核爆多物理場對近地小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)分析

成立, 夏銀, 李璐璐, 李百文, 胡曉棉

(北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所, 北京100094)

1 引言

小行星撞擊地球引發(fā)過10 次以上不同程度的生物滅絕事件, 是人類長期共同面臨的重大潛在威脅[1]。 截至2022 年10 月17 日, 已發(fā)現(xiàn)的近地小行星(軌道近日點小于1.3 個天文單位的小行星) 有30088 顆, 其中直徑大于140m 的有10245顆, 直徑大于1km 的有857 顆[2]。

為了應(yīng)對近地小行星撞擊地球事件的發(fā)生,人們開展了多種防御技術(shù)的探索研究[3-5]: 核爆防御技術(shù)、 動能撞擊技術(shù)、 引力牽引技術(shù)、 太陽光壓技術(shù)、 拖船技術(shù)、 激光剝蝕技術(shù)、 低推力推進技術(shù)、 質(zhì)量驅(qū)動技術(shù)、 離子束引導(dǎo)技術(shù)等。 2022 年9月26 日, 美國國家航空航天局(NASA) 成功實施了雙小行星重定向測試任務(wù)(DART), 通過動能撞擊技術(shù)成功使雙小行星系統(tǒng)子星的軌道周期縮短了23min[6], 開啟了人類主動防御小行星撞擊的新篇章。

面對短預(yù)警時間(一般小于5 年)、 大尺寸小行星的撞擊, 核爆防御是目前唯一可應(yīng)對的技術(shù)手段[3]。 核爆防御技術(shù)可分為兩種[7]: 一種是利用核爆產(chǎn)生的能量直接摧毀具有潛在威脅的近地小行星, 另一種是利用核爆效應(yīng)改變小行星的軌道, 避免與地球相撞事件的發(fā)生。 由于摧毀小行星后產(chǎn)生的碎片仍然具有撞擊地球的風(fēng)險, 因此大部分核爆防御技術(shù)的研究集中在偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的理論分析[8-11]。

核裝置在外太空爆炸時, 釋放的力學(xué)能量將大幅減少, 大部分能量以X 射線的形式釋放出來, 還有部分能量由發(fā)射出來的中子、 γ 光子所攜帶。 人們針對核爆X 光、 中子、 γ 光子對小行星的偏轉(zhuǎn)作用已經(jīng)開展了相關(guān)研究。 有研究表明, 核裝置產(chǎn)生的γ 射線對小行星的偏轉(zhuǎn)幾乎可以忽略, 而中子和X 射線對小行星的偏轉(zhuǎn)起主要作用[12]。 文獻[13]指出, 中子對小行星產(chǎn)生的有效動量變化可能更高, 最高可達X 射線的2 倍。 文獻[14]針對1MeV 和14.1MeV 兩種單能中子對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)進行了細致的理論分析, 結(jié)果表明兩種單能中子源的能量沉積分布及能量耦合效率有較大差別, 由此導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)速度的差異可達70 %。 文獻[12]分析了核爆X 射線和中子對不同物質(zhì)組成的小行星偏轉(zhuǎn)效應(yīng), 結(jié)果表明,物質(zhì)組成對偏轉(zhuǎn)速度的影響可以達到50%。

盡管已經(jīng)有大量文獻開展了核爆防御小行星的理論研究, 但是大部分都是針對單一核爆效應(yīng)、 假定能量份額及能譜分布條件下開展的物理規(guī)律研究。 事實上, 核爆對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)是X 光、 中子及γ 光子等多物理場對小行星耦合作用的結(jié)果。 因此需要針對核爆多物理場耦合作用下, 對小行星的偏轉(zhuǎn)機理開展細致的理論研究。由于核爆是應(yīng)對大尺寸小行星撞擊的唯一技術(shù)手段, 本文將針對直徑1km 的礦物質(zhì)小行星, 開展核爆多物理場耦合作用對小行星偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的理論研究。 文章第2 節(jié)介紹理論計算模型, 第3 節(jié)分析核爆多物理場造成小行星偏轉(zhuǎn)的物理機理, 第4 節(jié)為總結(jié)。

2 理論模型

本文主要討論對峙爆炸對大尺寸小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng), 這里取小行星直徑1km, 材質(zhì)為二氧化硅, 密度2.0g/cm3, 計算模型如圖1 所示。 核裝置在距離小行星表面NG=23m 處爆炸, 所產(chǎn)生的X 光、 γ 光子、 中子在小行星表面進行能量沉積,造成小行星表面升溫、 液化甚至汽化, 并向外拋射物質(zhì), 通過火箭效應(yīng)改變小行星動量, 實現(xiàn)對其軌道的偏轉(zhuǎn)。

圖1 核爆多物理場對小行星偏轉(zhuǎn)效應(yīng)計算模型示意圖Fig.1 The modeling of simulating the deflection of asteroid due to coupled interactions of nuclear explosion

本文采用非平衡輻射流體力學(xué)程序研究X 光及多物理場耦合作用對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng), 輻射流體力學(xué)方程組見文獻[15]。 為了研究核爆多物理場對小行星不同區(qū)域的影響, 如圖1 所示, 以小行星中心點O和爆點N的連線為極軸, 將核爆多物理場對小行星的作用區(qū)域按與ON的夾角劃分為9 個區(qū)域。

利用輻射流體力學(xué)程序開展數(shù)值模擬, 需要將核爆多物理場對小行星的作用轉(zhuǎn)化為輻射流體力學(xué)方程的能量源項。 核爆產(chǎn)生的中子、 γ 光子在小行星表面沉積能量的具體分布可以通過蒙卡粒子輸運程序數(shù)值模擬給出。 由于中子、 γ 光子的能譜分布、 能量份額對模擬結(jié)果具有較大影響, 為了接近真實外太空核爆場景, 計算時中子、 γ 光子的能譜采用如圖2 所示的氫彈高空核爆的參考出殼能譜[16], 并且中子、 γ 光子的能量比值取為9。 利用蒙卡模擬給出小行星表面沉積能量的分布情況, 可以開展中子、 γ 光子對小行星偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的理論評估。

針對核爆產(chǎn)生的X 光效應(yīng), 可以通過加輻射溫度源的方式, 利用多群輻射輸運程序考察X 光對小行星表面的燒蝕過程以及造成的動量增量,其中X 射線能譜近似為黑體輻射譜。

針對核爆多物理場的耦合作用, 可以利用多群輻射輸運流體力學(xué)程序, 同時考察輻射溫度源及中子、 γ 光子能量沉積體源的影響, 給出核爆X 光、 中子、 γ 光子多物理場耦合作用對小行星的偏轉(zhuǎn)作用。 本文假定三者作用于小行星表面的時間行為相同, 模擬過程中采用如圖3 所示的參考時間譜[16], 其表達式為

式中:β≈0.17ns-1,tp=50ns。

在本文給定核爆距離、 出殼能譜(圖2)、 時間譜(圖3) 等條件下, 對于100 萬噸核裝置, X射線出殼能量份額90%, 中子和γ 光子出殼能量份額10%時, 在圖1 中G點位置處, 輻射場峰值溫度約3 MK, X 射線的表面能注量約57 MJ/cm2,中子的表面能注量約5.7 MJ/cm2, γ 光子的表面能注量約0.63 MJ/cm2。

圖2 氫彈高空核爆的中子(左) 和γ 光子(右) 的參考出殼能譜Fig.2 Reference shell energy spectrum of neutrons (left) and γ photons (right)of hydrogen bomb detonated in high altitude

圖3 核爆X 光、 中子與γ 光子的參考時間譜Fig.3 Reference time spectra of X-rays, neutrons and γ photons of nuclear explosion

利用多群輻射輸運流體力學(xué)程序開展多物理場耦合計算時, 需要根據(jù)X 光、 中子、 γ 光子在小行星表面的能量沉積特性, 選擇合適的徑向網(wǎng)格劃分。 由于X 光在小行星表面的穿透深度為厘米量級, 而輻射自由程為微米量級, 因此小行星表面數(shù)厘米的網(wǎng)格劃分需要很細。 本文在計算過程中采用非均勻網(wǎng)格劃分方式, 并對網(wǎng)格的收斂性做了檢驗。 具體來說, 在深度小于10cm 的范圍內(nèi), 將網(wǎng)格寬度從0.3μm 通過等比方式逐漸放大到1cm, 與X 光的自由程相匹配; 當(dāng)深度超過10cm 時, 網(wǎng)格寬度從1cm 通過等比方式逐漸放大到20cm, 與中子和γ 光子的平均自由程相匹配。

在計算小行星偏轉(zhuǎn)速度時, 本文沿用文獻[14]給出的方法判斷某網(wǎng)格內(nèi)的物質(zhì)是否被拋離小行星表面: 即當(dāng)某網(wǎng)格的溫度超過熔點且速度大于小行星表面的逃逸速度時, 就認為它被拋離小行星表面。 圖1 中區(qū)域i對小行星引起的動量增量可以表示為:

式中:j是拋射物質(zhì)的徑向網(wǎng)格下標(biāo),mi,j是i區(qū)域j網(wǎng)格的質(zhì)量,vi,j是相應(yīng)網(wǎng)格的速度。 將各區(qū)域的引起的動量增量求和, 可以得到核爆多物理場對小行星總動量的增量。 由此可以求出小行星的速度增量, 其中M為小行星的質(zhì)量。 由于小行星表面向外拋射的物質(zhì)質(zhì)量占比較小, 可以忽略, 因此計算過程中可以不考慮該部分的影響。

3 結(jié)果討論

3.1 核爆中子與γ 光子對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)

利用蒙卡粒子輸運程序模擬了核爆中子與γ光子照射在小行星上產(chǎn)生的沉積能量分布。 圖4給出了單位數(shù)量源粒子在小行星上單位質(zhì)量的沉積能(比沉積能) 隨角度和距離小行星表面深度的變化規(guī)律。

從圖4 可以看出, 中子和γ 光子的比沉積能都隨深度的變化迅速衰減。 γ 光子的比沉積能在各個角度基本滿足隨深度變化指數(shù)衰減的規(guī)律,中子的比沉積能只在小角度(接近垂直入射) 方向滿足隨深度變化指數(shù)衰減的規(guī)律。 對于大角度區(qū)域, 如[9.513°, 12.03°] 分區(qū), 在深度10cm范圍內(nèi), 中子比沉積能迅速衰減; 深度大于10cm后, 中子比沉積能衰減速度明顯變緩。 這是由于中子的散射截面比光子的散射截面大, 中子在小行星內(nèi)部輸運過程中, 其散射效應(yīng)比γ 光子強造成的。 對于角度較大的分區(qū), 小行星表面附近的中子比沉積能主要由直穿中子貢獻, 其它區(qū)域散射過來的中子貢獻較小, 因此比沉積能隨深度變化呈指數(shù)衰減; 到了一定深度之后, 由于直穿中子的貢獻衰減迅速, 其它區(qū)域散射過來的中子貢獻不可忽略, 因此中子比沉積能的衰減速度變緩。

圖4 核爆中子和γ 光子在小行星上的比沉積能隨角度及深度的分布圖中子的比沉積能分布(左圖)、γ 光子的比沉積能分布(右圖)Fig.4 Distribution of specific energy deposition of neutrons (left) and γ photons (right)on an asteroid with different angles and depths

利用沉積能分布, 可以給出中子和γ 光子在小行星上的能量沉積效率, 即每個源粒子的平均沉積能與初始平均能量的比值。 對于硅巖材質(zhì)小行星, 文獻[8、 17、 18] 中經(jīng)常采用的中子能量沉積效率為0.70; 文獻[14] 的研究表明, 中子能量沉積效率與中子能量相關(guān), 14.1MeV 的中子能量沉積效率約0.69, 1MeV 的中子能量沉積效率約1.09。 本文計算采用的不是單能中子, 而是接近真實太空核爆情形的高空核爆中子出殼能譜[16], 平均中子能量約2.28MeV, 模擬給出的中子能量沉積效率為1.01。 中子的能量沉積效率大于1 是因為部分中子會與原子核發(fā)生放能反應(yīng)產(chǎn)生次級粒子, 次級粒子與原子核碰撞并沉積能量會提高中子能量沉積效率。

采用高空核爆γ 光子出殼能譜[16]計算出的γ 光子能量沉積效率約0.84。 因此, 相同能量條件下, 中子在小行星上的沉積能量比γ 光子多20%, 考慮到近真實情況下, 出殼中子能量約為γ 光子能量的9 倍, 因此中子在小行星上的沉積能量約為γ 光子的11 倍, 中子對小行星的偏轉(zhuǎn)作用顯著大于γ 光子。

圖5 給出了核爆出殼中子和γ 光子總能量為500kt TNT 炸藥當(dāng)量情況下, 利用輻射輸運流體力學(xué)程序數(shù)值模擬到600μs 時, 小行星各區(qū)域速度的徑向分布, 其中橫坐標(biāo)為距離小行星表面的深度。 可以看出, 在中子和γ 光子聯(lián)合作用下,小行星表面向外拋射物質(zhì)的深度約10 ～100cm。小行星表面向外拋射物質(zhì)的速度隨角度變大而減小, 這與圖4 所示的中子和γ 光子沉積能隨角度變大而減小的規(guī)律是一致的。 對于中子和γ 光子直射的分區(qū), 表面最大物質(zhì)拋射速度約9cm/μs。

圖5 核爆出殼中子和γ 光子總能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量, 600μs 時, 小行星各區(qū)域的徑向速度分布(以小行星表面外法線方向為正)Fig.5 The radial velocity distribution in each region of the asteroid with a total energy of neutrons and photons of 500kt TNT at 600μs (the direction of the outer normal of the asteroid surface is positive)

表1 中給出了不同能量條件下, 核爆中子與γ 光子共同作用下對小行星產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)速度。 其中,Yn+γ為核裝置出殼中子和γ 光子攜帶的總能量,Yin為照射到小行星表面上的能量,Ydep為沉積到小行星上的能量,為能量沉積效率,KErecoil為沉積能量轉(zhuǎn)化的動能,為動能轉(zhuǎn)化效率, Δv為中子和γ 光子共同作用下對小行星產(chǎn)生的速度增量。

表1 核爆中子與γ 光子共同作用下對小行星產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)速度Table 1 The deflection velocity of the asteroid caused by the combination of neutrons and γ photons

受到小行星對核裝置立體張角的限制, 核裝置釋放的能量只有部分可以到達小行星表面。 在本文給定的模型條件下, 約35%的出殼能量可以到達小行星表面。 對于中子和γ 光子而言, 不同能量條件下的能量沉積效率都很高, 接近100%。沉積能量大部分轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)能, 只有約1%的沉積能量可以轉(zhuǎn)化為動能, 由此造成小行星的動量變化。 表1 中最后一列為不同能量中子和γ 光子對小行星造成的速度增量。 可以看到能量越高, 對小行星的偏轉(zhuǎn)越明顯, 500kt 出殼中子和γ光子能量, 可以造成直徑1km 的硅巖質(zhì)小行星約0.34cm/s 的速度偏轉(zhuǎn)。

3.2 核爆X 光對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)

核爆產(chǎn)生的X 光接近黑體輻射源, 根據(jù)核爆威力及出殼X 光能量份額可以確定黑體輻射溫度。 通過加輻射溫度源的方式, 利用多群輻射輸運程序可以考察X 光對小行星表面的輻射燒蝕過程以及對小行星造成的速度增量。

圖6 給出了核爆出殼X 光能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量時, X 光在小行星表面作用200ns 后(輻射源結(jié)束時刻) 的徑向溫度分布。 從圖6 中可以看到, 對于圖1 中劃分的9 片區(qū)域, 角度越小的分區(qū), 小行星表面溫升越高, 輻射燒蝕深度越深。 這是由于角度越小的分區(qū), 小行星表面距離爆點越近, X 光的源強越強, 因此小行星表面的燒蝕深度越深、 溫升越高。 對于X 光直射的分區(qū), 最大燒蝕深度約0.1cm; 而在深度0.1～1.0cm 區(qū)域的物質(zhì)依然有一定溫升, 這主要是通過物質(zhì)熱傳導(dǎo)造成的, 但是該區(qū)域溫度相對較低。

圖6 核爆出殼X 光能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量,200 ns 時, 小行星表面的溫度徑向分布Fig.6 Radial distribution of the temperature on the surface of the asteroid with the X-ray energy of 500kt TNT at 200ns

圖7 給出了核爆出殼X 光能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量情況下, X 光在小行星表面作用600μs 后,小行星徑向的速度分布。 與溫度分布的規(guī)律相同, 角度越小的分區(qū), 由于X 光的強度越大, 表面燒蝕出來的物質(zhì)速度越大。 從圖中可以看到,X 光直射分區(qū)的表面物質(zhì)向外最大拋射速度可以達到約80cm/μs, 遠高于相同出殼能量條件下,中子和γ 光子造成的小行星表面最大物質(zhì)拋射速度(9cm/μs)。 但是X 光使小行星向外拋射物質(zhì)的深度不到1cm, 遠小于中子和γ 光子的作用。

圖7 核爆出殼X 光能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量, 600 μs 時,小行星各分區(qū)物質(zhì)速度的徑向分布(以小行星表面外法線方向為正)Fig.7 Radial distribution of material velocities in different regions of the asteroid with the X-ray energy of 500kt TNT at 600μs (the direction of the outer normal of the asteroid surface is positive)

表2 給出了不同能量核爆X 射線對小行星產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)速度,YX-ray為核裝置出殼X 光能量,Yin為照射到小行星表面的X 光能量。 與中子和γ光子類似, 受小行星對核裝置立體張角的限制,只有部分X 光可以到達小行星表面, 在本文給定的模型條件下, 約35%的X 光能量可以到達小行星表面。 表2 其它各列的物理含義與表1 相同。與中子和γ 光子接近100%的能量沉積效率不同,X 光的能量沉積效率只有14%～20%, 這是由于X 光的輻射自由程非常短, 大部分輻射能量會隨著小行星表面物質(zhì)的吸收再發(fā)射過程返照到太空當(dāng)中。 相比于燒蝕物質(zhì)產(chǎn)生的動量變化, 由于返照的光壓較小, 以及作用在小行星上的時間極短,因此返照光子對小行星動量的影響可以忽略, 在本文中不予考慮。

表2 核爆X 射線對小行星產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)速度Table 2 The velocity change of asteroid caused by X-rays of nuclear explosion

相比中子和γ 光子, X 光沉積能量的動能轉(zhuǎn)化效率相對較高, 可以達到2%。 盡管如此, 由于X 光的能量沉積效率較低, 相同出殼能量條件下, X 光轉(zhuǎn)化的動能依然較小。 例如, 核爆出殼X 光能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量時, 沉積能量轉(zhuǎn)化的動能約0.57kt; 相同出殼能量的中子和γ 光子,沉積能量轉(zhuǎn)化的動能約1.99kt。 相比于能量的差異, 不同效應(yīng)場對小行星偏轉(zhuǎn)速度的差異更大。對于出殼能量500kt TNT 炸藥當(dāng)量的情況, 中子和γ 光子對小行星造成的偏轉(zhuǎn)速度約0.34cm/s,而相同能量的X 光對小行星造成的偏轉(zhuǎn)速度只有0.039 cm/s, 約偏小一個量級。 這是由于: 一方面, X 光轉(zhuǎn)化的動能只有中子和γ 光子的1/4 左右; 另一方面, X 光的自由程較短, 導(dǎo)致小行星向外拋射物質(zhì)的深度較淺, 拋出的物質(zhì)質(zhì)量Δm比中子和γ 光子的作用偏小約2 個量級, 而動量增量因此, 相同出殼能量條件下, X 光對小行星造成的速度偏轉(zhuǎn)效應(yīng)遠小于中子和γ 光子對小行星的作用。

3.3 核爆多物理場對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)

前面兩小節(jié)分別討論了中子-γ 光子聯(lián)合作用, 以及X 光對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)。 實際上, 核爆對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)是多物理場耦合作用的結(jié)果。 本小節(jié)將考察不同核爆威力條件下, 中子、γ 光子、 X 光同時作用在小行星上, 對其偏轉(zhuǎn)速度的影響。

在本文數(shù)值模擬過程中, 中子、 γ 光子、 X光都采用了接近太空核爆環(huán)境的高空核爆出殼能譜。 但是三者出殼的能量份額與核裝置具體結(jié)構(gòu)相關(guān), 在考察多物理場耦合作用效果時, 表3 中給出了中子和γ 光子出殼能量份額分別占10%、30%、 50%的模擬結(jié)果。 其中,Ytot為核裝置釋放的總能量,Yn+γ為出殼中子和γ 光子的能量,YX-ray為出殼X 光的能量, 表3 其余各列物理含義與表1 相同。

表3 核爆中子、γ 光子和X 射線的共同作用對小行星產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)速度Table 3 The velocity change of asteroid caused by the coupled interactions of neutrons, photons and X-rays

從表3 中可以看出, 由于中子和γ 光子的能量沉積效率較高, 因此隨著中子和γ 光子能量份額的提升, 多物理場在小行星表面的能量沉積效率明顯增加, 盡管動能轉(zhuǎn)化效率不斷下降, 但轉(zhuǎn)化的動能依然隨中子和γ 光子能量份額的增加而增加, 由此造成的速度偏轉(zhuǎn)效果不斷增大。 結(jié)合表1、 表2 和表3 可以看出, 在本文給定模型條件下, 核爆多物理場對小行星的偏轉(zhuǎn)效果主要來自于中子和γ 光子。 對于核裝置放能1000kt TNT炸藥當(dāng)量的情況, 中子和γ 光子能量份額占10%(即100kt TNT 當(dāng)量) 時: 中子和γ 光子單獨作用對小行星造成的偏轉(zhuǎn)速度約0.14 cm/s (見表1);考慮多物理場耦合作用后, 對小行星造成的偏轉(zhuǎn)速度約0.15cm/s (見表3), 90%能量份額的X光使偏轉(zhuǎn)速度增加了約7%。 中子和γ 光子能量份額占50%時, X 光對偏轉(zhuǎn)速度增加的影響約1%。

總的來說, 核爆威力越大, 對小行星的偏轉(zhuǎn)速度越大; 中子和γ 光子的能量份額越高, 對小行星的偏轉(zhuǎn)速度越大。

4 總結(jié)

核爆防御是目前唯一可應(yīng)對大尺寸、 短預(yù)警時間小行星撞擊地球的技術(shù)手段, 本文針對1km直徑的硅巖質(zhì)小行星開展了核爆多物理場單獨作用及耦合作用對小行星偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響研究。 核裝置在距離小行星表面23m 處對峙爆炸, 受到小行星對核裝置立體張角的限制, 只有約35%的能量可以作用到小行星表面。 理論分析表明, 中子-γ光子聯(lián)合作用與X 光的作用機制不同: 中子和γ光子的自由程相對較長, 對小行星的加熱深度更深, 能量沉積效率接近100%, 大部分沉積能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)能, 約1%的能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)動能,小行星表面向外拋射物質(zhì)的深度約10 ～100 cm,拋射物質(zhì)的最大速度約9cm/μs; 而X 光的自由程比較短, 只能加熱小行星淺表層的物質(zhì), 受到小行星表面物質(zhì)對輻射吸收再發(fā)射物理過程的影響, 大部分輻射能返照回到太空, 能量沉積效率相對較低, 只有約20%, 盡管小行星受X 光作用向外拋射物質(zhì)的速度非常快, 最大約80cm/μs,但是由于向外拋射物質(zhì)的深度很淺(約1cm),導(dǎo)致向外拋射物質(zhì)的質(zhì)量及動量較小, 因此X 光造成的小行星偏轉(zhuǎn)速度相對較小。

針對核爆中子、 γ 光子、 X 光多物理場耦合相互作用的研究表明, 在本文給定計算模型及近似條件下, 核裝置放能1000kt TNT 炸藥當(dāng)量時,90%能量份額的X 光會使小行星的偏轉(zhuǎn)速度增加約7%, 中子和γ 光子對小行星的偏轉(zhuǎn)起主要作用。

本文針對一個特定的核爆防御小行星場景,分析了核爆多物理場對小行星的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)。 事實上, 影響核爆對小行星軌道偏轉(zhuǎn)效果的因素有很多, 如爆炸距離、 核爆威力、 X 光能量份額、 中子能量份額及能譜分布、 γ 光子能量份額及能譜分布等, 而且還與小行星的材質(zhì)、 密度、 表面形狀等相關(guān)。 另外, 本文模擬過程中尚未考慮核裝置碎片攜帶動量撞擊小行星的影響。 總之, 未來需要針對核爆防御技術(shù), 開展更加精細的物理建模, 細致研究核爆多物理場耦合作用造成小行星偏轉(zhuǎn)的物理機制。