Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben eine Reihe dreidimensionaler Simulationen vorgestellt, die demonstrieren, wie eine Nuklearexplosion die Traktorie eines potenziell gefährlichen Asteroiden verändern oder ihn vollständig zerstören kann. Die Arbeit, über die RBC-Ukraine unter Bezugnahme auf Interesting Engineering berichtet, ist eines der detailliertesten numerischen Experimente im Bereich der Planetare Verteidigung und liefert internationalen Organisationen konkrete mathematische Werkzeuge für Entscheidungsfindungen in Extremszenarien.

Vom kinetischen Impaktor zur nuklearen Option

Im Gegensatz zu den meisten globalen Bedrohungen kann eine Kollision mit einem Asteroiden verhindert werden, wenn er früh genug entdeckt wird. Im Jahr 2022 hat die NASA bereits die Wirksamkeit eines kinetischen Impaktors demonstriert: Die Sonde der DART-Mission prallte absichtlich auf den Asteroiden Dimorphos und veränderte dessen Umlaufbahn. Um jedoch riesige Körper aufzuhalten oder wenn bis zu einem möglichen Einschlag nur noch Monate verbleiben, reicht die Energie eines herkömmlichen Raumfahrzeugs nicht aus. Genau in diesem „Zeitfenster“ wird eine Atomladung, die dem Objekt um Größenordnungen mehr Energie zuführen kann, als letztes, aber physikalisch machbares Mittel betrachtet.

Methodik: Von 1.500 Berechnungen zu volumetrischen Modellen

Um die Realisierbarkeit des Nuklearszenarios zu bewerten, setzten LLNL-Astrophysiker den spezialisierten Berechnungscode Spheral ein. Bevor zu dreidimensionalen Simulationen übergegangen wurde, glich das Team über 1.500 eindimensionale Berechnungen mit den Daten des verifizierten Ares-Modells ab. Erst nach Bestätigung der Algorithmusgenauigkeit gingen die Forscher zu volumetrischen 3D-Modellen über, die Körpergeometrie, Gesteinsdichte und Strahlungsparameter berücksichtigten.

Was bei der Detonation passiert: Verdampfung und Fragmentierung

Während des Experiments simulierten die Wissenschaftler eine Zündung in der Nähe eines komplex geformten Asteroiden mit einem Durchmesser von 160 Metern. In den Simulationen wurden der Abstand zum Detonationsort und die Dichte des Gesteins variiert. Die Röntgenstrahlung der Explosion führt zur schnellen Verdampfung der oberen Schichten des Körpers, und der nachfolgende Dampfdruck verursacht eine Fragmentierung – der Asteroid bricht in zahlreiche Trümmer auseinander, die in verschiedene Richtungen davonfliegen.

Hauptschlussfolgerung: Kein „Steine-Regen“

Das Hauptergebnis der Studie ist, dass die Asteroidenfragmente nach der Zündung eine ausreichende Geschwindigkeit erlangen, um sich im offenen Weltraum zu verstreuen. Keines der Fragmente behält eine auf die Erde gerichtete Flugbahn bei, wodurch ein Szenario eines massiven „Steine-Regens“ auf die Planetenoberfläche ausgeschlossen wird. Die gewonnenen 3D-Modelle sollen es internationalen Organisationen für den Planetenschutz ermöglichen, im Voraus zu berechnen, wie, wo und mit welcher Sprengkraft eine Atomladung eingesetzt werden sollte, wenn der Erde tatsächlich eine kosmische Katastrophe droht.

Kontext und Perspektiven

Die LLNL-Studie fügt sich in ein breiteres Programm zur Vorbereitung auf hypothetische Bedrohungen durch erdnahe Objekte ein. Obwohl die Wahrscheinlichkeit, dass ein großer Asteroid in den kommenden Jahrzehnten mit der Erde kollidiert, als extrem gering eingeschätzt wird, verringert das Vorhandensein verifizierter numerischer Modelle und ausgearbeiteter Detonationsprotokolle die Ungewissheit in dem Moment, in dem Entscheidungen unter Zeitdruck getroffen werden müssen. Die Arbeit unterstreicht, dass die nukleare Option kein „Plan B“ bleibt, sondern das letzte Verteidigungsschema ist, auf das nur dann zurückgegriffen wird, wenn kinetische und gravitative Methoden erschöpft sind.