桑迪亚国家实验室的研究人员开发了一种新的小行星偏转模拟方法，显著提升了计算速度与细节精度。该研究不仅优化了模型性能，还揭示了小行星形状和方向对偏转效果的复杂影响。
根据最新发表的研究论文，团队旨在改进模拟技术，以更准确地预测核爆炸产生的 X 射线如何改变小行星轨迹。此前，由于计算耗时过长，研究人员难以充分探索不同场景、各类小行星或多种任务概念的可能性。
早期计算的高复杂性迫使研究者做出妥协，通常将小行星简化为球体模型，或简化相关物理过程。然而，完全球形的小行星极为罕见，其不规则形状给防御策略带来了额外挑战。
为解决计算瓶颈并更精确地建模不规则形状，摩尔（Moore）及其团队整合了两种已在桑迪亚使用的高精度模拟代码：ALEGRA 和 SPARTA。其中，ALEGRA 擅长模拟辐射加热及高能材料动力学，而 SPARTA 则专注于低密度气体行为。
摩尔在邮件中解释称，这两种代码分别在小行星撞击模型的不同方面表现优异。ALEGRA 能非常准确地模拟岩石表面的蒸发过程，但随着气体在小行星周围膨胀，其计算时间会急剧增加。因此，早期基于 ALEGRA 的模拟常通过将小行星建模为球体来降低计算成本。
“在低气体密度下，SPARTA 的效率更高，”摩尔指出，“但反之，SPARTA 在高气密度环境下运行变得困难。”关键在于结合两者优势：在新模型中，ALEGRA 负责处理气体密度高的区域，而 SPARTA 则处理不规则形状的稀释区域。这种分工使得每个代码都能解决其最擅长的部分，从而大幅减轻整体计算负担。
据桑迪亚国家实验室新闻稿显示，这种综合方法比早期方法快 1,600 多倍，同时保持了足够的精度以预测形状不规则小行星的偏转效果。
数据揭示更多不确定性
改进后的模拟凸显了小行星形状和方向的复杂性。
摩尔表示：“我们认为目标特性至关重要，其影响之大令人惊讶。”
研究团队利用详细模型对三个已深入研究的小行星——戈列夫卡（Golevka）、贝努（Bennu）和伊托卡瓦（Itokawa）进行了偏转模拟。结果显示，同一颗小行星的不同侧面受到附近核爆炸 X 射线照射时，速度变化幅度可高达五倍。即便是三者中最对称的贝努，其偏转速度的差异也接近两倍，具体取决于小行星面对爆炸的方向。
这意味着，确定核装置在小行星附近的引爆位置需要极高的精确度。
论文指出，人类可能对即将到来的小行星威胁知之甚少，且往往缺乏足够时间拍摄完整照片。此外，也无法完全确定小行星在偏转弹到达时的朝向。团队强调，若不了解小行星的组成和内部结构，很难获得准确的预测结果。
虽然小行星偏转带来新的担忧，但至少现在的模型不再局限于将小行星视为完美球体。目前尚不清楚我们是否能从足够远的距离发现威胁，从而获得先期研究的机会。
