如果一顆直徑2公裡的彗星衝向地球,能用核彈攔截的方式摧毀嗎?

2020-12-06 優美生態環境保衛者

彗星是太陽系內隨著距離太陽遠近不同,而呈現不同雲霧外觀的一類特殊星體。在古代就有許多關於彗星目擊的記載,當時由於觀測和認知條件的限制,將託著一條長長尾巴的彗星,看作是一種不祥的預兆,我想這還得「歸功」於彗星獨特的面貌,與其它星體產生強烈的反差,給古人造了強烈的視覺震撼。隨著近現代以來人類太空觀測技術和相關航空航天事件的發展進步,對彗星的認知也有了極大的提升,其實彗星也是太陽系內非常正常的一種天體形態。它們從太陽系外緣飛向太陽系內部,甚至向著地球飛來,在一定程度上有著撞擊地球的風險,那麼以當下的技術條件,能否通過核武器攔截的方式將來擊毀呢?

彗星的起源

關於彗星的真正起源是什麼,科學界至今尚未形成統一的共識,一方面是它們的組成、軌道形狀和運動規律與其它星體均有著明顯的差異,另一方面彗星只要是圍繞太陽進行周期性運行,就會產生物質的大量消耗甚至消失,目前對彗星的物質補充機制和新老交替機制還沒有確切的定論。目前關於彗星的起源,主要有以下幾種猜測:

來自太陽系外圍的柯伊伯帶以及邊緣的奧爾特雲。那裡有眾多的彗星群,受到太陽引力影響,向著太陽系內運行,最終被太陽的引力所捕獲,成為周期性彗星。來自太陽系以外的宇宙空間。受到其它恆星和太陽引力的綜合作用,進入太陽系內部,一部分被木星引力彈出太陽系,還有一部分留在了太陽系內部。來自木星以及其它氣態行星的周圍。這裡有著眾多的冰冷氣體、星際塵埃和冰晶物質,在木星引力的推動下互相碰撞結合形成彗星。隨著人們對太陽系觀測技術的不斷提升和探測領域的不斷拓展,科學家們對彗星的起源,越來越傾向於第一種,即來自太陽系外圍和邊緣,在其它恆星的引力作用下,呈現非周期的運行方式,而當運行到太陽系內部時,在太陽引力和其它行星引力的綜合作用下,一部分被引力彈弓效應甩出太陽系之外,還有一部分被引力作用牽引,由非周期性向周期性轉變,從而成年繞著太陽運行的周期性星體。

彗星的結構

彗星的結構通常可以包括兩個主要部分,即彗頭和彗尾。其中:

彗頭又包括彗核和彗發兩個部分,而彗核是彗星的重要組成,主要成分為石塊、鐵、冰晶、固態二氧化碳、氨氣、甲烷、塵埃等眾多物質混雜在一起,人們形象地稱之為「髒雪球」,它是形成彗發和彗尾的物質基礎。彗發也是彗星的固有組成結構,是圍繞在彗核周圍的霧狀物質的組合體,是由於彗核物質的部分蒸發所致,主要成分是氫氣、一氧化碳、氧氣、以及羥基、氨基化合物。彗尾則是由太陽風吹拂作用形成的,太陽風的速度約為300-500公裡每秒,對靠近它的彗星產生巨大的排斥推力,當彗星向太陽靠近時,一般是3億公裡以內,太陽風和太陽輻射會將彗發中的物質吹開,才能形成比較明顯的彗尾,其組成物質與彗發大致相同,但是物質的密度極其稀薄,有的彗尾長度在彗星接近太陽時最長可以達到上億公裡。

由於彗星中的彗發和彗尾中的物質,都來源於彗核的揮發,揮發出去的物質則永遠地被釋放到行進路線中的宇宙空間中,因此在考慮彗星的大小和質量時,僅以彗核的體積和重量來衡量。彗星的質量,與經常侵擾地球的小行星相比,總體來看比較偏小,有的彗核僅為幾百米,平均也就在幾公裡左右,像非常有名的哈雷彗星彗核直徑10公裡左右的還是比較少見的。周期性彗星每繞太陽運行一周,其彗核中的物質就會在太陽輻射和太陽風的作用下,散失1%左右,因此彗星相較於小行星來說,壽命要短得多。

改變彗星軌道或者摧毀彗星的可行性

由於進入太陽系的彗星,都會因為萬有引力作用使得其運行呈現一定的周期性,我們根據這個周期,可以將彗星劃分為短周期彗星和長周期彗星兩大類,其中短周期彗星繞太陽運行一周的時間在200年以內,比如哈雷彗星的周期為76年,迄今為止我們發現周期最短的彗星為恩克彗星,其周期僅為3.3年,短周期彗星在已發現的彗星中佔比約為20%。另一類為長周期彗星,其周期在200年以上,很多長周期彗星我們迄今只觀測到一次。

從時間上看,由於進入太陽系的彗星運行具有很強的周期性,根據它們的運行規律,為我們計算它們的運行軌道、在特定的時間內計算它們的位置提供了科學依據,也為利用科技力量改變它們的運行軌道、或者摧毀它們提供了必要的時間儲備和理論支撐。

從彗星密度來看,彗星最緻密的部分為彗核,但是與小行星相比,彗核的組成也非常鬆散,每立方釐米的重量僅為1克左右,組成彗核物質之間的結合力明顯比小行星要小很多,這也給利用外力擊散彗星內核提供了一定的可行性,操作起來要比摧毀小行星容易得多。

制約利用核彈摧毀彗星的難點

雖然相較於小行星,摧毀彗星的難度要小很多,但是也會存在著以現有技術很難實現的瓶頸問題,主要表現在:

發射飛彈攔截的難度很大。主要是由於彗星的運行速度很快,基本上都在每秒300公裡以上,而我們目前速度最快的飛彈也僅為每秒10公裡左右,與彗星運行速度相差太大,這就給飛彈發射的時機選擇、速度控制帶來了很大的挑戰。彗星有效攔截面太小。雖然從外觀上看彗星所涉及的空間範圍很廣,但絕大部分都是由稀薄氣體和塵埃物質所組成的,只有極小的部分是彗核,還隱藏在彗發之中,體積平均下來也僅為幾公裡甚至百米級別,在高速運動過程中,如果精準地計算出有效攔截面實施精確打擊,是需要突破的一大技術難題。深空爆破的效果可能不明顯。由於宇宙深空中的氣體密度非常之低,而核彈的傷殺力主要依靠衝擊波,在宇宙空間中由於形成不了衝擊波,因此這一優勢體現不出來。另外,在非常高的速度的加持下,彗星雖然質量較小,但是總動能依然很大,即使我們能夠精確地定位到彗核區域實施精準爆破,但要改變彗星軌跡或者突破彗核的結合能,需要的核彈數量估計會有許多顆,如何將這些核彈同時發射、同時定向、同時爆破也是很大的問題。近地爆破的潛在威脅很大。假如我們選擇在彗星降入大氣層之後再進行精準爆破,雖然使彗核組成物質分解的成功率會高出很多,但是對爆破之後的碎片大小、質量分布、碎片重新墜落方向等就帶有很強的不可控性,在極短的時間內很難實施再次精準多向跟蹤爆破,因此,對於因碎片對人類和地球生態帶來的潛在威脅,很難保證使其處於可控範圍。總結一下

由於彗星結構和運行具有與其它星體不同的特殊性質,給了我們可以利用核彈進行爆破的可能性。但是由於現有技術條件的各種限制,我們在核彈發射、精準跟蹤、有效爆破攔截以及深空衝擊波威力無法實現等方面存在不可避免地瓶頸,而在近地攔截上又由於時間的限制,對於擊碎後的彗星碎片無法進行精確計算,將有很大的機率帶來不可控的風險和威脅。

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    在雅虎上的評論說,像《天地大碰撞》、《世界末日》這樣的電影讓這些看起來很簡單,當然,能摧毀整個城市的核武器也能有足夠的破壞力將一個巨大的太空巖石炸成碎片,對吧?但正確的答案是是也有可能不是行。首先,小行星各有各的形狀和大小。穀神星是我們所知最大的小行星,直徑有580英裡(933千米),而1991BA則是記錄中最小的一顆小行星,直徑有20英尺(6米)。
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    關於6500萬年前那顆撞擊地球的小行星最早在1978年,美國科學家在地質勘測時發現了高濃度的銥,這種濃度超過正常含量幾百倍,所以這只可能是隕石撞擊所留下的結果。科學家通過進一步的發覺推斷出,這顆隕石的大小大約為直徑10公裡,這個大小几乎和一座中等城市一樣。
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    據美國的天文學家觀測,地球在36年後,可能會遭遇一場巨大的災難,一個名為「阿波菲斯」的小行星,正向著地球襲來,如果正面和地球發生碰撞