直径大约十公里的陨石能灭绝人类么？
直径大约十公里的陨石能灭绝人类么？ 1. 它的落地速度不会低于 11.2km/s 的, (我们可以利用时间反演证实, 决不会出现一个轨道, 让它可以被"引力弹弓"效应减速到更低的速度比如说接近于1km/s .... 因为这个经过时间反演, 相当于地面上的子弹可能被引力摄动拖出地球轨道...... 即便是地-月拉格朗日点附近掉下个物体, 到地面的速度也不会比11.2km/s小多少.... ) 多半人类要挂..... 也许还可能有若干残余, 但现代文明下的人估计大几率撑不到生态恢复......2. [[炸碎它基本没戏. 均匀密度的小行星, 引力结合能应该是 3GM^2/5R, 以 5t/m^3 计算, 这个结合能高达 5.48E16 , 对比一下一亿吨当量的氢弹能量大约4.56E14 ..... 我们需要把将近100颗亿吨级氢弹部署在小行星上.... 那就是千吨级的载荷.... 在现行技术框架内难度太高.....]]
======
以上这段计算错误, 引用了错误的百度数据 "https://baike.baidu.com/item/TNT/673632?fr=aladdin", "TNT爆热:4560J/Kg" , 实际上应该是 4.56 kJ/g, 或者 4560kJ/kg ..... 实际上, 我们往往用 4.2MJ/kg 来计算"TNT当量", 如此修正后, 一亿吨当量的氢弹爆能大约 4.2E17 , 已经足以炸碎 10km 级别的小行星..... 甚至一颗两千万吨级就足够了
事实上，如果目标是彗星，构成物是冰雪/甲烷..... 那么，密度降低5倍左右，引力结合能降低25倍左右，那就更加靠谱..... 足以炸得它粉身碎骨.....
目前我们的核弹技术, 应该不足以达到高速直接命中后, 穿深km 引爆的级别 (即使对手是彗星恐怕也够呛), 合理的方案应该是在小行星上软着陆, 然后钻一个5km 左右的深洞, 在洞内引爆核弹..... 也就是 "天地大冲撞" 的情节......一枚亿吨级别氢弹估算10吨载荷, 加上软着陆后的钻探设备.... 能源(也许小型核反应堆?)..... 软着陆设备..... 这些不算多, 其实, 高速飞向小行星后, 减速+反向加速的火箭燃料才是大问题..... 大致可以按一倍到两倍拦截燃料来估算
3. 干预的方法, 个人认为应该用核弹炸开小行星地表, 将小行星推离黄道面..... 沿着垂直于黄道面的方向产生 deltaV 的话, 避免它击中地球的可能性最高, 而且不需要精确计算..... 而且将来(绕太阳若干周期后)再次接近地球的可能性也变得很小.....
比如说, 产生 1m/s 的 deltaV, 偏离黄道面 10000km 需要大约115.7天, 不到四个月, 感觉上比较可行. 胆大一点完全可以把它放进洛希极限, 一次掠地终身保修直接粉碎...别进大气层啊, 好吧洛希极限 1.26 R, 还有上千公里裕度可用
我们可以按照太阳引力来估算小行星/陨石的速度, 这里 M 表示太阳质量, r 表示到太阳距离, D 表示地球轨道半径,
mv^2/2 = GMm/r
将大椭圆轨道近似为直接落向太阳的直线
v = -dr/dt = sqrt(2GM/r), r^(3/2) = C - 3t/2 *sqrt(GM)/2; 我们设t = 0 时 r = D
r = ^(2/3)
抵达地球轨道 10000000s 前也就是 t = -1E7 时,
r = D [ 1 + 10^7 * 3sqrt(2)/2 * sqrt(GM/D^3) ] ^(2/3)
= D [ 1 + 10^7/T * 3πsqrt(2) ] ^(2/3)
也就是大约3个天文单位外就可以.....
有空再估算 核弹爆炸 带来的 deltaV
=====
事实上, 给一个小行星 M 提供 deltaV 的方法, 也就是把小行星的一部分 m, 以一定速度 v 抛离小行星。获得指定 deltaV 的方式, 可以选择不同大小的 m, 对应不同的 v, 克服引力结合能(也就是付出逃逸速度[对10km直径5t/m^3 的小行星而言, 没多少, 也就10m/s 的量级]之后, mv = M*deltaV .....
显然，我们选定的 m 越小，需要克服的引力势能就越小，但是，对设定的 deltaV 就需要提供更大的 v。当 m 足够小的时候，v 就要很大，这时大部分动能分配给了 m, 它带着 mv^/2 的动能跑了..... 动能就大.....
这个问题类似于火箭：v 越大，“比冲”越大.... 但是，得到 deltaV 的能量损耗越大.... 鉴于我们的能量（小行星问题中，也就是氢弹爆能）相对固定，我们悲哀地发现：其实最有效利用能量的方法，还是，把小行星炸成两半......
如果我们的核弹足以做到这点，就不要考虑 deltaV 了，直接炸碎，大部分轨道将脱离命中地球的轨迹.... 精确炸成两半效果最佳，垂直于黄道面爆破，两半分别和黄道面呈正负交角, 但是，对于未知小行星，精确爆破的能力我们不一定具备..... 保险点还是用尽可能大的核弹，比如说一亿吨，力争炸碎些更保险.....
如果不能，那么，我们可以计算出固定当量，比如说1亿吨，炸飞多大的 m 以赋予小行星 M 最大的 deltaV, 然后计算安全距离...... 很不幸地，这个安全距离，太长了..... 即便获得 1m/s 的deltaV, 我们都需要在 3 个天文单位外引爆核弹，那已经是火星轨道之外了..... 如果小得多的 deltaV, 我们就需要 30个以上的天文单位外拦截的话，恕我直言，这远远超出了我们采用化学火箭的工程极限..... 毕竟，我们的“新地平线”探测器，耗时几十年，多次借用引力弹射，也只能飞掠冥王星，并不具备减速环绕它的能力...... 更不用说拦截类似彗星轨道的小行星了......
这种情况下，我强烈推荐空间电磁轨道炮..... 考虑在日-地拉格朗日点部署一系列卫星，持续不断地反向加速一对100吨载荷..... 最终把100吨载荷加速到 0.02c，然后把其中一个直接射向威胁我们的小行星，依靠动能击毁它......
或者，超级激光炮.... 或者，搞超高能加速器，制造/采集/约束反物质.....
虽然我也知道这些不大靠谱.....
至于 @林伟 的方案，我觉得，30%的能量利用率，是不是太太太.....高了一点..... 我们的核电站也不一定就有这个发电效率..... 而如果靠抛出小部分质量，让小行星获得加速的情况下，系统地全部动能会在小行星 M 和抛出质量 m 之间分配，动能比是 m/M, 当 m/M 很小的时候，比如说，扔掉小行星1%的质量，只有 1% 的总能量会变成小行星的动能..... 在不计任何损耗的时候（抛出物质的引力势能，机械损耗等），这个能量利用与已经只有千分之3不到了....
或者，我也不看好能提前几十年拦截..... 哈雷彗星的轨道周期76年..... 比这个周期更长的天体并不算多..... 如果不是大椭圆轨道，它和地球碰撞的可能性就很小，而且，关键是，恐怕我们不能提供这么长的预警周期吧.....
以下补充，面向“空气阻力作用”，以及，对撞击事件的威力进行评估，以示后果严重: 40万颗一亿吨核弹
=====
小行星落入地球，如果经大气减速，减掉一定速度的话，那能量就会传递给大气圈，对地球来说基本差不多，肉烂在锅里，能量足够大家还是要挂.....
况且，这么大的行星，基本上没什么减速的可能。比如说，航天飞机，做了人类精心设计的气动减速，我们把它当作估算模型。航天飞机经过大气, 从 7500m/s 减速到 1000m/s 左右，航天飞机长约56m，翼展24m，它的气动截面我们可以估算成 600m^2, 再入质量我们按 70吨估算, 那么动能减少/面积大约是：3222MJ/m^2
换成小行星，空气阻力基本上是和面积成正比的，数量级的精度上是差不了多少的，它的有效截面大约 PI R^2 = 7.8E7 m^2, 动能减少 2.53E17 J。对应的，它的质量 4PI R^3/3 * rou, 按5t/m^3 估算，大约 2.6E15 kg, 这么大的动能损耗，会把它从 7500m/s 降低到什么速度呢？大约7499.987 m/s ....
好吧，它在减速方面几乎无效。但是，如果真的达到航天飞机再入大气层的减速效率，那气动加热的能量高达 2.53E17 J, 已经是5-6千万吨的核弹的规模了，加上进入洛希极限，基本上足以把小行星炸裂..... 但是恐怕没什么效果，如果碎片统统落入地球而不是去了别处，咱们还是承受不了的，这个能量太大了.....
反正全部小行星的引力势能都会消耗在地球上，E = GMm/R, 其中 GM/R = gR
E = gRm = 10*6.4E6 * 2.6E15 = 1.66E23
相当于 40万颗一亿吨的核弹.....其中它在空气中减速的能量也就是1颗，哪怕早早碎掉（大气上层很稀薄，太早碎掉不现实），也不过增加到2，10，100， 1000 到头了，然而这并没什么卵用..... 地球大气层+岩层同时爆炸几十万颗核弹的效果，不论地点，都是生物圈的生死存亡的问题..... 我认为分布够广的话，大型哺乳类全灭还是很靠谱的..... 撞击集中于一点，相对还是有幸存一点点点可能的，但应该没啥几率以文明的姿态存在了.... 这个可以拿恐龙灭绝事件对比，毕竟，貌似当时的老鼠（比喻）可能是活下来了.....
当然，如果这行星幸运一点，是冰雪彗星，密度1，那么，能量就降低到10万颗核弹，还是要好很多.....
不过这里我们可以看到，回答中有个“撞击稠密大气层，也会人类全挂”的估算，按这个模型，如果大部分小行星物质没能减速撞入地球，而是掠过.... 那也就是1颗一亿吨，或者几颗，或者几十颗..... 影响局限在半球的话，我估计人类文明应该有很大几率逃过一劫..... 好吧，我没说沿海发达城市不会变成地狱.... 剩下几千几百规模的部落，逐渐找回文明，可能性还是有的..... 讨论一下那个在小行星上安装核反应堆变轨的方案。
现在假设一颗来自柯伊伯带直径约10km的小行星将于2117年正面撞击地球，现在地球人都联合了起来，共同面对末日危机。
目前这个方案存在如下几个问题。
1，深空精确探测问题。
首先宇宙中的小行星基本不会是直径10km的正球体，一般形状都比较……写意。而且小行星的材质也不是均匀的，所以很难确定它的质心位置。
同时为了推离计划的有效实施，还必须对小行星的地质情况有全面的了解，至少要使发动机脚下的岩层能够承受住发动机的推力。
而一般的远距离探测是无法完成这个任务的，目前唯一可以胜任的方案是派遣海量的探测器。
如果为了尽可能节约资源地将发动机送上小行星，我们应该在撞击前的最后一次近地点发射发动机。在这之前我们必须完成对小行星的探测工作，保守估计，最晚要在小行星最后一次到达近地点前最后一次越过土星轨道的时候完成探测（句子可能有点绕……）。
1997年发射的“卡西尼-惠更斯”号土星探测器的工程耗资30亿美元。现在我们有了经验，假设可以把成本压缩到15亿美元，然后再假设我们的工程师天赋异禀，只用10颗这样的探测器就能帮小行星做一个全身检查，那在计划正式实施之前，150亿美元已经花出去了。
2，发动机及其运载问题
首先要明确的是，目前我们并不具备等离子核动力发动机的制造技术。
而且，如果从现有的核电站所用的反应堆进行改装，那也不能符合要求。
首先，根据
@林伟 童鞋的计算，让小行星获得1m/s的速度需要消耗60kg的铀。但众所周知，核反应堆中不能使用纯度过高的铀进行反应，目前一般使用3%~5%的燃料棒。所以实际上要让小行星获得1m/s的速度，大概要运输1~2T的物质。
其次，目前使用的核反应堆需要动辄万吨的冷却剂，这在航天运输上已经是不可能的了。
因此，计划所需的发动机将是一种和人类目前所有的核设施都不同的一种全新的机器。
假设我们天赋异禀的工程师在世界毁灭的前提下加班加点终于赶出了一种燃料质量轻，冷却剂可以就地取材的反应堆。假设这样的反应堆和燃料共200吨吧。
假设小行星撞击前的最后一次近地点大概距地球38万千米（就是地月轨道的距离，这已经很给面子了）。目前人类最大的地月火箭土星5号的月球轨道载荷是45吨，也就是说，这个反应堆要分成5份发射出去。
查不到土星5号发射成本的数据，不过阿波罗计划总共拨款492亿美元，其中发射了9次土星5号火箭，猜测发射成本在10~20亿美元左右。
而且小行星掠过近地点的时间极短，所以可能要事先将组件发射到轨道上然后再编队飞向小行星，这样成本又提升了。
综上所述，发射一台发动机的航天运输费用大概在50~100亿美元。这还不算发动机本身的费用。
3，变轨操作问题
在楼上的计算中，小行星被简化成了一个质点笔直朝地球冲过来的模型。但实际上还要考虑更多的东西。
一是小行星会自转。因此发动机的喷口也会旋转。所以如果只有一台发动机，它只能在旋转到某个特定的角度时才能喷那么一小下。以此带来一个问题，这样的发动机需要即开即停，这个技术难题可能和可控核聚变是一个难度级别的。
二是小行星不是笔直朝地球冲过来的，而是以一个椭圆轨道绕太阳运行的。因此简单的横向平移并不能解决问题，而是一个复杂的变轨问题，这样的变轨操作只用一台发动机是很难完成的。
综上所述，要完成变轨，必须要建立一个发动机的阵列，分布在小行星的各个方向，就像流浪地球里的那样。
但建立一个阵列又是很复杂的问题。
假设需要10台发动机，首先，要确保小行星上有十个适合安装发动机的地形点；其次，如问题2中所述，一个发动机要拆分成5个飞行器，要组织一个50个飞行器的编队在陌生的小行星上精确着陆，用难如登天形容再合适不过了。
而发射10个这样的发动机耗资500~1000亿美元。
到这里为止，这个计划光在航天领域的花费就大约有千亿美元左右。
当然资金还不是最大的问题。完成这个计划还需求很多我们现在没有的新技术。而发动机本身的研制更是难上加难。
综上所述，在当前时代用这种方法防御这样的小行星……几乎不可能。
（其实不会画分割线）
知乎首答！本人是航天专业隔壁的某个专业……班门弄斧2333333
有什么问题欢迎评论区批评指正啊啊啊。
之前好像听说可以发射一颗卫星利用它对小行星轨道造成摄动从而使它变轨……想算一算发现水平不够，有没有大触能讲一讲的咧
以上。
欢迎点赞~ 直径十公里的陨石也就是跟6500万年前灭绝恐龙的那颗相当（虽然恐龙灭绝的原因可能是复杂的，但这颗陨石肯定是起了重要作用）。科学家曾经模拟过小行星撞击地球，结论是直径十公里的陨石如果落在陆地上大约可以杀死一半的人类，但不会让人类灭绝。另外，如果陨石自身的（体积已经确定了）密度很大，或者速度很快，动能很大，破坏力将会更大。但普通的陨石是没有足够大的能量来毁灭人类的。 只要发现得足够早，例如提前100年，应该就不至于灭绝人类。因为按照目前人类的技术水平，是可以做到的。
一般来说，炸掉是不靠谱的，因为爆炸形成的碎块会到处乱飞，可能更危险。
如果不能炸掉，就只能把它推走了，此时核能方案比较靠谱：
在小行星上安装一个大号核反应堆，把它上面的岩石挖下来、用机械装置抛射出去（或者更高大上一点儿，加热成等离子体喷射出去），按照牛顿第三定律将产生反作用力，可以使小行星在相反的方向上产生加速度，日积月累，就能使其远离地球轨道。
下面做一些估算（忽略了很多因素，只为有个基本的数量概念）。
使其产生 1m/s 速度的能量需求：
这个小行星的体积 V = 3.14*5^3*4/3*10^9 = 523*10^9 m^3
如果其平均密度为5T/m^3（假设为铁-岩石混合），则其质量 M = 5*523*10^9 = 2.6*10^12 T = 2.6*10^15 kg
使其速度矢量的横向分量增加 1m/s 所需的能量：
E = 0.5*2.6*10^15 = 1.3*10^15 J = 3.6*10^5 兆瓦时
再算所需核燃料的质量：
由于1千克铀-235全部核裂变将产生20,000兆瓦小时的能量，
考虑到铀燃料的利用率，以及从裂变能转换到推力的损失，如果能源综合利用率为30%，则使此小行星产生1m/s 运动速度所需的铀-235质量：
m = 3.6*10^5/(20000)/0.3 = 60 kg
这是完全可以接受的。
最后算一下偏离效果：
如果人类发现这颗小行星时距离碰撞时间是100年，然后用30年时间完成这一任务、将小行星速度矢量横向增加1m/s，则在剩下的70年里其轨道与地球的交汇点将偏离地球 70*365*24*3600 = 2207520km，约为地月距离的5.6倍。
结论：用核能发动机将其推离地球轨道的方案，应该是比较靠谱的。
更多信息请参阅我在知乎写的帖子：防止直径10公里的小行星撞击地球的方法及简化计算
还有刘慈欣老师写的科幻小说《流浪星球》，网上可以搜到。
以下为21:50的修改：
不好意思，虽然一开始声明过 “忽略了很多因素，只为有个基本的数量概念”，但貌似忽略的因素比较多，对核燃料浓度的忽略也导致了很大的数据误差 -- 感谢 @加布里埃尔之靴 童鞋。
建议知友们还是多参考他的回答。
以下为次日5:35修改：
刘慈欣老师写的科幻小说篇名应为《流浪地球》，而非我昨天说的《流浪星球》，网上可以搜到。抱歉。
谢谢 @彭一特 朋友的提醒！ 要看是系内小行星？系外陨石？
还要看材质，质量，入射角度。
比较常见是岩石基，铁镍基陨石，直径十公里不得了了，如果还是系外的，擦到大气层略过去基本就是生态浩劫。
真的撞到底层大气甚至略过地平线，足够让你玩真人版fallout4了。
我为什么说撞到底层大气？系外陨石的相对速度已经不是几百马赫数来衡量的了，一旦进了2万米以内，大气密度跟石头是没啥区别的。
陨石接触到地球大气层，动能会化为激波，把大气和自己表面烧成等离子体，然后如同如来神掌，拍向地表的一切。
最坏的情况是撞击地表，这个体型的陨石，岩石基，铁镍基都是烧不完的，撞击地表连捡垃圾的机会都没有了，大家一起死翘翘。撞到深海大洋，海水没被蒸发完，一波海啸可能真的比珠穆朗玛峰高，当然，更大的可能性是冲击包络就已经把大洋蒸发干了。撞到大陆，这是地壳板块等级的撞击，会引起新一轮的地壳巨变，陨石的冲击包络会把一个几十倍大的范围内的一切一扫而空，这还只是来自地球大气层的带路党，然后陨石核心会直接打穿地壳板块，地震波会沿着整个地壳来回传播好几遍，建筑什么的抗不过第一轮就全挂了，然后火山喷发持续几百个世纪。
总之真有这么一天，文明肯定是保不住了，但真正可怕的地方在于，你如同野兽一般抗战也没意义，因为这不是种族level的末日，不是动物植物level的末日，而是蛋白质level的末日，地球生物圈全灭。
请想象一下把直径10000m岩石球送出太阳系需要多少偏二甲肼，然后把这些想办法一起引爆，嗯，就是这个效果。
页:
[1]