Simulation: Atombomben könnten gefährliche Asteroiden ablenken oder zerstören
Schon der Einschlag eines Asteroiden von der Größe eines Fußballfelds würde ausreichen, um eine komplette Stadt zu zerstören. Zudem sind viele dieser Objekte sehr dunkel und daher schwer zu erkennen, was eine langfristig angelegte Mission zur Ablenkung des Felsbrockens unmöglich macht.
Ein Forschungsteam hat deshalb den Einsatz einer 1-Megatonnen-Atombombe zur Abwehr von Asteroiden simuliert. Das Team um Astrophysiker Isaiah Santistevan (Lawrence Livermore National Laboratory) schätzt eine Zerstörung des Objekts in zwei von drei Szenarien als sehr wahrscheinlich ein.
"Aufgrund des Ausmaßes der Schäden, der Richtung der Materialbewegung und der [Geschwindigkeitsänderung], die wir diesen Asteroiden zufügen, gehen wir davon aus, dass eine Zerstörung in zwei der drei Szenarien sehr wahrscheinlich ist", heißt es in der Studie.
Röntgenstrahlen statt herkömmlicher Schockwelle
Ein Asteroid ist kein einfaches stationäres Ziel. Er kann durch den Weltraum taumeln und rotieren. Es ist also schwierig, ein Raumfahrzeug auf einem solchen Objekt zu landen und mittels einer Bohrung einen nuklearen Sprengsatz in seinem Inneren zu platzieren.
Jedoch würde der Arbeitsgruppe zufolge eine Zündung wenige Meter über der Asteroidenoberfläche ausreichen. Im Vakuum überträgt sich zwar keine Druckwelle, doch 70 bis 80 Prozent der Explosionsenergie wird als Röntgenstrahlung frei, wodurch die Oberfläche blitzartig verdampft.
Das verdampfende Gestein wird ausgestoßen und verleiht dem Asteroiden einen Rückstoß. Das ist vergleichbar mit einem Kometen, dessen entweichendes Material einen Impuls überträgt, der die Rotation des Kometenkerns verändern kann.
Bei einem von einer Atombombe getroffenen Asteroiden kommt ein zusätzlicher Effekt hinzu: Das plötzliche Freiwerden von Röntgenstrahlung treibt eine starke Schockwelle in den Asteroiden, wo sie das Gestein von innen her aufbrechen kann.
Detonationen in wenigen Metern Entfernung reichen aus
Für die 3D-Simulationen diente der poröse Asteroid Bennu als Modell, der 2020 von der Nasa-Raumsonde Osiris-Rex besucht wurde. Die Belastungsgrenzen des Gesteins wurden anhand von Daten des Tscheljabinsk- und des Aba-Panu-Meteoriten berechnet, die 2013 und 2018 auf die Erde trafen.
Bei der Simulation einer Detonation 10 Meter über der Oberfläche des Objekts wurden 98,2 Prozent des Asteroidenmaterials beschädigt und etwa 97 Prozent der Trümmer bewegten sich schneller als die Fluchtgeschwindigkeit des Asteroiden. Große Teile bewegten sich zudem seitlich in entgegengesetzte Richtungen – der Asteroid riss sich im Grunde selbst auseinander.
Bei der simulierten Explosion in 25 Meter Entfernung gelangte zwar weniger Energie zum Asteroiden, doch die Röntgenstrahlen trafen einen größeren Bereich seiner Oberfläche. Nach 68 Millisekunden waren 92,6 Prozent des Asteroiden vollständig zerstört, verglichen mit 78,1 Prozent in der entsprechenden 10-Meter-Simulation zum gleichen Zeitpunkt.
Wegen enormer Rechenzeiten (59 Tage auf 1.680 Prozessoren für nur 145 Millisekunden Echtzeit) lässt sich das Langzeitverhalten der Trümmer nicht vorhersagen. Ob sie weiterhin die Erde gefährden würden, bleibt daher offen.
Zur Studie
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift The Planetary Science Journal veröffentlicht: Nuclear Mitigation of Hypothetical Asteroid Threats in Smoothed Particle Hydrodynamics(öffnet im neuen Fenster).