Eksperimenter kan hjælpe med at vurdere risici ved faldende rumsten

Fire år siden, en strålende ildkugle strøg hen over daggryets himmel over Rusland, derefter brækket med en kraft på omkring 500, 000 tons TNT. Chokbølgen blæste vinduer ud og beskadigede tusindvis af bygninger i flere byer i Ruslands Chelyabinsk Oblast-region, skader omkring 1, 500 mennesker.

Den meteoroide i skolebusstørrelse, der forårsagede denne ødelæggelse, anslås at veje omkring 11, 000 tons og kørte cirka 60 gange lydens hastighed. Heldigvis, det brød fra hinanden i en højde af omkring 19 miles, og var ikke over en by. En eksplosion af denne størrelse ville have forårsaget langt større skade, hvis den var sket i lavere højder over et tæt befolket område.

NASAs planetariske forsvarskoordineringskontor har til opgave at overvåge stier til asteroider og andre objekter med kredsløb, der kan sende dem på et styrtkursus med Jorden, og planlægning af reaktion på en faktisk trussel om påvirkning.

Under dette kontor, NASAs Asteroid Threat Assessment Project er blevet etableret for at udvikle prædiktive værktøjer, inklusive fysik-baserede computersimuleringer, at vurdere nedslagstruslen fra såkaldte "nær-jord-asteroider" og en underklasse af disse objekter, der anses for "potentielt farlige asteroider."

Røntgenundersøgelser af meteoritprøver planlagt ved Berkeley Labs Advanced Light Source (ALS) vil hjælpe denne indsats ved at give ny indsigt om den mikroskopiske sammensætning af en asteroides bestanddele, og opbrydning af meteoroider i atmosfæren.

Harold Barnard, en videnskabsmand ved Berkeley Labs ALS, har udviklet et specialiseret testkammer til røntgenundersøgelser af meteoritprøver, der simulerer de ekstreme trykkræfter, asteroider oplever, når de rejser gennem Jordens atmosfære.

Det cylindriske kammer har greb, der fungerer som en skruestik for at udøve tryk på meteoritprøver, og røntgenbilleder kan studere, hvordan denne kompression, i kombination med varme og tryk, påvirker deres mikroskopiske struktur.

"Vi ønsker at forstå brudmekanikken ved meteorer, " han sagde, som vil tjene til at informere og teste computermodeller af asteroider, når de falder ned fra himlen, som igen bruges til at forudsige eksplosionens styrke, når de går i stykker.

Francesco Panerai, en videnskabsmand hos AMA Inc., der arbejder ved NASA Ames Research Center (NASA ARC) i Moffett Field, Californien, og hvem vil lede meteoritstudierne ved ALS, sagde, at eksperimenterne sigter mod at hjælpe os med at forstå, hvordan asteroider går i stykker og går i stykker.

"Det er meget kompleks videnskab, men det har mange fællestræk med (rumfartøjer) indgangssystemer, " sagde Panerai. "Vi vil anvende de værktøjer, vi har til at modellere rumfartøjer til asteroider."

Han tilføjede, "En af de vanskelige dele er at forstå, hvordan meteoritter sprækkes på mikroskopisk niveau, og hvordan materialet til sidst vil briste i atmosfæren, "da meteoritter har en kompleks mikroskopisk struktur i forhold til almindelige klipper og opfører sig på forskellige måder under stress." Vi forsøger at se, om vi kan forestille os revnerne og forplantningen af ​​brud. "

At kortlægge denne mikrostruktur til en stor asteroide kunne hjælpe med at forudsige højden og styrken af ​​eksplosionen, for eksempel, eller det sandsynligvis påvirkede område af et forestående meteoritnedslag efter opbrud i luften.

ALS-undersøgelsen vil give detaljerede 3D-billeder af prøvens indre struktur under stress ved at samle en sekvens af røntgenbilleder taget på forskellige stadier af opvarmning og spænding, og fra forskellige vinkler.

Dula Parkinson, en forsker ved Berkeley Lab, der arbejder på NASA-relaterede projekter, sagde, at den samme prøvecelle kan strække eller komprimere en række forskellige materialer i andre typer eksperimenter, også:"Det kan fungere til alt, hvad du vil knuse eller trække i, " sagde han. "Når nogen har en ansøgning, der er udfordrende, det presser dig virkelig til at udvikle noget nyt."

Lær mere om forskningspartnerskabet mellem NASA og Berkeley Lab i disse artikler:

• Når Rocket Science møder røntgenvidenskab:Berkeley Lab og NASA samarbejder om røntgenforsøg for at sikre sikkerhed, rumfartøjssystemers pålidelighed.
• The Heat is On:Røntgenstråler afslører, hvordan simulerede atmosfæriske indgangsforhold påvirker rumfartøjets afskærmning.
• Et nyt paradigme i faldskærmsdesign:Røntgenundersøgelser, der viser den mikroskopiske struktur af rumfartøjers faldskærmsstoffer, kan udfylde vigtige detaljer om, hvordan de optræder under ekstreme forhold.