地球に迫る小惑星を核爆発で押し返すには「形状に合わせた調整」が重要と判明、軌道を変える効果に約5倍の差

一方で、大きな小惑星が接近している場合や衝突までの時間が限られている場合には、核爆発を利用して軌道を変える方法も候補に挙がっています。核爆発で発生する強力なX線を小惑星の表面に当てると、表面の物質が急激に加熱されて蒸発します。蒸発した物質が宇宙空間に噴き出す反作用によって小惑星が押され、進行方向を変えられるという仕組みです。

ただし、実際の小惑星はきれいな球体とは限りません。表面には凹凸があり、細長いものやいびつな形状のものも存在します。従来のシミュレーションでは小惑星を単純な球体として扱うことが多く、複雑な形状と核爆発による影響を同時に詳しく計算することは困難でした。

by NASA

そこでサンディア国立研究所の物理学者であるネイサン・ムーア氏らの研究チームは、異なる物理現象を計算する2種類のシミュレーション技術を組み合わせました。新たに開発した計算アルゴリズムは従来の1600倍以上の高速化を達成し、小惑星の複雑な形状を考慮しながらX線の影響を詳しく調べられるようになったとのこと。

研究チームが同じ小惑星に異なる方向からX線を照射するシミュレーションを行ったところ、ある方向から照射した場合には小惑星の速度が秒速3.9mm変化したのに対し、別の方向から照射した場合の変化は秒速0.8mmにとどまりました。X線を当てる方向が違うだけで、軌道を変える効果に約5倍の差が生じたというわけです。

さらに別の小惑星を使ったシミュレーションでは、X線を当てる方向によって自転速度の変化に最大17倍もの差が生じました。ムーア氏は「狙う方向が重要だとは予想していましたが、影響の大きさには驚きました」と述べています。

新たなシミュレーションでは探査機などが撮影した小惑星の立体的な形状データを利用し、爆発の強さや小惑星までの距離、X線が届く方向を変えながら影響を計算できます。小惑星の表面で蒸発する物質の量を場所ごとに調べ、軌道や自転の変化に加えて表面の損傷も推定できるとのこと。

小惑星への対策では、天体を細かく破壊すると複数の破片が地球に衝突する危険性も考えられます。研究チームは小惑星をできるだけ一体のまま保ち、安全な方向へ移動させるためにも詳しいシミュレーションが重要だと説明しています。

ただし新たな計算手法にも限界があり、小惑星の表面にある岩石の破壊は計算できても、小惑星全体が砕け散るかどうかを正確に予測することはできないとのこと。また、計算には小惑星をさまざまな方向から観測した詳しい形状データが必要で、地球への衝突までに十分な情報を集められるとは限らないそうです。

ムーア氏は「適切な側を選べば成功しますが、狙いを間違えれば大変なことになります」と語っています。研究チームは今後さらに計算手法を改良し、小惑星の形状に応じて爆発の強さや位置、方向を判断できるようにすることで将来の小惑星衝突を防ぐ手段の検討に役立てたいとしています。