核武器能使小行星偏转吗？“X射线剪刀”为科学家提供了线索 _核武器

Z机器位于新墨西哥州阿尔伯克基，是20世纪60年代在桑迪亚国家实验室开始的脉冲功率计划的一部分。脉冲功率是一种将电能集中并转化为巨大功率的短脉冲的技术，然后用于产生X射线和伽马射线。图片来源：Randy Montoya/桑迪亚国家实验室
据《大众科学》（安德鲁·保罗）：关于如何最好地处理罕见（但可能）的小行星与地球的灾难性碰撞，有许多理论。然而，针对实际的太空岩石有效测试这些可能的解决方案是复杂的、昂贵的，需要数年时间才能实现。现在，研究人员认为，他们创造了一种更容易的方法（相对而言）来评估最引人注目的提议之一：部署核弹。为了完成他们最近的实验，桑迪亚国家实验室的一个团队设计了一种他们称之为“X射线剪刀”的新工具
2022年，美国国家航空航天局的双作用重定向测试（DART）任务成功地改变了一颗小行星的轨道，此前一艘航天器以13000英里/小时的速度撞击了大约560英尺宽的岩石。虽然这是研究偏转灾难性地球小行星应急计划的重要时刻，但整个项目并不便宜。总的来说，这项任务的完成成本约为3.245亿美元。这意味着，计划多次重复表演并不是进一步研究小行星偏转的可行策略。但如果你能在实验室模拟小行星、其周围环境和核爆炸力，那么这将使许多模型实验成为可能。
为了模拟核爆，桑迪亚国家实验室物理学家Nathan Moore领导的一个团队依靠该机构的房间大小的“Z机器”，这是世界上最强的脉冲功率装置。正如《国家地理》杂志所解释的那样，一旦Z机器被激活，氩气就会受到巨大的电流冲击，导致它爆炸成类似于太阳表面的超热等离子体。这种等离子体还会产生兆焦耳大小的X射线辐射爆发，类似于太空中的核爆。累积效应非常强大，Z机器可以熔化钻石。
摩尔的团队推测，在目标舱内放置一个微型小行星模拟物可以模拟涉及实际核武器的更大的太空岩石场景。但地球上只有一个持续存在的问题——引力。
摩尔在9月23日的一份公告中解释说：“外太空中的类固醇不会附着在任何东西上。但在实验室里，所有东西都会被地球的引力拉下，所以所有东西都是通过它与其他东西的引力附着而固定的。” 。更重要的是，重力会阻止任何模型小行星像在太空中那样精确移动，而任何机械附件都会产生摩擦。
Moore及其同事将他们的解决方法称为“X射线剪刀” 。首先，研究人员使用一块比一根头发细大约八倍的箔片将0.1克二氧化硅悬浮在Z机器的靶室中。当Z机器发射X射线时，超薄锚立即汽化。在最短的时间里，未悬浮的二氧化硅样品处于自由漂浮状态，没有任何重力影响。
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摩尔说：“对于一纳米的坠落，我们可以忽略地球引力的百万分之二十秒，因为Z会产生一束X射线，扫过12.5毫米宽的模拟小行星表面，大约有一根手指的宽度。” 。
在这两千万分之一秒内，极其灵敏的设备测量了二氧化硅替代物的撞击力和速度，然后该团队将其插入一个能够模拟指数级更大的小行星和核力的模型中。研究结果发表在9月23日的《自然物理学》杂志上，展示了建立缩尺模型小行星核效应库的早期阶段。从那里开始，计算建模可能很快就会帮助专家进行数十次小行星偏转试验，而不需要实际的小行星、核武器或火箭。
在研究人员考虑向来袭的小行星发射核弹作为避免即将到来的厄运的可行解决方案之前，还有很长的路要走——有理由相信这可能永远不会成为一个现实的解决方案。小行星不仅由二氧化硅组成，还由一系列不同的矿物质组成。有时，它们甚至不是一块岩石，而是一组通过集体引力粘在一起的许多较小的碎片。在向太空投掷巨型炸弹之前，需要研究和解决所有这些变量。但Z机器及其X射线剪刀可能为这样的未来迈出了第一步。
摩尔说：“对大多数人来说，小行星的危险似乎很遥远。” 。“但我们的星球每天都会被BB大小的小行星撞击。我们称之为流星。我们不想等到一颗大型小行星出现，然后争相寻找正确的方法来偏转它。”