Tým amerických vědců z Národních laboratoří Sandia generoval na zařízení zvaném Z-stroj megajoulové rentgenové pulzy, jako simulaci jaderného výbuchu, který by mohl v reálném scénáři odklonit ve vesmíru nebezpečný asteroid mířící k Zemi.

„Demonstrujeme simulaci odklonu asteroidu rentgenovým pulzem z hustého argonového plazmatu,“ uvádí výzkumná zpráva zveřejněná na serveru Nature. Vědci vyvinuli metodu nazvanou „rentgenové nůžky“: Umístili náhražku asteroidu do volného prostoru a odpařili povrch cíle.

Inovativní technika realisticky napodobuje chování asteroidu při skutečném pokusu o jeho odklonění. Výsledkem byla exploze, která urychlila a odklonila maketu asteroidu z kolizního kursu.

Od dinosaurů k moderní vědě

Hrozba srážky s asteroidem není jen teoretická. Před 66 miliony let asteroid Chicxulub způsobil vyhynutí dinosaurů a dalších 75 % druhů na Zemi. Dopad vyvolal vlny cunami vysoké stovky metrů a dramatický výkyv změny klimatu na přibližně 100 000 let. I menší asteroidy mohou být nebezpečné – v roce 2013 způsobil meteorit, který explodoval nad ruským Čeljabinskem, zranění více než 1600 lidí.

Tyto události nám připomínají, že planetární obrana není jen sci-fi fantazie, ale reálná potřeba. NASA již demonstrovala možnost zasáhnout blízký asteroid při misi DART (Double Asteroid Redirection Test). Ta úspěšně změnila dráhu asteroidu Dimorphos nárazem kosmické lodi. Pro větší asteroidy a krátké varovné časy však může být potřeba silnější metoda.

„Pouze jaderný výbuch byl považován za vhodný pro odklonění největších asteroidů nebo pro krátké varovné časy,“ uvádí studie. Rentgenové záření z jaderného výbuchu by rychle zahřálo povrch asteroidu, způsobilo jeho odpaření a následnou expanzi do okolního vakua. Expandující plyn by pak tlačil proti asteroidu a přenesl by hybnost ve směru zásahu.

Simulace ve velkém měřítku

Z-stroj je největší pulzní zařízení na světě. Dokáže vytvořit rentgenový pulz o energii 1,5 ± 0,6 MJ za pouhých 6,6 nanosekund. To umožňuje vědcům simulovat účinky jaderného výbuchu na asteroidy v bezpečném laboratorním prostředí.

V experimentu použili vědci jako náhražky asteroidů vzorky křemene. Tyto materiály byly vybrány proto, že jsou běžné v kosmických meteoritech. Vzorky byly nejprve zavěšeny na tenké kovové fólii a pak vystaveny intenzivnímu rentgenovému záření.

„Rentgenové nůžky“ fungovaly brilantně – rentgenový pulz odpařil fólii a současně začal zahřívat povrch vzorku. To vedlo k simulaci podmínek, jaké by nastaly při skutečném pokusu o odklonění asteroidu.

Výsledky překonaly očekávání. „Rychlosti odklonu přibližně 70 m/s pro křemičité cíle souhlasí s predikcemi radiačně-hydrodynamických modelů,“ uvádí studie. To znamená, že experiment nejen úspěšně simuloval odklonění asteroidu, ale také potvrdil přesnost počítačových modelů používaných k předpovídání těchto událostí.

Od laboratoře k vesmíru

Jak by se tyto laboratorní výsledky mohly přenést do reálného scénáře planetární obrany? Vědci použili data z experimentů k extrapolaci na skutečné asteroidy. Zjistili, že tato metoda by mohla být účinná pro odklonění asteroidů o průměru 3 až 5 km.

To je významné zjištění, protože zahrnuje velikost asteroidů, které by mohly způsobit globální katastrofu. Asteroid Chicxulub, který vyhubil dinosaury, měl průměr přibližně 10 km. Schopnost odklonit asteroid o velikosti 3-5 km by tedy mohla zabránit podobné katastrofě v budoucnosti.

Výzkum také odhalil zajímavé detaily o procesu odklonu. Například zjistili, že momentum přenesené na asteroid není jen výsledkem počátečního šoku, ale pokračuje i dlouho poté, jak se odpařený materiál dále rozpíná. To je podobné tomu, co bylo pozorováno při misi DART, kde většina impulsu byla přenesena vyvrženým materiálem, nikoli samotným nárazem kosmické lodi.

Budoucnost planetární obrany

Americký test představuje významný krok vpřed v úsilí o ochranu Země před kosmickými hrozbami. Poskytuje způsob, jak testovat a vylepšovat strategie odklonu asteroidů bez nutnosti provádět nákladné a složité vesmírné mise.

„Doufáme, že úsilí jako je to naše o urychlení identifikace a dokumentace možností odklonu asteroidů s pomocí pokročilých technologií může vést k lepším strategiím pro zmírnění škod a správu zdrojů v případě hrozby srážky s asteroidem,“ uvádí studie.

Výzkum také otevírá nové možnosti pro studium extrémních stavů hmoty. Podmínky vytvořené během experimentů simulují ty, které se vyskytují během planetárních srážek nebo formování planet. To může poskytnout cenné poznatky nejen pro planetární obranu, ale i pro astrofyziku a planetologii.