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小行星如果撞击地球:人类目前真的有能力,保护好地球吗?

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)行星防御研究人员,在一项研究中继续验证他们的能力,其研究将发表在《地球与空间科学》期刊上。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)行星防御研究人员,在一项研究中继续验证他们的能力,其研究将发表在《地球与空间科学》期刊上。该研究由劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家塔纳·雷明顿领导,他还发现了代码参数中的敏感性,这可以帮助研究人员为2021年双小行星重定向测试(DART)任务设计一个建模计划,这将是第一次对近地小行星进行动态撞击偏转演示。

小行星如果撞击地球:人类目前真的有能力,保护好地球吗?

小行星有可能撞击地球,并在局部乃至全球范围内造成破坏。人类有能力转移或破坏一个潜在的危险天体。然而,由于直接在小行星上进行实验的能力有限,了解多个变量如何影响动力学偏差的尝试,依赖于大规模的流体动力学模拟,这些模拟经过了实验室规模实验的彻底检验。研究人员正在为一件事做准备,这件事在我们有生之年发生的可能性非常低,但如果它真的发生,后果会非常严重。

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  • 图示:研究人员将小行星偏转模拟的结果与实验数据进行了比较,发现强度模型对动量转移有实质性的影响。

如果有一天看到什么东西朝我们飞来,时间就是我们的敌人,可能有一个有限的窗口来转移它,研究人员将希望确定如何避免灾难,这就是这项工作的意义所在。这项研究通过将模拟结果与京都大学1991年的实验室实验数据进行对比,来调查这些代码的准确性。雷明顿使用自适应平滑粒子流体动力学代码Spheral来生成与实验结果非常相似的模拟结果。

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模拟还帮助研究人员确定哪些模型和材料参数是最重要的,以准确模拟一颗小行星的撞击场景。发现,强度模型及其参数的选择,对预测陨石坑大小和传递到目标小行星的动量有实质性影响。除了强度模型,研究团队还发现模拟结果对应变模型和材料参数也很敏感。这些发现强调了正确验证代码和有效计划偏转任务所需信心之间的联系。

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虽然没有小行星对地球构成直接威胁,但LLNL研究人员正在与美国国家核安全局和美国国家航空航天局(NASA)合作,为DART任务制定一个模型计划,这些发现将帮助团队完善DART的建模计划。DART宇宙飞船计划将于2021年7月下旬发射,目标是一颗名为Didymos的双星(两颗小行星相互环绕)近地小行星,在撞击地球之前,人们用地球上的望远镜对它进行了密切观察,以精确地测量它的性质。

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达特太空飞船将在2022年9月以大约6.6公里/秒的速度撞向双星中的小卫星(didymoon)。这次碰撞将使小卫星在围绕其主体轨道上的速度改变1%,但这将使小卫星的轨道周期改变几分钟——足以用地球上的望远镜观测和测量。LLNL的物理学家、论文的合著者、球形代码的开发者迈克·欧文(Mike Owen)说:研究表明DART任务传递动量比之前计算的要小。

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如果有一颗小行星撞向地球,低估动量传递可能意味着成功的偏转任务和撞击的区别。关键是要得到正确的答案,有真实的数据可以比较,就好像答案就在书的后面。

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