkheid om experimenten direct op asteroïden uit te voeren, begrijpen hoe meerdere variabelen een kinetische afbuigingspoging kunnen beïnvloeden, is afhankelijk van grootschalige hydrodynamische simulaties die grondig zijn doorgelicht aan de hand van relevante experimenten op laboratoriumschaal.

"We bereiden ons voor op iets waarvan de kans zeer klein is dat het in ons leven zal gebeuren, maar een zeer hoge consequentie als het zou gebeuren, "Zei Remington. "Tijd zal de vijand zijn als we op een dag iets onze kant op zien komen. We hebben misschien een beperkt venster om het af te buigen, en we zullen er zeker van willen zijn dat we weten hoe we een ramp kunnen voorkomen. Dat is waar dit werk om draait."

Deze studie onderzocht de nauwkeurigheid van de codes door simulatieresultaten te vergelijken met de gegevens van een laboratoriumexperiment uit 1991, uitgevoerd aan de Universiteit van Kyoto, waar een hyper-snelheidsprojectiel een basaltboldoelwit raakte.

Remington gebruikte een adaptieve, afgevlakte deeltjes hydrodynamica-code genaamd Spheral om simulatieresultaten te produceren die sterk lijken op de experimentele bevindingen. De simulaties hielpen de onderzoekers ook om te bepalen welke modellen en materiaalparameters het belangrijkst zijn om impactscenario's nauwkeurig te simuleren met een broze, rotsachtige asteroïde.

Ze ontdekten dat de selectie van het sterktemodel en de parameters ervan een aanzienlijk effect hadden op de voorspelde kratergrootte en de hoeveelheid momentum die naar de doelasteroïde werd overgebracht. Naast het krachtmodel het team ontdekte dat simulatieresultaten ook gevoelig zijn voor rekmodellen en materiaalparameters.

Deze bevindingen benadrukken het verband tussen het hebben van goed gevalideerde codes en het vertrouwen hebben dat nodig is om een ​​omleidingsmissie effectief te plannen. Hoewel geen asteroïden een onmiddellijke bedreiging vormen voor de aarde, LLNL-onderzoekers werken samen met de National Nuclear Security Administration en NASA aan de ontwikkeling van een modelleringsplan voor de DART-missie. Deze bevindingen zullen het team helpen zijn modelleringsplan voor DART aan te scherpen.

Het DART-ruimtevaartuig wordt eind juli 2021 gelanceerd. Het doel is een binaire (twee asteroïden die om elkaar draaien) nabije-aarde-asteroïde genaamd Didymos, die intensief wordt geobserveerd met telescopen op aarde om de eigenschappen ervan nauwkeurig te meten vóór de impact. Het DART-ruimtevaartuig zal in september 2022 opzettelijk met een snelheid van ongeveer 6,6 kilometer per seconde op de kleinere maan in de binaire asteroïde Didymoon botsen. De botsing zal de snelheid van het maantje in zijn baan rond het hoofdlichaam met een fractie van 1 procent veranderen, maar dit zal de omlooptijd van de maan met enkele minuten veranderen - genoeg om te worden waargenomen en gemeten met telescopen op aarde.

"Deze studie suggereert dat de DART-missie een kleinere impulsoverdracht zal geven dan eerder berekend, " zei Mike Owen, LLNL natuurkundige, co-auteur op het papier en ontwikkelaar van de Spheral-code. "Als er een aan de aarde gebonden asteroïde was, het onderschatten van momentumoverdracht kan het verschil betekenen tussen een succesvolle afbuigingsmissie en een impact. Het is van cruciaal belang dat we het juiste antwoord krijgen. Gegevens uit de echte wereld hebben om mee te vergelijken, is alsof je het antwoord achter in het boek hebt staan."