不同的中子能量会使小行星偏转

　　劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）与空军技术学院（AFIT）之间的一项研究合作，研究了核装置爆炸产生的中子能量如何影响小行星的偏转。
　　科学家们比较了代表裂变和聚变中子的两种不同中子能源产生的小行星偏转，从而可以进行并列比较。 目的是了解核爆炸释放的中子能更适合偏转小行星，以及为什么能为优化偏转性能铺平道路。
　　（核装置的对峙爆炸会辐射小行星，并在表面及其下方沉积能量。 在这项工作中，两个主要的中子产量（50 kt和1 Mt）和两个中子能量（14.1 MeV和1 MeV）并排比较。 黑点表示对峙核装置的位置。 小行星中的颜色表示不同中子能量沉积的强度和分布。 深蓝色指示小行星保持固体的位置。 所有其他颜色都是材料熔化和/或汽化的地方，这允许喷射吹散的碎屑，从而改变小行星的速度并使之偏转。 请注意，本研究中考虑的小行星直径为300米，但上方的视觉效果显示直径为0.8m和5m的小行星–这仅是为了可视化目的，以扩大能量沉积的面积。 图片来源：劳伦斯·利弗莫尔国家实验室）
　　这项工作在《航天学报》上进行了介绍，由兰辛·霍兰领导。由于中子比X射线更具穿透性，因此研究小组的工作重点是核爆炸产生的中子辐射。这意味着中子产量可能会加热更多数量的小行星表面物质，因此比X射线产量更有效地偏转小行星。
　　不同能量的中子可以通过不同的相互作用机制与相同的材料相互作用。 通过改变沉积能量的分布和强度，也可以影响所产生的小行星偏转。
　　研究表明，能量沉积分布图（绘制了小行星弯曲表面处和下方的空间位置，能量以不同的分布分布）在本次研究中比较的两个中子能量之间可能存在很大差异。 当沉积的能量在小行星中的分布不同时，这意味着熔化/汽化的吹扫碎屑会在数量和速度上发生变化，这最终决定了小行星的速度变化。
　　击败小行星有两种基本选择：破坏或偏转。破坏是向小行星赋予如此多能量的一种方法，以至于它被粉碎成许多以极快的速度运动的碎片。
　　过去的工作发现，原始小行星质量的99.5％以上会错过地球。如果小行星撞击前的警告时间短或小行星相对较小，则可能会考虑采用这种破坏途径。
　　偏转是一种较平缓的方法，它涉及向小行星传递较少量的能量，保持物体完好无损并以稍有变化的速度将其推到稍稍不同的轨道上。
　　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。这就是我们研究偏转的原因。
　　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，洛斯阿拉莫斯国家实验室的蒙特卡罗N粒子（MCNP）辐射传输程序用于模拟本研究中比较的所有不同案例研究。MCNP模拟了一次中子对峙爆轰，它向一颗300m的SiO2（氧化硅）球形小行星辐射。小行星被数百个同心球体和包裹的圆锥体分开，形成数十万个细胞，对每个细胞的能量沉积进行统计和跟踪，以生成整个小行星的能量沉积剖面或能量的空间分布。
　　对于小行星偏转阶段，使用LLNL的2D和3D任意拉格朗日-欧拉（ALE3D）流体力学代码来模拟小行星材料对考虑的能量沉积的响应。 导入了MCNP生成的能量沉积剖面，并将其映射到ALE3D小行星中以初始化模拟。 对于中子产率和中子能量的各种配置，获得了所产生的偏转速度变化，从而可以量化中子能量对所产生的偏转的影响。
　　这项工作是核偏转模拟向前迈出的一小步。最终的目标之一是确定最佳的中子能谱，即以最理想的方式储存能量的中子能输出的扩散，以最大化由此产生的速度变化或偏转。
　　研究表明，能量沉积数据的准确性和准确性很重要。 如果能量沉积输入不正确，我们对小行星的偏转输出就不会有太大的信心。我们现在知道，能量沉积曲线对于用于偏转大型小行星的大产率至关重要。如果有减轻大型传入小行星的计划，则应考虑能量沉积的空间分布，以正确地模拟预期的小行星速度变化。
　　另一方面，能量耦合效率始终是重要的考虑因素，即使对于小行星来说产量较低。我们发现能量沉积的大小是最强烈地预测整个小行星偏转的因素，与空间分布相比，对最终速度变化的影响更大。
　　为了计划小行星的缓解任务，有必要考虑这些能量参数以具有正确的模拟和期望。
　　重要的是，我们必须进一步研究和了解所有小行星缓解技术，我们必须进一步研究和了解所有小行星减缓技术，以便最大限度地利用我们工具箱中的工具。在某些情况下，使用核装置使小行星偏离轨道会比使用非核替代方案有一些优势。事实上，如果预警时间很短和/或事故小行星很大，核爆炸可能是我们偏转和/或破坏的唯一可行选择。