核装置的对峙爆炸会辐射一颗小行星，并在其表面及下面沉积能量。在这项工作中，两个中子产额(50 kt和1 Mt)和两个中子能(14.1 MeV和1 MeV)是主要的对比案例。黑点代表对峙核装置的位置。小行星上的颜色显示了不同中子能量沉积的强度和分布。深蓝色表示小行星仍然是固体。其他颜色是物质融化和/或蒸发的地方，这允许喷射出的碎片，改变小行星的速度和偏转。需要注意的是，本次研究中考虑的小行星直径为300米，但上面的图像显示的是直径为0.8米和5m的小得多的小行星——这仅仅是为了可视化，以扩大能量沉积的面积。信贷:LLNL天富代理分红

 

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和空军技术学院(AFIT)合作开展了一项研究，研究核装置爆炸产生的中子能量如何影响小行星的偏转。

 

 

科学家们比较了两种不同的中子能量来源(代表裂变和聚变中子)造成的小行星偏转，允许并排比较。研究的目的是了解核爆炸释放的哪些中子能量更有利于小行星偏转，以及其中的原因，为优化偏转性能铺平道路。天富代理分红

 

这项工作被刊登在《宇航学报》上，由Lansing Horan IV领导，作为他在AFIT的核工程硕士项目期间与LLNL的行星防御和武器输出小组合作的一部分。来自LLNL的合著者包括来自LLNL武器与复杂整合主管部门的Megan Bruck Syal和Joseph Wasem，来自AFIT的合著者包括Darren Holland和major . James Bevins。

 

霍兰说，研究小组专注于核爆炸的中子辐射，因为中子比x射线更有穿透力。

 

他说:“这意味着，中子产生的热量可能会加热小行星表面更多的物质，因此，与x射线产生的热量相比，中子产生的热量更能有效地使小行星偏离轨道。”

 

不同能量的中子可以通过不同的相互作用机制与同一物质相互作用。通过改变沉积能量的分布和强度，由此产生的小行星偏转也会受到影响。

 

研究表明，能量沉积剖面——映射了小行星曲面上和下面的空间位置，能量在那里以不同的分布沉积——在这项工作中比较的两种中子能量之间可能有很大的不同。当沉积的能量在小行星上的分布不同时，这意味着熔化/蒸发的吹离碎片的数量和速度会发生变化，这最终决定了小行星最终的速度变化。

 

打败一个小行星

 

霍兰说，对付小行星有两个基本选择:破坏或偏转。

 

破坏是一种将如此多的能量传递给小行星的方法，它会被猛烈地粉碎成许多以极端速度移动的碎片。

 

他说:“过去的研究发现，超过99.5%的原始小行星质量将与地球擦肩而过。”“如果小行星撞击前的预警时间很短，或者小行星相对较小，则可能会考虑这种破坏路径。”

 

偏转是较为温和的方法，它包括给予小行星更少的能量，保持物体的完整性，并以稍微改变的速度将其推到稍微不同的轨道上。

 

霍兰说:“随着时间的推移，在撞击发生前的许多年里，即使是极小的速度变化也会增加与地球的距离。”“如果我们有足够的预警时间来实施这种反应，偏转通常可能是更安全、更‘优雅’的选择。”这就是为什么我们的工作重点是偏转。”

 

将能量沉积与小行星反应联系起来

 

这项工作分两个主要阶段进行，包括中子能量沉积和小行星偏转响应。

 

对于能量沉积阶段，使用洛斯阿拉莫斯国家实验室的蒙特卡罗n粒子(MCNP)辐射输运程序模拟了本研究中比较的所有不同案例研究。MCNP模拟了中子向300米SiO2(硅氧化物)球形小行星辐射的对峙爆炸。这颗小行星被数百个同心球体和封装的圆锥体分割，形成数十万个细胞，并对每个细胞的能量沉积进行了统计和跟踪，以生成整个小行星的能量沉积剖面或空间分布。