Studerende, der er fascineret af kometer, udtænker en strategi til at forsvare jorden mod potentielle påvirkninger

At vokse op i Californiens ørken, Qicheng Zhang udviklede tidligt en forståelse for stjerner og den universelle udstrækning bag himlen. Men hans største nysgerrighed i rummet var langt fra kometer, disse himmellegemer af is, gas og støv, rester fra den længe siden dannelse af stjerner og planeter.

I gymnasiet, Zhang begyndte at skrive software som en hobby og, naturligt, vendte sig mod himlen for at få inspiration. Hans kometviden nåede nye højder gennem hans udvikling af et planetarium-program, som krævede detaljerede oplysninger om en komets placering, retning og lysstyrke.

"Så langt tilbage som jeg kan huske, Jeg har altid været interesseret i astronomi og astronomiske begivenheder, " sagde Zhang, nu fjerdeårsstuderende på UC Santa Barbara. "Kometer er et af de få astronomiske fænomener, man bare kan gå ud, sige til Campus Point på UCSB, og se det, nat til nat, bevæger sig. Tilbage i 2013 var den solgræssende komet ISON så lys, at du kunne gå ud om morgenen og se dens klare stråle. Det er så fascinerende for mig."

På UCSB, den fascination er blevet fostret ind i et forskningsfokus, der allerede betaler akademisk udbytte for den aspirerende astrofysiker. Zhang tilbragte sin seneste sommer i en prestigefyldt, kometfokuseret praktik ved U.S. Naval Research Laboratory. Kort efter hjemkomsten, han indledte det akademiske år 2016 ved at udgive og præsentere et papir, medforfatter med UCSB fysikprofessor Philip Lubin, til SPIE Optics and Photonics-konferencen.

Og hæderen bliver ved med at komme.

Nu har Zhang modtaget Thomas R. McGetchin Memorial Scholarship fra Universities Space Research Association (USRA), en organisation dannet i 1969 i regi af National Academies of Science. USRA uddeler kun fem stipendier årligt til bachelorstuderende, der tackler udfordrende videnskabelige spørgsmål inden for rumforskning og udforskning, især astrofysik og astronomi, og skabe teknologier og løsninger, der vil påvirke menneskers liv positivt.

Zhangs prisvindende arbejde, og fokus i hans førnævnte papir, undersøger den potentielle brug af rettet energi til kometafbøjning. Tilpasning og anvendelse på en ny måde teknologi udviklet ved UCSB af Lubin og hans gruppe til planetarisk forsvar mod asteroider, og for relativistisk fremdrift af rumfartøjer til interstellar flyvning, den studerende påviste, at en komet kunne manipuleres for at afbøde en potentiel indvirkning på Jorden ved at opvarme den med et kraftigt laserarray.

"En laser er så smal en stråle, at du kan producere mere kraft på målet, end solen giver, tillader et effektivt forsvar mod kometangreb, " forklarede Lubin, som leder UCSB's Experimental Cosmology Group og er Zhangs rådgiver. "Det er ikke noget at bekymre sig om med det samme, men det er bemærkelsesværdigt, at vi nu besidder teknologien til at beskytte menneskeheden mod en anden trussel, kometer, hvilket er, hvad nogle mennesker tror kan have decimeret dinosaurerne.

"Det system, vi bygger til vores andre programmer, såsom med NASA og Breakthrough Starshot, er det nøjagtig samme system som Qicheng nu har vist kunne bruges til kometforsvar uden absolut ingen modifikation, ", tilføjede Lubin. "Det, dette afspejler, er, at menneskeheden nu har avanceret til det punkt, hvor de har herredømme over visse trusler i solsystemet, giver os mere kontrol over vores miljø."

De fleste afbøjningsordninger og det planetariske forsvarssamfund som helhed, Zhang bemærkede, er primært fokuseret på asteroider og med god grund:"Fordi der er så mange asteroider, og fordi de er mere tilbøjelige til at påvirke Jorden."

"Men der er et bestemt sæt objekter - kometer - som ikke bliver i det indre solsystem, hvor vi kan se dem, " forklarede han. "De kommer langvejs fra i vores solsystems fjerne områder, og når vi finder dem, kan de være godt på vej til at påvirke Jorden. Hele formålet med dette projekt er at komme med et program, der vil gøre os i stand til at forhindre et kometnedslag."

Zhangs idé om at udforske en sådan plan var inspireret af kometerne selv. Effekten af ​​varme på en komets bane er allerede blevet observeret, han sagde, høflighed af solen, som "fordamper isen på en komets overflade og skaber, i det væsentlige, stråler på overfladen af ​​en komet, der derefter skubber den i den modsatte retning, så kometen accelererer væk og afviger fra sin gravitationsbane.

"Kometen kan ikke kende forskel på solen eller en laser, der skinner på den, så det vil opføre sig på samme måde i begge tilfælde, " tilføjede Zhang. "Vi bruger den viden til at bygge en model af, hvor stor en laser vi skal bruge for at flytte en komet nok til at forhindre et nedslag. Det grundlæggende svar er, at det samme laserarray, som UCSB-gruppen foreslår til fremdrift af rumfartøjer og til asteroideforsvar, vil fungere for kometer.

"Truslen fra kometer er af mindre hastende karakter end for mindre, men mere almindelige asteroider, hvorfra påvirkninger er blevet observeret i nyere historie, " konkluderede han. "Alligevel, givet deres uforudsigelige timing og katastrofen på planeten, der sandsynligvis følger påvirkningen, kometafbøjning er fortsat en vigtig overvejelse i planetarisk forsvarsstrategi."