Инженеры из Университета Джонса Хопкинса узнали много нового о том, как гранулированные материалы, такие как песок и камни, ведут себя при экстремальных ударах. Для этого они обстреливали образцы из газовой пушки. Эти открытия могут однажды помочь защитить Землю от опасных астероидов, пишет Phys.org.
Команда выстреливала снарядами из газовой пушки со скоростью до 2 км/с в гранулированные образцы из алюминия и содово-известкового стекла. Наблюдения за поведением образцов в первые микросекунды после удара проводились с помощью специальных рентгеновских установок на передовом источнике фотонов (APS) в Чикаго. Временные рамки экспериментов очень короткие — несколько сотен наносекунд.
Используя рентгеновскую визуализацию и компьютерное моделирование, исследователи смогли детально изучать процессы, происходящие внутри гранулированных материалов при ударных нагрузках. Оказалось, что они могут вести себя неожиданным образом при ударе на высоких скоростях. Даже две песчинки могут реагировать совершенно по-разному во время одного и того же удара.
Помимо других химических реакций, тепло, создаваемое интенсивным сжатием, приводило к разрушению, плавлению и повторной кристаллизации зерен. При увеличении скорости до все более высоких значений передавалось так много тепловой энергии, что зерна фактически плавились, а затем преобразовывались.
При высокоскоростном ударе различные металлические материалы поглощают энергию по-разному. Алюминий рассеивает энергию за счет образования дефектов и пластичности. А хрупкие материалы, такие как натриево-кальциевое стекло, покрываются трещинами и разрушаются на части.
Результаты исследования могут использоваться для совершенствования методов защиты Земли от астероидов, аналогичных миссии DART 2022 года. Еще полученные данные пригодятся в промышленности.
По словам исследователей, реголит, покрывающий поверхность всех астероидов, играет ключевую роль в рассеивании энергии при ударном воздействии. Это означает, что при столкновении с астероидом часть энергии космического аппарата будет затрачена на разрушение и перемещение реголита, а не на изменение траектории самого астероида.
Между тем, калифорнийский стартап AstroForge собирается добывать полезные ископаемые в космосе. Компания анонсировала запуск автономного зонда Vestri к металлическому астроиду, находящемуся вблизи Земли.