Hvorfor kan man ikke sprenge asteroider?

[Reeve]

Hei

 

Jeg har lenge visst at hvis det er en asteroide på vei mot Jorden, så vil det ikke fungerer å sprenge den, fordi den vil samle seg etter eksplosjonen pga. dens egen tyngdekraft, og man vil fortsatt få en tilsvarende stor "klump" som treffer atmosfæren.

 

Det jeg ikke skjønner, er hvorfor dette ikke vil fungere på mindre asteroider (si opp til 300 meter i diameter), som fortsatt utgjør en stor trussel. Slik jeg ser det, så kunne man vel boret seg nedover i asteroiden (i kjent Armageddon-stil), eller plassere bomben nederst i det dypeste krateret. Hvis man da hadde detonert bomben på riktig tidspunkt, mener jeg at den burde spre seg nok fra hverandre, og ikke ha tid til å samle seg igjen, til at dette vil ha mye å si for oppbrenningstiden til asteroiden, eller det som er igjen av den. Man vil fortsatt har omtrentlig samme masse, men med et langt, langt større overflateareal, og som vil treffe et større område i jordatmosfæren, som ville medført mye raskere og effektiv oppbrenning.

Endret 4. desember 2008 av _Zeke

[MrLee]

Jeg antar at det største ankepunktet er at man må borre seg ned i astroiden...

[Reeve]

Det gjør for så vidt jeg og, men som sagt, det er ikke sikkert det er nødvendig. Si man bruker en hydrogenbombe på rundt 10 MT og satt den på ene siden av en asteroide på rundt 300 meter i diameter. Den skulle nok klart å knuse store deler av den, eller i det minste gjør den langt mer skjør.

[fargoth]

Det følgende innlegget er utelukkende basert på min relativt begrensede forståelse av hvordan atombomber fungerer, så ha det i bakhodet når jeg nå skal prøve å komme med et innspill.

 

Når man detonerer en atombombe på jorden skapes det en enorm trykkbølge som følge av at en stor mengde luft blir overopphetet av eksplosjonen. En stor prosentandel av de destruktive kreftene man ser i en atomeksplosjon skylles denne trykkbølgen. I verdensrommet er det vakuum og trykkbølgen som skapes som følge av en atomeksplosjon der vil bare bestå av de overopphetede delene bomben besto av fordi det ikke er noe annet rundt som påvirkes av eksplosjonen. Derfor har atombomber i utgangspunktet lavere destruktiv kraft i rommet enn nede på jorden.

 

Et annet problem med å sprenge asteroider med atombomber er hvordan kraften i atombomben utnyttes. Et problem med atombomber generelt er at en stor andel av kraften rettes utover og oppover slik at den effektive destruksjonskraften i en retning er kraftig redusert i utgangspunktet. Altså vil det å detonere en atombombe på overflaten av en asteroide svekkes både av den reduserte effektiviteten i vakuum og at bare en liten del av den totale kraften rettes mot asteroiden. Den beste løsningen vil derfor måtte være å detonere bomben et stykke under overflaten på asteroiden slik at deler av den sprenges bort og man får dirigert mye av kraften utover og dermed presset asteroiden i motsatt retning.

Endret 4. desember 2008 av fargoth

[Crowly]

Av det jeg har sett og lest om denne problemstillingen, så er problemet med å sprenge en astroide uforutsigbarhet. I stedet for en stor, så kan du få flere mindre, men som fortsatt er store nok til å gjøre seriøse skader, eller fortsatt være livstruende.

 

Edit: Er nok bedre å prøve å endre kursen i stedet. Har kommet frem flere alternativer på hvordan dette kan gjøres. Forutsatt at vi oppdager den tidlig nok.

Endret 5. desember 2008 av Crowly

[genstian]

Husk også at å sprenge en astroide med en atombombe vil gjøre alle bitende radioaktive. Vet ikke om 10,000 radioaktive biter er noe bedre jeg.

[Reeve]

Man har hydrogenbomber som nesten ikke skaper radioaktivt avfall i det heletatt. I en hydrogenbombe skapes temperaturene og trykket som trengs, via en liten atombombe. Denne er den eneste som skaper radioaktivt nedfall, og man kan lage ganske "rene" hydrogenbomber. Verdens kraftigste testdetonasjon var den russiske hydrogenbomben, kalt "Tsar Bomba", og der var 97% av energien som ble utløst, fra den rene fusjonsprosessen, mens de siste tre prosentene kom fra den lille fisjonsbomben som startet fusjonsprosessen.

[farke]

Ærlig talt. Når himmelen bokstavelig talt står i fare for å falle i hodet på en så er det virkelig ikke så nøye om den er radioaktiv eller ikke.

 

OBS! Matematikken i resten av posten er gjort 'on the fly'. Tar ikke ansvar for evt. feil (jeg har for vane å gjøre helt amatørmessige feil i selv grunnleggende aritmetikk).

 

Uansett, som fargoth sier så er det å detonere kjernefysiske våpen på overflaten av en asteroide i et forsøk på å sprenge den i biter, fånyttes. Uten en atmosfære å propageres i, finnes ingen sjokkbølge (sjokkbølger vil riktignok propageres i asteroiden selv, mer om dette senere). Energien i eksplosjonen vil være ca. 90% røntgenstråling, hvorav mesteparten vil stråle bort i det tomme rom. Kun noe av det vil treffe asteroidens overflate. Resten av energien i eksplosjonen vil være nøytroner, som fordeles på samme måte.

 

Strålingen som treffer asteroidens overflate vil gjøre noe skade, men ikke altfor meget. Hvis vi abstraherer litt, og sier at asteroiden er laget av aluminium (i realiteten vil den sannsynligvis være en blanding av stein, jern og nikkel) så vil en ett-megatonns atombombe som eksploderer 10 meter unna (i alle fall, om ikke lenger unna - siden det må detoneres flere bomber og disse må skytes på asteroiden med rakett) asteroidens overflate fordampe ca. 100 kubikkmeter aluminium. Men en asteroide med diameter 300 m har et volum på 14.1 millioner kubikkmeter! Med andre ord har man fordampet en hundreogførtientusendel av asteroiden. Og nettopp fordi man angriper om lag 38 millioner tonn med stein og metall kan vi glatt se bort ifra sjokkbølgen dette induserer - det er rett og slett for mye asteroide til at denne kan gjøre spesielt store skader (sjokkbølgen har f.eks. mye mindre energi enn røntgenstrålene som bare klarte å fordampe 100m^3). De kraftigste atomvåpen amerikanerne har på lager har en effekt på om lag 120% av dette. Med andre ord for småpenger å regne. Hvis asteroiden er jern/nikkel så gjøres det enda mindre skade. Er den en grushaug, likeså - da vil det også KUN bli en fordampingseffekt, og ikke en sjokkbølgeeffekt siden slike ikke propagerer så godt i løse grushauger.

 

Det er dog mulig å detonere en serie atombomber mot asteroidens overflate, med en frekvens på for eksempel noen tidels hertz, der hver bombe fordamper 1/141000 av asteroidens masse. En slik avgassing vil over tid virke som en rakettmotor, og asteroidens bane vil endre seg, sakte. Starter man i god tid kan man slik hindre at asteroiden treffer jorden ved å flytte på den. Dette er nok den beste, og kanskje mest elegante metoden å beskytte jorden mot anslagstrusler på. Dessuten er det god forskning, spesielt med tanke på hva annet man kan bruke seriedetonasjoner av atombomber til.

Endret 13. desember 2008 av farke

[Reeve]

Hvorfor skal man fordampe hele asteroiden? Man trenger bare å få den i mindre deler. Jeg har heller ikke sett noen asteroider som er laget av utelukkende jern, eller et annet metall, som ville gjort den betydelig hardere og "seigere".

 

farke: Hvordan går du fra 14.1 millioner kubikkmeter, til 38 billioner? Det siste tallet er jo over 2 millioner ganger større enn det første, som må bety at massetettheten er over 2 millioner tonn per m³. Massetettheten til de fleste mineraler og metaller (de vanligste), er sjelden over 10 tonn mer m³, eller 10 gram per cm³. Dvs. massen vil være maksimalt ca. 141 millioner tonn. Det er fortsatt et stort tall, men ikke i nærheten av det du skrev. Om dette har noe å si, vet jeg ikke.

Endret 13. desember 2008 av _Zeke

[genstian]

Jo, det er nok mye bedre enn en fisjonsbombe iallfall, tenkte ikke på det, men hvor kraftig må den egentlig være for å spre bitene godt nok, samt da hver bit må være liten nok til å brenne opp i atmosfæren (iallfall de fleste bitene). Er mange faktorer å tenke på, bla størrelsen på astroiden og hva den egentlig består av.

 

Også må vi lage et rom bor å sende opp og sende dit. Det er nok mulig om vi finner ut at astroiden er på kolisjonskurs mange mange år frem i tid, men om du plutselig fikk vite at om tja, en måneds tid ville den kræsje med oss, så er jeg nok redd det er lite vi kan gjøre en å sende en haug med fusjonsbomber mot målet.

[Reeve]

Det er helt sant. Men må man egentlig lage noe rombor? De fleste asteroider er så små at de enda ikke er blitt rund, så sannsynligheten for at det er steder hvor en slik bombe ville fungert bra, er stor. Og selv om det ikke var slik, så vil jo enkel geometri vise at nesten halvparten av energien treffe asteroiden, selv om den er helt rund.

[farke]

farke: Hvordan går du fra 14.1 millioner kubikkmeter, til 38 billioner?

Ved å noobe. Jeg redigerte posten min, og la til en disclaimer. Med aluminiums massetetthet på 2700 kg/m^3 er massen 38 millioner tonn. Jeg quotet rett å slett kalkulatoren min, og fordi jeg hadde regnet ut det opprinnelige tallet i g/cm^3 (ellernoe) ble det 38 billioner. Der har du meg, da.

 

... og jeg hadde gjort FLERE feil i mitt originale regnestykke. Jeg hadde gjort utregningen for fordampning per kvadratmeter, og ikke ganget opp total bestrålt overflate. Blir nok mer riktig hvis jeg regner på en litt annen måte: en asteroide med diameter 300 m på 10 meters avstand dekker om lag 140 grader av synsfeltet. Dermed er den totale energimengden som bestråler asteroiden 4.19*10^15 J (ett megatonn) * .388 (140 graders romvinkel av en kule = 38.8%) = om lag 1.62*10^15 J. Siden aluminium har en fordampningsvarme på ca. 3*10^10 J/m^3, fordamper dette ca. 54 000 m^3 av asteroiden. Dvs. 1/261, og ikke 1/141 000 som jeg sa tidligere. Siden effektiviteten av å atombombe en asteroide aldri vil være 100%, nærmer vi oss 1/300. Attpåtil så vil ikke hele området som bestråles ligge innenfor 10 m av eksplosjonens midpunkt (jeg har modellert asteroiden som en kule), og siden strålingsintensitet er omvendt proprosjonal til kvadratet av avstanden til kilden, er fordampet masse heller et sted rundt eller under 1/400.

 

Vi kan glemme å knuse asteroiden på denne måten - det er sjokkbølgene som knuser, og siden de er mye svakere enn bestrålingen som kun førte til 1/400 ødeleggelse så vil det ikke virke. Kanskje vil man knuse noen prosent ekstra, like under det laget som ble fordampet. Derimot er 1/400 del av massen er en ganske vesentlig andel når den brukes til å aksellerere asteroiden i motsatt retning, så det nye regnestykket viser at potensialet for å dytte asteroiden ut av bane er ganske stort, selv med bare noen få bomber!

Endret 13. desember 2008 av farke

[Lampen]

leste i et blad tror det var IV, som jeg fant en artikkel om og bruke lasere for å ødelegge eller varme opp en astroide

[hallgeirl]

Som nevnt kan det jo være en idè å få bomba inn i asteroiden på et vis. Men vi har da våpen som er laget for å knuse bunkere og lignende, som trenger igjennom jord og betong som ingenting. Det burde vel være mulig å bruke dette for å få en kinaputt på 10MT noen meter inn i asteroiden for å forsterke effekten?

 

Ellers har vi jo så mange atomvåpen, at det er en mulighet å kontinuerlig bombardere steinen. Etterhvert skulle man tro at man har mulighet til å endre banen til asteroiden tilstrekkelig til å bomme på oss.

 

Forøvrig: Hvordan er konsistensen til en asteroide? Er den porøs eller solid som granitt?

[Skugga]

Gjør som i Armageddon.

[Crowly]

Ellers har vi jo så mange atomvåpen, at det er en mulighet å kontinuerlig bombardere steinen. Etterhvert skulle man tro at man har mulighet til å endre banen til asteroiden tilstrekkelig til å bomme på oss.

 

Forøvrig: Hvordan er konsistensen til en asteroide? Er den porøs eller solid som granitt?

 

Som nevt lenger opp, problemet med å prøve å spreng en astroide er forutsigbarhet. Man har liten eller ingen kontroll over hva som vil skje etter at bomben blir detonert. Når man diskuterer forskjellige muligheter for å unngå at ett sammenstøt med en astroide, så går det gjerne på å endre rettning, slik at den i helhet bommer på vår planet.

 

Konsistensen til en astroide varrierer:

De fleste asteroider består av stein, noen av jern og til dels nikkel. Asteroider som kretser langt fra solen kan inneholde vann-is. Dersom innholdet domineres av vann-is, blir legemene gjerne klassifisert som kometkjerner.

Fra: http://no.wikipedia.org/wiki/Asteroide

Det er også "Rubble pile" asteroider (http://en.wikipedia.org/wiki/Rubble_pile)

In astronomy, rubble pile is the informal name for an asteroid that is not a monolith, consisting instead of numerous pieces of rock that have coalesced under the influence of gravity. Rubble piles have low density because there are large cavities between the various 'chunks' that comprise them.

 

Denne kan være greit å ta en titt på: http://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid_deflection_strategies

Utdrag:

Nuclear weapons

 

One of the often proposed solutions is firing nuclear missiles at the oncoming asteroid to vaporize all or most of it. If not completely vaporized, the resulting reduction of mass from the blast combined with the radiation blast and rocket exhaust effect from ejecta could produce positive results. The largest problem with this solution is that if the asteroid breaks into fragments, any fragment larger than 35 m across would not burn up in the atmosphere and itself could impact Earth. Tracking of the thousands of fragments that could result would prove daunting.

<...>

 

Asteroid gravitational tractor

<...>

While slow, this method has the advantage of working irrespective of the asteroid composition or spin rate — rubble pile asteroids would be difficult or impossible to deflect by means of nuclear detonations while a pushing device would be hard or inefficient to mount on a fast rotating asteroid. A gravity tractor would likely have to spend several years beside the asteroid to be effective.