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提前十年知道小行星会撞击地球,你拥有十万亿你会怎么办? 第1页

  

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人类现有的天文观测能力可以在木星轨道范围内发现直径10千米的小天体,“速度极快”不构成任何问题,这不需要你专门跑去预警。你能够提前十年预警,有大把钞票支持,完全可以预先准备核与非核的多种拦截手段、将这个小行星炸得粉碎。现实中,为了节约人力物力,大抵将这种小行星偏转出撞击地球的轨道之外就算完事了。

在题设的情景里,这是一个用航天力量拯救人类世界和大半地表生物圈的机会,无论你怎么花钱,可以预期不但美国、中国会高调宣称开始救世工程,马斯克会在社交媒体上大声宣布拦截计划,俄罗斯、欧盟、日本等也会发声来增加国内的凝聚力。世界多国都可能以“为了救世”的名义征收特别税、开放社会募捐,至于在你的资金之外能有多少钱从外部注入中国航天,那就不一定了。问我的话,既然你这些钱“不会被查”,你大可留个几百亿自己享受,其余资金建立多个基金会支持中国航天和中国核工业。

可以预期会有远比反疫苗组织的规模大的怀疑航天能力的民间运动,各种无知者、愚蠢者、新兴宗教、末世论者集体跳梁。在题设的情景里,你可以预期这类人分成几派,有的质疑自己国家或其他国家的航天能力,有的质疑所有国家,有的质疑小行星的存在,有的质疑核弹的存在,有的说火箭无法飞出大气层。你可以支持一些媒体和擅长讲故事的艺术家从各个方向对大众进行科普。

在撞到地球之前,目标小行星的速度越快,被人类的直接拦截手段击中时其本身受到的破坏越大。

现实中的1995年,美国设计了10亿吨TNT当量的巨型热核武器,可以将直径1千米的小行星炸成宇宙尘埃,在有数个月准备时间的情况下可以偏转直径10千米的小行星,在有一年准备时间的情况下可以偏转彗核直径100千米的短周期彗星。你也可以不用这么大的单发弹头,而是多发射一些当量较小的弹头。

现实中的1967年,麻省理工计算了假设小行星1566伊卡洛斯(长轴1610米,质量29亿吨,1968年从距离地球60万千米处飞过)在15个月后击中地球的场合需要的对策“伊卡洛斯计划”,认为土星五号携带一亿吨TNT当量热核武器可以将其推飞[1]

  • 伊卡洛斯计划的最终版本要从阿波罗计划征用六枚土星五号,每次发射的间隔从几个月到几个小时不等。每枚火箭携带一个1亿吨TNT当量的热核弹头、一个改良的阿波罗服务舱和无人驾驶的阿波罗指挥舱,以便进行制导。弹头将在离目标表面30米处引爆,将小行星偏转并部分摧毁。根据每次爆炸对目标航向的影响和破坏情况来决定下一次飞行任务是否需要修改或取消。第六枚火箭的发射被设置在撞击前18小时。
  • 如果放任伊卡洛斯击中地球,其威力可达5000亿吨TNT当量,能瞬间杀死至少数百万人,夷平数百千米内的建筑物和树木,击中海洋的话会造成巨大的海啸,给数千千米海岸线上的城市造成严重破坏。它喷入大气的灰尘可能导致持续数年的撞击冬天。但显而易见,这无法消灭人类。

现实中的2020年,中国设计了用航天器偏转较小的小行星去撞击较大小行星的二段拦截方案,在有三年以上准备时间的情况下可以偏转直径10千米级的小行星。


在总体效果、成本、事故风险、操作难度和技术准备等指标方面,各种避免撞击的技术有不同的权衡。这些战略可以分为破坏延迟

破坏的目的是使目标天体变得无害,可以是将其粉碎、炸成大大偏离地球的碎片、炸成可以在大气中烧尽的长轴35米以下的碎片。破坏的方法例如核爆炸、航天器高速撞击,能迅速反应,在时间和金钱上的成本较低,通用于短时间和长时间的撞击威胁。一般不要求用巨大的核爆炸将目标蒸发。爆炸可以给目标相当大的冲力,改变其轨道。按照美国科学家计算,即使目标很大且是太阳系小行星典型的松散石堆结构,距离目标表面20米程度的一系列核爆炸还是可以将目标推离轨道而不是炸散成难以预测的散射大石头。2007年,NASA研究认为,在让小行星偏离地球方面,核爆炸的效果是目前任何非核手段的10倍~100倍[2]。2020年,中国研究认为,二段撞击可以让动能手段接近核爆炸的效果下限。

延迟则是让目标的速度改变,使其错过与地球相撞的时机。延迟的方法例如重力拖拉、附加推进器。这需要航天器飞到目标附近会合,然后花较长时间来改变目标的路径或速度。由于我们现有的航天能力还很初级,对于直径超过100米的小行星,要靠航天器以撞击或降落在上面安装推进器的方式去推偏轨道目前都是做不到的。将小行星刷成白色来改变受太阳照射与自身热辐射的效果、安装太阳帆、靠引力扰动之类更温柔的方法也起效更慢、需要长期预警,在目标没大到要命的时候很难期待。


100米外的100万吨TNT当量核爆的X线对直径100米~1000米、密度1500千克每立方米的小行星产生的速度变化[3]

在接近速度为5千米每秒~10千米每秒的小行星到地球还有500千米~5000千米时将其偏转出撞击范围需要的速度变化量:

在5000千米和更远的地方,500千克的热核武器载荷就能将目标推飞。

美国早已评价了核爆X线与中子流对小行星的作用[4]


对小行星、彗星等太阳系天体和地球的轨道关系、怎样拿火箭去打它们有兴趣的话,可以科学地上以下网站:

ssd.jpl.nasa.gov/

NASA的网页,可以从数据库取出信息模拟太阳系内所有已知天然物体的轨道,可以用NASA的自动计算得到用火箭登陆其他天体和送核弹去炸其他天体的任务方案。新发现的天体一般当天就会被添加。

对核武器有兴趣的话可以英文搜索引擎搜寻美国解密档案,或整一本这类的书看看:

参考

  1. ^ https://www.thespacereview.com/article/175/1
  2. ^ https://cneos.jpl.nasa.gov/doc/neo_report2007.html
  3. ^ https://space.nss.org/media/2007-Near-Earth-Object-Mitigation-Options-Using-Exploration-Technologies.pdf
  4. ^ https://www.nap.edu/read/12842/chapter/7#77

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去国际空间站住呗…… 不被撞出来的碎片溅到的话,撞的这一下应该不会死。

不过之后能不能回到地面就不知道了。


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极快!


为防止题主改问题,先给他摁住


众所周知,宇宙中速度上限为光速,也就是299792458 m/s,这才叫“极快”。当然有静止质量的物体不可能达到光速,什么样的速度算是极快呢?题主给出了一个数据:10年,也就是315360000秒,3.1E8秒。


我们知道,信息是可以以光速飞奔的,一个物体,“极快”也就是最快能到多快,取决于“小行星撞地球”这个信息与小行星本体的速度差。假设小行星从宇宙的另一端出发往地球跑,同时信息以光速出发,这个速度差也会跑过一个宇宙的长度。在不考虑相对论效应的情况下,这个时间等于315360000秒。


这里我们把惯性系统一为静止惯性系,也就是地球视角。这样信息也就是真空光速用掉的时间,与小行星本体跑完全程的时间差,刚好就是题主设定的10年。


宇宙直径是930亿光年,一束光从这头飞到那头就是930亿年,合2.9E18秒。


小行星飞行用时为2.9E18秒减去3.1E8秒,减法,差了无数个数量级,等于没做。但是为了精确计算小行星速度还是必须要精算一下。可是宇宙直径并不精确,误差一点点都覆盖了这点距离(10光年),我们强行把930亿光年当做宇宙精确尺寸,那么小行星本体跑完全程需要的时间就是929亿9999万9990年。


也就是说,小行星的速度为99.9999999%光速,0.999999999倍光速,小数点后9位


那么一个速度达到99.9999999%光速的直径10公里的小行星撞击地球,10万亿人民币跟一分钱的区别根本就不存在,就算你以这笔钱做现在人类最快的宇宙飞船逃命,你也一样会被轰成渣渣。根据相对论质量与动能计算公式:


我们取小行星密度跟地球差不多,5.518吨/立方米,这个球体的静止质量重2.89E15千克


动质量是2.89E33千克,相当于1500颗太阳


这玩意儿biu的一下撞到地球,动能多半不能全部转换,但是肯定也会引发核聚变,0.999999999倍光速啊,这个小行星里面每一个粒子那都相当于用最牛逼的粒子加速器加速到了接近光速,与静止物质碰撞的话,一定会打破电磁势能壁垒,引发核聚变。我估计这玩意儿本身进入太阳系就是个非常可怕的事情,都不用碰上任何东西,直接穿过去都足以引发巨型灾变了。这玩意儿会造成极其巨大的引力,足以把太阳系搞得一团糟,而且我觉得这玩意儿应该算是个黑洞了,哪怕是接近地球也会把地球拉进它的史瓦西半径里去,那么地球直接不存在了亲。


提前10年知道,拥有10万亿,跟完全不知道、完全没钱也没什么区别




所以严格按照题主说的“极快”速度的话,就是这么个惨烈的结果。你看我们不光是数学、物理要学好,语文也要学好,极快就是极快,极快的意思就是在这个宇宙里最快能做到多快,题主改题目也来不及了。


这次我们不再“老师能不能再给力一点”,我们反其道而行之,我们弱化一点点。


假设题主说的“极快”是相当于轰出尤卡坦半岛、毁灭恐龙时代的那颗小行星差不多的速度,那10年、10万亿人民币还有的玩。


这么大的冲击几乎肯定会造成巨大的地震和很难预料的火山喷发;造成一道非常可怕的冲击波,包括地壳里的、地幔里的、空气里的;引发全球气候紊乱;引发生物大灭绝;有很大几率引发“核冬天”。


那么我也不知道题主的目的是自己一个人爽爽的苟一辈子,还是要挽救整个人类,我们就以“挽救人类”为目标吧。


设计目的就是要满足3000人活过核冬天,并且还有能力重启人类文明。


题主一定会认为小行星撞击点的“对拓点”会最安全,毕竟人都想远离危险,但是实际上这样不行,撞击点的对拓点会承受一道最猛烈的“直冲冲击波”,将是地震最剧烈的地方。

同时地震波会在地幔内部多次反射、折射甚至会有聚集点出现,这些也非常危险,但是这个就需要根据地球物理学特征来建模分析了,我肯定犯不着为了一个知乎回答做这么个建模,反正题主那么有钱是肯定可以算出来的。


这个数学模型的参数至少应该包括:


小行星质量、速度;


小行星碰撞角度、方向;


地球各项参数。


所以题主你看,学不好数理化的话,你连个问题都提不好。


不过我这个地方有个万全的方案:利用空气冲击波速度和地球冲击波速度的差。空气里冲击波速度上限是音速,地震波也就是地球里的冲击波速度要快很多很多,我们利用这个速度差,空气冲击波来的时候我呆地面上;地震波来的时候我飘天上去;两个凑巧一起来那就运气背,该死的jir球朝天。


这么准备30000个热气球就好了。


空气冲击波来的时候我落下来呆地上、地震波来的时候我充气飞空中去,完美躲避、蛇皮走位

这个长得像个大屁股的东西,飞天大屁股。


你看看:

这是氦气球,不好使


要热气球。


热气球才能快速放气又能快速充气。


10万亿够了,够做不少大屁股,不对,热气球了。


这样题主就能苟过第一波,让足够多的人存活下来,重启人类文明,挑战宇宙大灾变!


上吧骚年。


user avatar   yang-leonier 网友的相关建议: 
      

极快是多快?如果达到0.1c这个数量级的话,如果拦截弹是爆破弹头或者核弹头,引信都来不及引爆就会被摧毁。

东西是来自小行星带还是星际空间?超过第四宇宙速度的东西肯定来自星际空间。当然,如果被星际空间飞来的巨大陨石击中,地球算是倒了诞生以来都没有过的大霉。

同时一个银行突然多出了10万亿元资产,足以直接引爆一场金融危机。


user avatar   zhu-wang-xiao-miao-o 网友的相关建议: 
      

如果不介意别人把你当成疯子的话,那就提前十年告诉人类小行星撞击地球这件事;如果介意的话,那就把钱留着自己花天酒地吧,人类不需要你的提醒也能够自行发现并拦截这颗小行星。

如果你的提问目的是想看到一场烟花爆炸的话,我这里可以分享给你一个非常有趣的大型小行星撞击地球模拟实验。

视频的主角是一颗直径为500km的小行星,以每秒约20公里的速度冲向地球,撞击目的地则为太平洋地区。

结果表明:撞击彻底终结了我们的文明,包括所有生命在内

按视频时间来梳理一下:

0:12:一颗直径为500km的小行星正以每秒约20公里的速度接近地球

0:47:撞击的目的地锁定为太平洋地区

1:17:近10公里长的地壳被炸穿,碎片被炸上太空数百英里,此后不久便开始向地球坠落

1:28:穿过地球的冲击波会触发世界上的每一个地震断层,以传递有史以来最大的地震,没有一座建筑物会屹立不倒

1:53:最初的撞击所导致的地球碎片进入近地轨道

2:11:碎片开始落地,并且引起了新一轮的巨大冲击波。

2:55:如此巨大的质量以每秒20公里的速度撞击地球所产生的热量使巨大的岩石蒸发,蒸发的岩石波横扫地球,使得它所遇到的任何生物蒸发。同时也有足够多的能量被释放出来蒸发地球上的水,所有的海洋,湖泊和河流很快将变为水蒸气。这些汽化的岩石,与现存的空气和水蒸气相混合,就是地球的新大气。

3:05:所有生命将被蒸发,在新的大气层所达到的温度下,没有人能幸免。一些非常大的建筑可能需要一段时间,但最终也无法逃避蒸发和融化的命运。

3:26:地球变为一片火海

此后,大约过了一千年,地球上的温度逐渐下降到一定程度,所有的水蒸气又开始变成雨水,注入海洋和河流,或许也会伴随着新生命的诞生。


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亲,马斯克已经知道了……


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在太阳系内,小行星撞击地球的速度是有上限的。

最高速度为:

约30km/s左右。

飞行速度与太阳距离,满足关系:

飞行十年,315360000s

积分得:

,相当于18个天文单位。

也就是说,题主发现的这个小行星,最远距离,在天王星轨道附近。

美国的超长基线阵列射电望远镜,横跨8000公里,精度是哈勃的500倍,对木星的观测精度可以达到4160米,对天王星附近小行星的观测精度是12480米。

2019年,全球200多位天文工作者,将全球8台射电天文望远镜联合起来,使用“甚长基线干涉测量”法,打造出了地球级的射电天文望远镜,拍摄到了室女座中心,距离地球5500万光年外的M87黑洞。

相当于天王星附近300米的观测精度。

也就是说,无论怎么样,科学家都会提前先知道有小行星撞击地球。


距离越远,对小行星越容易干扰。

不过由于距离足够快,预估5年的时间,拦截到小行星。

理论上来说小行星偏移半个地球,便不会撞击在地球上。

小行星偏移速度为:6371000/157680000=0.04m/s

若小行星为普通岩石密度。

那么偏移的动能为:

4×3000×π×5000^3×0.04^2/2/3=1256637061436 J

1吨TNT当量,4.2x10^9 J

小行星偏移的最低能量相当于300吨 TNT

仅仅只有小男孩当量的1/50,更是只有沙皇当量的1/166667

哪怕飞向太空的旅行者号,也是这个能量的93倍。

也就是说,在足够远的距离,如果能确定一个小行星运行方向指向地球,哪怕让探测器去撞就足够了。


其实体量不是极大的小行星,真正对人类威胁的是轨道上的不确定因素,如果真的完全确定轨道的事情,那就基本不存在什么威胁了。


最后再吐槽一下题主的10万亿吧,且不说这个信息究竟值不值这个钱。

中国GDP也才刚刚达到100万亿不久,好家伙,直接就是1/10GDP。

国家每年的货币发行量也就100多万亿。


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