Вероятность падения крупного астероида на Землю крайне мала, однако принимая во внимание возможные последствия таких столкновений, учёные исследуют возможности планетарной обороны. Наглядным доказательством важности подобных исследований служит падение Тунгусского метеорита, сила удара которого была эквивалента взрыву водородной бомбы. NASA уже давно планирует миссию под названием DART. Это будет первой попыткой отклонить астероид, протаранив его зондом. Но для того, чтобы этот и последующие эксперименты имели смысл, необходимо уметь достаточно точно рассчитывать такие столкновения.
Команда ученых во главе с Тэйн Ремингтон (Tane Remington) из Ливерморской национальной лаборатории решили выяснить, какая из современных моделей деформации твердого тела лучше всего подходит для расчета последствий столкновения искусственных тел с астероидом. Результатами своей работы они поделились в журнале Earth and Space Science.
В качестве источника данных реального эксперимента были использованы результаты испытаний 1991 года, в ходе которых японские ученые сняли на высокоскоростную камеру выстрел по круглому шестисантиметровому куску базальта, имитирующему астероид, пластиковой пулей, летящей со скоростью 3,2 километра в секунду. После попадания только часть породы распалась на мелкие осколки, оставив достаточно крупную сердцевину. Получение подобного результата при моделировании столкновения учеными было принято за эталонное.
Применяемые в рамках экспериментов модели были дискретны: объекты в них не монолитны, а разбиты на небольшие трехмерные фрагменты. С повышением количества таких фрагментов возрастала необходимая вычислительная мощность. Поэтому, первым шагом ученых стало определение оптимального количества частиц. Физики решили вычислить его эмпирическим путём, проводя эксперимент за экспериментом, плавно увеличивая детализацию астероида. Число фрагментов увеличивали до тех пор, пока их количество не перестало влиять на результат. В итоге виртуальный астероид состоял из почти двух миллионов фрагментов при диаметре в 150 фрагментов.
Для расчёта напряжённости базальта учёные выбрали деформационную модель Бенца-Асфога (Benz-Asphaug), так как при использовании псевдопластической модели урон проходил сквозь центр, не оставляя целого ядра.
Для того чтобы добиться максимальной точности команде Тэйн Ремингтон пришлось включить в расчёты ещё два элемента — прочность материала и параметр распределения Вейбулла (для имитации дефектов в твердых хрупких материалах). Итоговая модель максимально достоверно повторила эксперимент 1991 года, что по мнению авторов позволяет применять её при планировании попыток изменения орбиты астероида.
Читать TechDigest в Google
