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Friday, April 23, 2021

विभिन्न न्यूट्रॉन ऊर्जाएं क्षुद्रग्रह विक्षेपन को बढ़ाती हैं

((अप्रैल २०२१ – एलएलएनएल) लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) और एयर फोर्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एएफआईटी) के बीच एक शोध सहयोग ने जांच की है कि परमाणु उपकरण विस्फोट से न्यूट्रॉन ऊर्जा उत्पादन कैसे क्षुद्रग्रह के विचलन को प्रभावित कर सकता है।

वैज्ञानिकों ने दो अलग-अलग न्यूट्रॉन ऊर्जा स्रोतों से परिणामी क्षुद्रग्रह विक्षेपन की तुलना की, विखंडन और संलयन न्यूट्रॉन के प्रतिनिधि, साथ-साथ तुलना की अनुमति दी। लक्ष्य यह समझना था कि एक परमाणु विस्फोट से कौन से न्यूट्रॉन ऊर्जाएं निकलती हैं, एक क्षुद्रग्रह को विक्षेपित करने के लिए बेहतर हैं और क्यों, संभावित रूप से अनुकूलित विक्षेपण प्रदर्शन के लिए मार्ग प्रशस्त करते हैं।

कार्य एक्टा एस्ट्रोनॉटिका में चित्रित किया गया है और एलएएनटी में अपने परमाणु इंजीनियरिंग मास्टर कार्यक्रम के दौरान एलएलएनएल के प्लैनेटरी डिफेंस और वेपन आउटपुट समूहों के साथ सहयोग के तहत लांसिंग होरन IV द्वारा नेतृत्व किया गया था। एलएलएनएल के सह-लेखकों में एलएलएनएल के हथियार और कॉम्प्लेक्स इंटीग्रेशन प्रिंसिपल डायरेक्टरेट से मेगन ब्रुक सियाल और जोसेफ वासेम शामिल हैं, और एएफआईटी के सह-लेखकों में डैरेन हॉलैंड और मेजर जेम्स बेविंस शामिल हैं।

होरान ने कहा कि अनुसंधान दल ने परमाणु विस्फोट से न्यूट्रॉन विकिरण पर ध्यान केंद्रित किया क्योंकि न्यूट्रॉन एक्स-रे की तुलना में अधिक मर्मज्ञ हो सकते हैं।

अलग १

परमाणु उपकरण का गतिरोध एक क्षुद्रग्रह का विकिरण करता है और सतह के नीचे ऊर्जा जमा करता है। इस काम में, दो न्यूट्रॉन पैदावार (50 kt और 1 Mt) और दो न्यूट्रॉन ऊर्जा (14.1 MeV और 1 MeV) अगल-बगल की तुलना में प्राथमिक केस अध्ययन थे। काले डॉट्स गतिरोध परमाणु उपकरण के स्थान का प्रतिनिधित्व करते हैं। क्षुद्रग्रहों में रंग विभिन्न न्यूट्रॉन ऊर्जा जमाओं की तीव्रता और वितरण को दर्शाते हैं। गहरे नीले रंग से संकेत मिलता है कि क्षुद्रग्रह ठोस कहां है। अन्य सभी रंग ऐसे होते हैं, जहां सामग्री पिघल जाती है और / या वाष्पीकृत हो जाती है, जो ब्लो-ऑफ मलबे को बाहर निकालने की अनुमति देता है, जो क्षुद्रग्रह के वेग को बदल देता है और इसे विक्षेपित करता है। ध्यान दें कि इस शोध में माना गया क्षुद्रग्रह 300 मीटर व्यास का था, लेकिन ऊपर के दृश्य 0.8 मी और 5 मी व्यास के साथ बहुत छोटे क्षुद्रग्रहों को दिखाते हैं – यह पूरी तरह से दृश्य के उद्देश्य के लिए है, ऊर्जा संरक्षण के क्षेत्र को बढ़ाने के लिए (शिष्टाचार)। : LLNL)

“इसका मतलब है कि एक न्यूट्रॉन उपज संभावित रूप से क्षुद्रग्रह सतह सामग्री की अधिक मात्रा में गर्मी कर सकता है, और इसलिए एक्स-रे उपज की तुलना में क्षुद्रग्रहों को बचाने के लिए अधिक प्रभावी हो सकता है,” उन्होंने कहा।

विभिन्न ऊर्जाओं के न्यूट्रॉन अलग-अलग इंटरैक्शन तंत्र के माध्यम से एक ही सामग्री के साथ बातचीत कर सकते हैं। जमा ऊर्जा के वितरण और तीव्रता को बदलने से, परिणामस्वरूप क्षुद्रग्रह विक्षेपण भी प्रभावित हो सकता है।

अनुसंधान से पता चलता है कि ऊर्जा जमाव प्रोफाइल – जो क्षुद्रग्रह की घुमावदार सतह के नीचे स्थानिक स्थानों को मैप करता है, जहां ऊर्जा अलग-अलग वितरणों में जमा होती है – इस कार्य में तुलना की गई दो न्यूट्रॉन ऊर्जाओं के बीच काफी भिन्न हो सकती है। जब जमा ऊर्जा को क्षुद्रग्रह में अलग तरीके से वितरित किया जाता है, तो इसका मतलब है कि पिघला / वाष्पीकृत झटका-बंद मलबे राशि और गति में बदल सकता है, जो कि आखिरकार क्षुद्रग्रह के परिणामस्वरूप वेग परिवर्तन को निर्धारित करता है।

एक क्षुद्रग्रह को हराना

होरान ने कहा कि क्षुद्रग्रह को हराने में दो बुनियादी विकल्प हैं: विघटन या विक्षेपण।

विघटन क्षुद्रग्रह को इतनी ऊर्जा प्रदान करने का दृष्टिकोण है कि यह अत्यधिक गति से चलते हुए कई टुकड़ों में बिखर जाता है।

“अतीत के काम में पाया गया कि मूल क्षुद्रग्रह के 99.5 प्रतिशत से अधिक द्रव्यमान पृथ्वी को याद करेगा,” उन्होंने कहा। “इस व्यवधान पथ पर विचार किया जाएगा यदि क्षुद्रग्रह प्रभाव से पहले चेतावनी समय कम है और / या क्षुद्रग्रह अपेक्षाकृत छोटा है।”

डिफ्लेशन गैन्टलर दृष्टिकोण है, जिसमें क्षुद्रग्रह को थोड़ी मात्रा में ऊर्जा प्रदान करना, वस्तु को अक्षुण्ण रखना और थोड़ा परिवर्तित गति के साथ इसे थोड़ी भिन्न कक्षा में धकेलना है।

“समय के साथ, प्रभाव से पहले कई वर्षों के साथ, यहां तक ​​कि एक miniscule वेग परिवर्तन पृथ्वी-लापता दूरी तक जोड़ सकता है,” होरी ने कहा। अगर हम इस तरह की प्रतिक्रिया को लागू करने के लिए पर्याप्त चेतावनी समय देते हैं, तो “आम तौर पर बचाव को अधिक सुरक्षित और अधिक ‘सुरुचिपूर्ण’ विकल्प के रूप में पसंद किया जा सकता है। यही कारण है कि हमारा काम विक्षेपण पर केंद्रित है। ”

क्षुद्रग्रह प्रतिक्रिया के लिए ऊर्जा जमाव को जोड़ना

काम दो प्राथमिक चरणों में आयोजित किया गया था जिसमें न्यूट्रॉन ऊर्जा बयान और क्षुद्रग्रह विक्षेपक प्रतिक्रिया शामिल थी।

ऊर्जा जमाव चरण के लिए, लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के मोंटे कार्लो एन-पार्टिकल (MCNP) विकिरण-परिवहन कोड का उपयोग इस शोध में तुलना किए गए सभी अलग-अलग केस अध्ययनों का अनुकरण करने के लिए किया गया था। MCNP ने 300 मीटर SiO की ओर बढ़ने वाले न्यूट्रॉन के गतिरोध विस्फोट का अनुकरण किया (सिलिकॉन ऑक्साइड) गोलाकार क्षुद्रग्रह। क्षुद्रग्रह को सैकड़ों गाढ़ा क्षेत्रों द्वारा विभाजित किया गया था और सैकड़ों हजारों कोशिकाओं का निर्माण किया गया था, और ऊर्जा जमाव प्रोफाइल या क्षुद्रग्रह में ऊर्जा के स्थानिक वितरण उत्पन्न करने के लिए प्रत्येक व्यक्ति कोशिका के लिए ऊर्जा जमाव को लंबा और ट्रैक किया गया था।

क्षुद्रग्रह विक्षेपण चरण के लिए, एलएलएनएल के 2 डी और 3 डी आर्बिट्रैड लैग्रेन्जियन-एयुलरियन (एएलई 3 डी) हाइड्रोडायनामिक्स कोड का उपयोग एनर्जी डिपॉजिट डिपॉजिट्स में क्षुद्रग्रह सामग्री की प्रतिक्रिया का अनुकरण करने के लिए किया गया था। MCNP- जनित ऊर्जा जमा प्रोफाइल को आयात किया गया और सिमुलेशन को आरंभ करने के लिए ALE3D क्षुद्रग्रह में मैप किया गया। परिणामी विक्षेपण वेग परिवर्तन न्यूट्रॉन पैदावार और न्यूट्रॉन ऊर्जा के विभिन्न विन्यासों के लिए प्राप्त किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन ऊर्जा के प्रभाव को निर्धारित किया गया था।

विक्षेपण के लिए एक छोटा कदम

होरान ने कहा कि परमाणु विक्षेपण सिमुलेशन के लिए काम एक छोटा कदम है।

“एक अंतिम लक्ष्य इष्टतम न्यूट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रम को निर्धारित करना होगा, न्यूट्रॉन ऊर्जा आउटपुट का प्रसार जो अपनी ऊर्जा को सबसे आदर्श तरीके से जमा करते हैं ताकि परिणामी वेग परिवर्तन या विक्षेपण को अधिकतम किया जा सके”। “यह कागज बताता है कि विशिष्ट न्यूट्रॉन ऊर्जा उत्पादन क्षुद्रग्रह विक्षेपन प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है, और ऐसा क्यों होता है, बड़े लक्ष्य की ओर एक कदम पत्थर के रूप में कार्य करता है।”

होरान ने कहा कि शोध से पता चला है कि ऊर्जा जमा डेटा में सटीकता और सटीकता महत्वपूर्ण है। “अगर ऊर्जा जमाव इनपुट गलत है, तो हमें क्षुद्रग्रह विक्षेपण उत्पादन में अधिक विश्वास नहीं होना चाहिए,” उन्होंने कहा। “अब हम जानते हैं कि ऊर्जा पैदावार प्रोफ़ाइल बड़े पैदावार के लिए सबसे महत्वपूर्ण है जिसका उपयोग बड़े क्षुद्रग्रहों को बचाने के लिए किया जाएगा।”

उन्होंने कहा कि अगर एक बड़े आवक क्षुद्रग्रह को कम करने की योजना थी, तो ऊर्जा प्रत्याशा स्थानिक प्रोफ़ाइल को अपेक्षित क्षुद्रग्रह वेग परिवर्तन को सही ढंग से मॉडल करने के लिए जिम्मेदार होना चाहिए।

“दूसरी ओर, ऊर्जा युग्मन दक्षता हमेशा छोटे क्षुद्रग्रहों के खिलाफ कम पैदावार के लिए विचार करने के लिए महत्वपूर्ण है,” उन्होंने कहा। “हमने पाया कि ऊर्जा जमाव परिमाण वह कारक है जो समग्र रूप से क्षुद्रग्रह विक्षेपण की दृढ़ता से भविष्यवाणी करता है, जो स्थानिक वितरण से अधिक अंतिम वेग परिवर्तन को प्रभावित करता है।”

क्षुद्रग्रह शमन मिशन की योजना के लिए, इन ऊर्जा मापदंडों के लिए सही सिमुलेशन और अपेक्षाओं को ध्यान में रखना आवश्यक होगा।

“यह महत्वपूर्ण है कि हम अपने टूलकिट में उपकरणों को अधिकतम करने के लिए सभी क्षुद्रग्रह शमन प्रौद्योगिकियों को आगे अनुसंधान और समझें,” होरान ने कहा। “कुछ परिदृश्यों में, एक न्यूक्लियर डिवाइस का उपयोग करके एक क्षुद्रग्रह को नष्ट करने के लिए गैर-परमाणु विकल्पों पर कई फायदे होंगे। वास्तव में, यदि चेतावनी का समय कम है और / या घटना क्षुद्रग्रह बड़ी है, तो परमाणु विस्फोट विक्षेपण और / या विघटन के लिए हमारा एकमात्र व्यावहारिक विकल्प हो सकता है। ”

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