对于看过灾难片的人来说，这则新闻恐怕不会让人感到丝毫安心：科学家已证实，核爆炸确实有可能将一颗来袭的小行星推离撞向地球的轨道——但前提是我们得瞄准这块在太空中翻滚的、不规则巨石的“正确”一侧。

发表在《伊卡洛斯》期刊上的新研究发现，此类任务的成功与否，很大程度上取决于小行星的哪一侧承受了爆炸。与计算机模拟中钟爱的光滑球体不同，真实的小行星表面凹凸不平、形状不规则，而这些差异会极大地影响小行星在受到强烈辐射时的运动方式。

该研究由桑迪亚国家实验室物理学家内森·摩尔领导，模拟了改变X射线爆发方向对同一颗小行星的影响，结果差异巨大。在一次模拟中，从某个方向照射时，小行星的速度改变了3.9毫米/秒，而从另一个方向照射时仅改变了0.8毫米/秒——偏转速度（即爆炸导致的小行星前进速度变化）相差近五倍。“我们预料到瞄准方向会有影响，”摩尔说，“但没想到影响这么大。”

自转的变化则更加难以捉摸。对于另一颗模拟小行星，根据X射线方向的不同，其自转速率的变化幅度相差达17倍。所以，我们不仅可能无法偏转它，还可能让它以连花样滑冰运动员都嫉妒的方式旋转着飞出去。

这些发现表明，了解小行星的形状并精心选择核爆的瞄准点，对于保护地球免受未来撞击至关重要。该研究通过桑迪亚的实验室定向研究与开发项目获得资助。

为了研究不同形状的小行星如何响应核爆炸，摩尔及其同事开发了他们所称的迄今最精确的小行星偏转模型。早期的计算机模型迫使研究人员在表示小行星复杂形状和进行高度详细的物理力计算之间做出选择——两者兼顾所需的计算能力超出了实际可行范围。新系统克服了这一障碍，使科学家能够研究真实的小行星形状，同时保持计算其对X射线爆发响应所需的精度。“我们的新算法快了1600多倍，这对这一突破至关重要，”摩尔说，“用旧模型，计算机根本处理不了。”

摩尔的研究兴趣源于此前使用桑迪亚Z机器进行的一项实验，该实验首次证明X射线可以偏转一小块小行星材料。下一个挑战是将计算扩展到全尺寸小行星。一个主要问题是普遍将小行星视为球体的做法——这种简化忽略了山脊、凹陷和不平整的表面。“你可以这样估算，但小行星有各种奇形怪状的凹凸形状，”他说，“那时我注意到了我的一位同事在空间物体出气方面所做的一些工作。我想，当我们意识到可以做到这一点时，我们有了顿悟时刻。不再用球体了。我们将能够为任何小行星模拟偏转。”

解决方案涉及将桑迪亚已用于截然不同的物理问题的两个复杂模拟系统结合起来。“ALEGRA代码通常用于模拟快速、高能实验，比如Z机器上的磁爆丝，而SPARTA，一种直接模拟蒙特卡洛代码，通常用于模拟相对微弱、缓慢演化的力，比如太阳风对卫星的阻力，”摩尔解释说，“这里的关键创新在于弄清楚如何将这两种模拟方法结合起来。”

新模型允许研究人员利用航天器飞越获得的详细3D图像重建小行星，然后模拟核爆炸对其的影响。