Nghiên cứu tác động va chạm của vệ tinh với thiên thạch

Hiện tại, Trái Đất vẫn bình yên, thế nhưng ngoài không gian vẫn có hàng trăm thiên thạch tiềm năng gây nguy hiểm (NEOs) cho hành tinh của chúng ta.

>>> Thiên thạch khiến Mặt trăng hủy diệt Trái đất?

Một trong những giải pháp cho vấn đề này là làm chệch hướng thiên thạch bằng một vệ tinh va chạm. Và để xem xét độ hiệu quả, nhà nghiên cứu Frank Schäfer đến từ viện Fraunhofer cùng khoa động lực học tốc độ cao thuộc Ernst-Mach-Institut (EMI) tại Freiburg, Đức đang tìm hiểu về những thành phần của thiên thạch và tầm ảnh hưởng của vật chất đối với vụ va chạm.

Nếu sử dụng một vệ tinh hay tàu vũ trụ có kích thước bằng cái máy giặt để làm lệch hướng của một thiên thạch nặng hàng trăm tấn thì chẳng khác nào "trứng chọi đá". Ngay cả khi con tàu bay ở vận tốc quỹ đạo thì tác động mà nó gây ra đối với một thiêt thạch đủ lớn để gây nguy hiểm cho Trái Đất vẫn không đáng kể. Vấn đề ở đây là "viên đạn" vệ tinh phải sinh ra đủ năng lượng để hạ gục thiên thạch và va chạm phải xảy ra đúng thời điểm.

Ảnh: io9.com

Schäfer cho biết: "Trên thực tế, tác động của một con tàu vũ trụ có thể sẽ thay đổi tốc độ của thiên thạch ở tỉ lệ vài cm mỗi giây. Tuy nhiên, điều này đủ để làm chệch hướng tiếp cận của thiên thạch về mặt lâu dài. Vì vậy, nếu chúng ta muốn ngăn một thiên thạch va chạm với Trái Đất, chúng ta cần phải làm lệch quỹ đạo của nó từ trước đó nhiều năm".

Ban đầu, nghiên cứu của Schäfer là tìm cách làm chệch hướng các thiên thạch có đường kính từ 100 đến 300m bằng cách sử dụng những vệ tinh không gian khổng lồ theo kiểu 2 viên bi va chạm vào nhau trên bàn billiards. Tuy nhiên, Schäfer đã lập tức nhận ra có điều gì đó khác thường xảy ra, không đơn giản như việc 2 viên bi va chạm và dội ra. Vật chất cấu tạo của thiên thạch cũng là một yếu tố, đặc biệt là khi vụ va chạm gây ra một đám mảnh vỡ. Trong trường hợp này, động lượng truyền dẫn sẽ lớn hơn gấp 4 lần so với lần va chạm đầu tiên.

"Trong quá trình tác động, không chỉ vệ tinh truyền động lượng của chính nó vào thiên thạch mà các vật chất dội ra từ vị trí va chạm cũng được phóng thích theo hướng ngược lại. Hiệu ứng dội ngược đóng vai trò như một bộ tăng áp cho độ lệch của thiên thạch", Schäfer nói.

Để thí nghiệm, Schäfer sử dụng các quả lắc và đính lên quả lắc các vật chất tương tự với thành phần tạo nên thiên thạch chẳng hạn như thạch anh đặc, sa thạch xốp hay bê tông thoáng khí. Sau đó, ông bắn các đầu đạn bằng nhôm vào con lắc ở tốc độ 10 km/s đồng thời ghi lại các kết quả với camera tốc độ cao, máy đo giao thoa và tia laser.

Kết quả từ thí nghiệm đã chứng minh rằng vật chất của thiên thạch ảnh hưởng không nhỏ đến tác động va chạm từ vệ tinh. Vật chất xốp sẽ hấp thụ lực va chạm, tương tự như vùng hấp thụ xung lực của xe hơi khi xảy ra tai nạn. Ngược lại, vật chất đặc hơn và co giãn hơn sẽ tăng cường độ lệch khi va chạm.

Nghiên cứu của Schäfer là một phần của chương trình NEOShield của cơ quan vũ trụ châu Âu - ESA với mục tiêu làm chệch hướng một thiên thạch vào giữa năm 2015.