Ogromne wiertło musi wywiercić tunel w skale poruszającej się z prędkością kilkunastu kilometrów na sekundę, by następnie móc umieścić w nim dwudziestotrzymegatonową głowicę termonuklearną. To nie opis fabuły kolejnej, niezbyt oryginalnej hollywoodzkiej produkcji, lecz sytuacja nakreślona przez poważnych badaczy zajmujących się zagadnieniami astrofizyki – a którzy podjęli problem obrony planetarnej Ziemi przed zagrożeniem ze strony luźnych asteroidów, w samym Układzie Słonecznym liczonych w milionach. Popularne ludowe rozwiązanie problemu takiej asteroidy – „a wysadzić to w ch*lerę atomówką” – nie jest pozbawione zasadności. Łatwiej jednak to powiedzieć, niż w praktyce zrobić.
Nad powyższym scenariuszem pochylili się – i właśnie opublikowali swoje wnioski – chińscy uczeni z Beijing Institute of Technology, China Academy of Launch Vehicle Technology oraz China Academy of Engineering Physics. Uczynili to przy tym nie „sobie a muzom”, lecz zupełnie na poważnie, w ramach oficjalnej strategii obrony planetarnej realizowanej przez Chiny. Ta ostatnia traktowana jest przy tym na tyle poważnie, że planowane są realne testy defleksji kinetycznej zagrażających powierzchni ziemi obiektów. I temu właśnie służą opracowane przez badaczy zaawansowane symulacje takiego scenariusza, a także wnioski z tychże płynące.
Podstawowa konkluzja – zastosowanie ładunku nuklearnego – nie wyczerpuje złożoności problemu. Chińczycy przeanalizowali dwa modele detonacji jądrowej na asteroidzie. Pierwszy, prostszy, zakłada powierzchniowe uderzenie i eksplozję, tworząc płytki krater, w którym detonuje ładunek. Drugi, bardziej wyrafinowany, to tzw. „pre-ekskawacja”: najpierw wierci się tunel, głowicę detonując dopiero w jego wnętrzu. Symulacje wykazały, że głęboka detonacja jest znacznie skuteczniejsza — zwłaszcza dla asteroid o średnicy powyżej 100 metrów, w przypadku których inne metody, takie jak kinetyczne uderzenia czy długoterminowe oddziaływania grawitacyjne, po prostu nie dostarczają wystarczającej energii, by zmienić ich trajektorię w krótkim czasie.
Głowice nuklearne „lubią” materię
Istotne znaczenie ma przy tym fizyka wybuchu nuklearnego w kosmosie. W przeciwieństwie do zniszczeń na powierzchni Ziemi (i ogólnie w atmosferze), w przypadku której otaczające gazy przenoszą energię w postaci fali uderzeniowej, w próżni kosmicznej efektem takiej detonacji w 80 proc. jest promieniowanie termiczne, rentgenowskie oraz ewentualny kinetyczny wyrzut materiału. Brak otoczenia gazowego oznacza, że nie ma czegoś takiego jak „fala naciskająca” na asteroidę – jedynym mechanizmem przekazania pędu jest ablacja powierzchni w wyniku promieniowania i wyrzut materii piroklastycznej. Właśnie ze względu na te uwarunkowania chińscy uczeni zakładają, że niezbędne może być wiercenie głębokich tuneli w asteroidach.
Wedle stworzonego przez nich modelu – w ramach którego założono wykorzystanie głowicy o mocy 23 MT w przypadku asteroidów o średnicy do około 300 metrów – wybuch głębinowy wywołałby trzy- do sześciokrotnie efektywniejszą zmianę trajektorii obiektu w porównaniu z eksplozją na powierzchni, w przypadku której większość energii rozprasza się w próżni bez efektywnego oddziaływania na bryłę skalną. Dla asteroidów o wielkości rzędu stu metrów oznaczałoby to atomizację; dla większych – wystarczającą defleksję, pod warunkiem zachowania odpowiedniego okna czasowego przed zderzeniem z Ziemią – mogącego wahać się od kilku miesięcy do nawet dwudziestu (!) lat.
Niebezpieczne sąsiedztwo Ziemi
Nie wszyscy stawiają na klasyczną detonację. Badacze z Lawrence Livermore National Laboratory zaproponowali wybuch jądrowy na wysokości 1–2 km nad powierzchnią asteroidy, którego promieniowanie rentgenowskie odparowuje warstwę materii, tworząc odrzutową siłę napędową. Ich model, oparty na danych z testów nuklearnych i symulacjach komputerowych, miał wykazać, że bomba o mocy megatony, zdetonowana 2 km nad asteroidą o średnicy 4 km może wygenerować wystarczający impuls, by zmienić jej kurs. Zaletą jest mniejsze ryzyko fragmentacji — asteroidę nie rozrywa, lecz „popycha” asteroidę, eliminując groźbę jej rozbicia na strumień niekontrolowanych odłamków, które same w sobie mogą stanowić zagrożenie.
Wszystkie te scenariusze cierpią na oczywistą ułomność – są, póki co, wyłącznie teoretyczne. I tak mogą jednak okazać się bezcenną wiedzą, zważywszy na fakt, że potencjalne zwalczanie zagrożenia ze strony asteroid wymaga podjęcia działań na miesiące lub, jak wspominano wyżej, całe lata przed ich zbliżeniem się w kierunku Ziemi. Energia nuklearna jawi się przy tym jako znana technologia, która może poradzić sobie z dużymi asteroidami we krótkim czasie. Kinetyczne uderzenia, jak te zakładane w toku misji DART NASA, mogą być bowiem skuteczne – i to z mniejszym potencjałem wywołania skutków ubocznych – ale tylko na małe obiekty i przy również długim wyprzedzeniu.