假如小行星明天撞击地球,人类有能力防御吗?

文章作者:lili | 2016-09-09
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本文严格意义上来说是一篇军事相关报道,不过开篇就讲述小行星撞击地球,人类如何防御。而我们不久前也做过行星撞击地球的报道(链接)。这个非常具有现实意义,所以我们转载过来。其次,本文图文并茂,有理有据。把问题谈的通透易懂。资料详尽,正是本站所一贯追求的实事求是作风。小编忍不住想把这样的好文推荐给大家。希望大家喜欢!

 

我们开始翻牌子。

 

问:馆主,问一个比较大的问题。依目前NASA或五常的航天实力,能在远距离摧毁对地球有末日能量的小行星吗?多大的小行星,多长的预警时间,人类才可保证摧毁它?

 

目前摧毁小行星还是个很科幻的命题,尤其是在涉及一些远期的可能技术手段的探讨的时候,各种会议论文、ppt会让人觉得在看好莱坞剧本。

 

以堂主的水平把这个问题讲清楚有点吃力,所以堂主又拉来了更专业的小火箭邢强老师一起来开脑洞。

 

图:首先,我们假设宇宙的某个角落,一颗大石头块正“嗖”地就朝着我们飞过来

 

于是问题来了:1.我们现有的探测能力能给我们提供预警时间?2.我们手头的运载工具能否把应对手段运往来袭小行星?3.我们送过去应对手段能的能搞定小行星吗?

 

先看探测,目前近地轨道的监控看起来比较完备,尺寸大点的太空碎片都有编号。然而,远地物体探测方面就差了很多,对远地物体极度缺乏精密监控,有时新闻上说的“XX会在XX年后撞上地球”之类的说法,基本上是科学家们在靠惊悚言论想争取点经费——因为人类最好的雷达不是用在这项工作上的。按小火箭老师的看法,如果想把小行星拉离轨道,预警时间最好有5-10年。即使是个头小到核弹能够炸毁的,预警时间也得在2年以上。要赶上恐龙时代那个话,预警时间短于5年,人类就基本没戏了。

 

假设我们运气好,在足够充裕的时间内发现了威胁我们的小行星,我们现有的运载工具还是有能力送点什么过去的,毕竟小行星不像各种变着花样变轨的导弹,它的运行路线固定,相对容易推算。不过这也有很大限制:来袭小行星最好是处在太阳系的黄道面附近,否则拦截飞行器轨道也调不过去。

 

图:想拦截来袭的小行星,它最好还得是处在太阳系的黄道面附近,否则拦截飞行器轨道都调不过去

 

最后看看我们的应对手段的效果,目前主流观点有两种,一种是使其偏离轨道,方案有太空拖船、引力拖车、挖掘机抛出质量、表面喷漆改变光压力等等,听着就像科幻片,效果好不好现在看就是玄学。

 

另一种是直接摧毁,拿东西炸咯。不过核武器在太空爆炸的能量很有限,大部分都转化成辐射了,由于太空是真空环境 核爆的主要能量会以辐射的形式传播出去,而其本应该作用在小行星上的冲击波反而会较小。钻探小行星表面,把核弹进去效果也许会好些。还有观点认为,摧毁小行星实际上很可能导致大量大型碎块与地球碰撞,不能起到规避风险的作用,但如果要对付600米直径以上的小行星,人类除了核弹也实在没别的玩意儿可选了。

 

图:我们对太空核爆的研究积累还太少

 

图:太空中,核弹撞上去可能只能在小行星表面留下个坑

 

图:《天地大冲撞》里钻进去再炸这点还是演对了的

 

2010年,美国科学院的一篇报告认为,人类要发展出核爆炸搞定小行星威胁的具体防御手段,至少还需要几十年时间。

 

总的说来说,地球人对小行星来袭基本上是处在不设防状态的。(三体星人:颤抖吧,你们这些连I类文明程度都达不到的愚蠢人类!)

 

最后吐槽一句:这可真是个细思极恐的问题啊!

 

问:堂主,我注意到有新闻说安225机体已经完工70%,保存的很不错,而且乌克兰已经生产好了所有的部件。你说这种情况下有没有可能用小投资生产出那架飞机的可能?自己有一架的话,貌似也很有用啊,可以运输一些别的飞机永远也别想运输的超大超重物体。这种运输任务不会很多,但是利润惊人啊。而且乌克兰还承诺把技术资料给我们呢。

 

 

如果真的利润如此惊人,那第二架安-225也就不会到现在也没造出来,也常年无人肯接盘了。

 

实际上你的问题中也提到了,非安-225不可的超大型货物运输任务,其实也并没有想象中那么多,不然安东诺夫也不会混得像今天那么惨。苏联当初造安225其实是为了保障航天飞机计划,经济效益不在优先考虑之列。

 

图:伏尔加-第聂伯航空公司拥有世界上最大的安124机队,这架公司把持着超大件货物空运的大部分市场,安124复产的呼声他们也喊了很多年,只是一直进展不大,为什么?除了俄罗斯工业体系的缺失,市场需求其实并没有想象中那么大

 

同时运营着安124和747-8F的伏尔加-第聂伯公司自己的分析显示:安-124-100每小时飞行成本要比747-400或-8高40%,波音装120吨货物时的飞行距离是同样状态下的安-124的两倍,机组是2人而不是4-6人,完好率是95%而不是69%。除了那些尺寸超大的货物,否则安124/225对比欧美大型货机是没什么竞争力的。尤其是现在还杀出不少非主流的专用货运飞机,靠改装出畸形的巨大货舱和安-225抢夺市场。

 

图:为了保障787建造而改装的747“梦想搬运者”,货舱用折刀式开合,可以塞进787的机身

 

因此对于已经造出来的那架、本身是苏联遗产的安-225,靠目前四处跑活儿的利润养活那一架的运作还是够的,但是重开生产线制造第二架安-225就差得远了。

 

图:俄罗斯航星SP厂里封存了不少安124未完工机身,但复产的进展可以用龟速来形容

 

而且那架安-225停止建造多年,两个方面的问题不可避免:首先是存在大量结构的老化和退化,需要非常细致的检查、修复、替换,其工作量将完全不比当年制造它的时候小;其次是安东诺夫手中的安124制造工装早已丢失,各路设备供应商,或不复存在,或配套产品早已停产,如果不进行大量的替代和改进设计,根本没有办法将这个飞机完工。这怎么可能是花点小钱就能把飞机补完的啊。

 

而至于技术资料的话,买第二架安-225送资料,还不如花钱直接买资料参考设计划算。

 

 

问:看到新闻上说,我国的基于量子技术的核磁共振陀螺原理样机已经研制出来了,这东西到底是个什么东西,我国目前技术水平怎么样?

 

“基于量子技术的”核磁共振陀螺原理样机,或许是因为最近“量子”这个词比较火,搞什么都喜欢往上靠讨口彩?核磁共振陀螺本来就是基于量子理论才出现的。

 

这东西首先是个陀螺仪,和传统的机械陀螺仪、后来兴起的激光陀螺仪、光纤陀螺仪一样,能够感知到细微的角度变化。陀螺仪依靠这个功能,是惯性导航系统的核心部件——它能告诉你,你偏离了预定运动轨迹多少,需要及时修正回来。只不过基于量子技术的核磁共振陀螺仪,它通过检测原子自旋在外磁场中的拉莫尔进动的频率移动,而获得角度变化的信号。

 

图:总的说来,核磁共振陀螺就是比它小的没它精确,比它精确的没它小

 

核磁共振陀螺的优点是全固态,体积小功耗低,参照目前西方的成果来说,是首类能够应用于独立导航的微陀螺,但精度性能目前在导航级陀螺仪里只能说是一般。主要用于小型飞行器、战术导弹等等。这东西其实历史很长,1952年由美国通用电气公司提出概念原理,70年代末美国litton、Singer-Kearfott两家结构分别造出样机。

 

但在80年代以后,核磁共振陀螺仪遇见了相当多工程技术上的困难;于是当时西方的研制重心转移到了激光陀螺和光纤陀螺上。直到2000年后,技术进步使得很多原来的技术障碍得以突破,核磁共振陀螺再度成为研究热点;国内对它的研究,也是在这个时候开始的。

 

原来报道里提到的“核磁共振陀螺有望成为世界上第一个芯片级尺寸、导航级精度的陀螺”这个就有点说不过去了:

 

图:某论文的配图,美国开发的核磁共振陀螺仪成品

 

问:堂主,我多次提问,都没被翻牌子!这次无论如何也要回答我的问题!我兔的J10和L15的飞控是不是都是算数字飞控?比起欧洲双风如何?到了J20是否又有改进提高?J20的数字电传飞控比美帝的F22和F35如何?最后很好奇J15和J11为何不上数字飞控,还用毛熊的模拟飞控?J16上是否上了国产全数字电传飞控?

 

歼10和L15都是数字飞控电传。它们的飞控计算机主要都是数字电路的——模拟电路的飞控计算机也有,但是只作为灾难性情况下的备份设备。比如歼10就是典型的4+2设计,4套数字飞控计算机负责应对正常飞行情况,如果数字飞控部分全都不对劲了,才会转入剩下的两套模拟飞控计算机控制。

 

图:歼10的飞控是典型的4+2设计,4套数字的,2套模拟的

 

一架歼10和L15,在正常情况下,用到报废也不会有机会转入由模拟飞控计算机控制的状态。不过备份的模拟飞控计算机即使在正常时候也是要开机运行的,只是发送的命令不会传递给平尾等气动面;否则在切换信号控制通道的时候,飞机反应不过来或者反应失常,那就整个人都不好了。

 

图:国内展出的数字电传飞控硬件设备

 

歼10和L15的数字飞控比阵风要在功能的完善性和先进性上稍微弱一些。比如飞控对行走机构的控制管理上,这两个飞机都不具备前起落架轮胎的偏航回馈和自动修正能力;另外阵风舰载型具备全自动着舰能力,这个能力国内目前也没有。歼20和F22相比具体数据比较缺乏,但应该欠缺对于发动机矢量控制的整合设计,这个不能全怪飞控,而是国内研究方面的短板。

 

国内苏27系仿改型号,将原俄式模拟电传进行数字化硬件改造,是从歼11BS才开始的。而在歼11BS之前立项的型号,包括歼11b、歼15、歼16,出于设计风险的考虑,继续沿用了原始设计。

 

问:为什么现在还没有看到俄罗斯的第四代红外空空导弹亮相,这是什么原因?还有请堂主详细介绍世界上的四代红外空空导弹,并排名,谢谢。

 

第四代红外空空导弹的几个主要特征,或者说应用技术门槛,包括凝视红外成像制导、小型捷联惯导、气动力/推力矢量复合控制、“干净”弹身设计——气动控制面设计要尽可能简化,以减小阻力重量,增大射程。而俄罗斯主要是卡在空空导弹需要的凝视红外成像导引头上,近年来的进展十分缓慢;传说中的K-MD等新一代导弹,原本说2015年就要完成研制,至今没有新的官方公开消息。

 

图:传说中的俄罗斯下一代空空导弹规划

 

英国的ASRAAM实际性能是最低的,体积阻力失控严重(原设计127毫米直径无法提供足够弹体升力,后来扩大到166毫米,86公斤的重量则仍维持在127毫米直径水平),缺乏矢量推力控制能力,性能实际上对三代优势并不特别大。美国在考察这玩意后很不满意,后来的AIM-9X实际上可以认为是美国在ASRAAM计划上(八十年代,北约说好美国搞中距,欧洲搞近距)魔改的产物。

 

图:最下面的怪蛇5根本不算四代弹,撑死三代半的水平

 

现在世界上真正的第四代红外空空导弹,目前包括的型号有美国AIM-9X、英国ASRAAM、德国联合多国研发的IRIS-T,以及中国的霹雳-10导弹;以色列的怪蛇五并不能算进第四代弹,看弹体就知道。中国的霹雳-10导弹目前公开信息很少,因为你们懂的原因,也不方便加入讨论。

 

图:德国的IRIS-T

 

而德国的IRIS-T则采用边条翼,和AIM-9X存在气动和控制思路上的不同,更注重末端时的升力和机动性。不论霹雳-10的话,AIM-9X和IRIS-T可以对其它任何同类导弹形成代差性压倒优势;论性能的话,可能IRIS-T要更加优越一些。

 

问:堂主堂主,轮毂电机看起来很不错,为什么嫌有载具使用?(目前都是太空车之类的)是因为功率不够吗?求解

 

讲到根本上,确实是因为功率不够。在轮毂内能够提供的空间尺寸不大,而且轮毂总体质量的增加,会大幅度增大轮毂上下运动的惯性,这会大大的恶化车辆的悬挂系统性能,使车辆的乘坐舒适性变得非常差,而且操纵变得尺寸、反应恶劣。而一些其它的控制问题,比如车辆在转弯时,如何保证各个车轮的转速差处于合理范围,避免翻车等问题,在现代电子控制技术下,反而不是根本难题。

 

 

而要解决这些问题,就需要更轻、更小、功率更为强大(尤其是起步时的高扭矩性能)的轮毂电机,而这在目前是比较难解决的问题。事实上早期轮毂电机车辆为了解决起步扭矩问题,需要额外安装减速齿轮组机构,导致噪声、寿命、过热、重量等一系列问题;也就是所谓的减速驱动方式。而对于未来发展方向来说,为了提高可靠性和性能,简化结构,直接驱动方式将是轮毂电机实用化几乎无法绕过的门槛;而如何处理扭矩需求,目前还存在不少技术困难。

 

 

而在电机本身上,目前除开技术尚不成熟的开关磁阻电机、横向磁场电机等类型;在体积和功率上比较适宜车辆的,只有永磁无刷电机,但在体积限制下,其功率最大仅有几十千瓦,而且永磁转子的励磁不能调节,电机调速困难,调速范围狭窄。未来要取代传统动力形式布局,最起码应用的永磁材料性能需要获得一个大的突破,而这在目前还不知道什么时候才能发生。

 

 

迷你踢馆

 

 

问:有的坦克炮塔后下方有门帘一样的一排铁链子,是挡破甲弹的吗?如果是,那破甲弹也太容易被欺骗了?

 

图:RPG被栅栏式附加装甲拦下未能起爆的实战例子。炮塔铁链和这个原理差不多。

 

 

主要是用来干扰RPG这样采用带探杆的破甲弹药的引信工作,比如老式RPG7的引信不太靠谱,必须硬刚上了才会炸,在击中铁链这样的柔性结构的情况下,有相当高的几率不会起爆;而且起爆的话,铁链本身和拉开的间隙,也能起到消耗、弱化一部分射流的效果。坦克后面可是非常脆弱的,如果运气好的话,那就能救自己一命;反正这东西增重对坦克来说不过毛毛雨,成本也不值一提。

 

问:亲爱的堂主,我想问下071登陆舰如果搭载了两艘气垫登陆船,还能搭载两栖步战车吗?

 

 

可以的,根据目前各方面的研判,071在极限状态下能携带4艘气垫船,最少也能带3艘。在只带两艘的情况下,完全有空间再放两栖车。

 

问:糖主好,类似阿凡达里面那样的直升机能造出来吗?造不出的话有哪些地方是现实中实现不了的?求解。

 

要是严格限定电影里那样的话,那是绝对造不出来的:桨叶要承受到的载荷太大了,那四组小旋翼不可能提供那么大的升力。

 

不过同样原理的飞行器现实中是搞过的,VZ-4、X-22、Nord Aviation N 500 Cadet都是,但实际测试的结果是性能都非常糟糕。

 

图:X-22研究机

 

问:堂主能否对目前美俄几型大型轰炸机的弹舱尺寸进行一下介绍(包括H6K)。单从武器挂载重量和尺寸上来说这,哪类轰炸机弹舱尺寸优势更大,是B2这种飞翼布局,还是T160和B1这种后略翼的?或者B52或H6K这种最常规的布局????对每种轰炸机的弹舱尺寸也介绍一下吧!

 

B2最大挂载重量大于18.14吨(4万磅);B1最大载弹量内部34吨、外部26.7吨(内外挂载重量不能同时达到最大,实际上一次性出动,内外武器挂载重量加起来不能超过34吨);图160最大载弹量40吨;B52最大载弹量31.5吨;轰六K没有公开的可靠数据,轰六为9吨。

 

弹舱尺寸超音速飞机不占优势,因为要减小阻力,机身截面积必须尽量做小。图160和B1载弹量看着大,是因为飞机本身做的很大,代价是非常高的。B52这样的最常规布局其实最好做大。

 

图160有两个弹仓,长12米、宽1.92米,容积43m³。B52机内则有一个大型弹仓,容积29.53m³。B1B前武器舱长9.53米,后舱长4.57米。B2和轰六弹仓尺寸没有查到数据。

 

问:堂主,再问一个小问题,我军空降兵为何不戴陆军的凯夫拉盔?是因为轻便吗?兔军还有很多佩戴GK80盔,是因为经费问题没有换装么? 望解答,谢谢!

 

空降兵的头盔设计要求不太一样,比如光是跳伞着地时头盔重量对颈椎的冲击,对于一般的陆军士兵就没有机会遇到那么大的程度。另外空降兵头盔不宜有盔檐,以防对伞绳起到切割作用;另外护耳相对需要前移,加大对面部的保护,尽可能保护脸颊不受伞绳抽打。(以上均为引用设计师的说法,但外观上他说的这些区别堂主本人不细看真心没看出来……)

 


图:护耳面积是分辨伞兵盔的最直观方法

 

而GK80钢盔真心是早就该淘汰的东西,没换装纯粹是经费问题。

 

 

问:堂主好!我有一个问题问过很多物理老师,一直没有满意的答复。希望你能解答。子弹和炮弹的出膛速度都相差不大,但是二者的射程却相差极大?子弹的射程就没听说过有3000米的,但炮弹几十公里射程并不鲜见?这是为什么呢?

 

首先呢,枪支都是直瞄设计的,而你说的那些打几十公里的炮都是大仰角射击的,同样是直瞄的坦克炮,有效射程也是三、五公里的范围,和一些大口径狙击步枪的直瞄射程远不了太多。

 

而且枪弹和炮弹,在飞行过程中的存速能力相差太多。举个例子吧,俄制130毫米舰炮榴弹,初速850米/秒,飞行10公里处存速还有397.49米/秒,速度降为45.2.51米/秒。而.338弹在1000米距离上,哪怕是最重的gb528弹,也只有478米/秒了。因为重量和弹道的关系(炮弹可以有很长时间在空气密度更稀薄的高处飞行),炮弹的存速能力不是枪弹可以比的。

 

而且枪弹靠动能杀伤,炮弹靠爆炸和破片杀伤;没有速度的枪弹,飞得再远也是毫无意义的,在射程末端的时候,炮弹的飞行速度可以比枪弹低的太多。

 

问:堂主你好,有个不知道算不算踢馆的问题,目前为何航母舰岛大多放在右舷?左舷有什么问题,还是有传统?谢谢

 

多数人是右撇子,紧张状态下容易倾向于向左侧闪避;因此舰岛放在右侧,在着舰事故方面比左侧要安全一些。

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