Usar armas nucleares para desviar un meteoroide entrante

A menudo se dice (o al menos, lo he leído en algún lugar en alguna ocasión), que el uso de armas nucleares para combatir un posible meteoroide entrante no es viable porque puede dividirlo en múltiples bogies entrantes.

Sin embargo, algunas preguntas:

  1. Si la bomba nuclear fuera detonada en un lado, o varias fueran detonadas en un lado, ¿no sería eso suficiente para desviarla ligeramente de su curso y luego navegaría directamente por la tierra? Tendría que hacerse cuando todavía está a cierta distancia para que incluso un pequeño empujón tenga efecto.

  2. Incluso si se dividiera en miles de millones de piezas, seguramente esto sería mejor que una pieza enorme, ya que esas millones de piezas simplemente se quemarían en la atmósfera y algunos afortunados verían la lluvia de meteoritos del siglo.

Hice algunos cálculos de cañón de riel hace unos años. Resulta que golpear el asteroide desde un lado para cambiar su trayectoria es menos eficiente que golpearlo de frente para frenarlo; Transferencia de impulso y todo. Solo necesita retrasar la cosa el tiempo que le toma a la Tierra moverse 1 diámetro, aproximadamente 12,756 km, a lo largo de su órbita. Eso toma alrededor de 28 minutos.
space.SE es más apropiado. 1) Una bomba nuclear no "empujaría" literalmente al asteroide. Calentaría un lado y eso provocaría la emisión de gases (géiseres) de volátiles congelados que lo impulsarían un poco como un motor de cohete temporal. Pero si el asteroide gira lo suficientemente rápido, no necesariamente lo redirigirá. 2) No, si el resultado son varios fragmentos, cada uno lo suficientemente grande como para ser desastroso. Un asteroide puede ser cualquier cosa, desde una bola de nieve esponjosa hasta una pieza sólida de hierro.
El simple hecho de quemarse en la atmósfera podría implicar fácilmente suficiente producción de calor para hornear grandes extensiones de tierra. La transferencia directa de calor a la atmósfera se minimiza si la cosa viene como una sola pieza. El calor derivado de esa pieza única que excava un cráter de 30 km de profundidad es un asunto diferente.
@WayfaringStranger Sospecho que sería difícil que una roca espacial excavara un cráter de 30 km de profundidad. Incluso 0,3 km de profundidad puede estar presionando, pero al menos es un orden de magnitud más plausible.
Muy relevante, posiblemente hasta el punto de ser un duplicado: Explosión nuclear en el espacio . De manera más general, aquí hay algunas preguntas en este sitio que discuten las armas nucleares de varias maneras.
@MichaelKjörling Me encontré con estimaciones de la profundidad transitoria del cráter Chicxulub a 30 km, pero no encontré una buena fuente de revisión por pares esta mañana. Esa era una roca de 12 km, por lo que era bastante grande.
Los meteoritos probablemente no sean lo que le interese. Lo que los distingue de los asteroides es que no tienen más de 1 metro de diámetro. Un objeto de este tamaño no sería una gran preocupación. Probablemente estés interesado en desviar asteroides.

Respuestas (4)

Si tiene suficiente advertencia, hay enfoques más suaves y mucho más predecibles que usar una bomba nuclear. Si no tiene suficiente advertencia, entonces probablemente solo tendrá una oportunidad, por lo que definitivamente no desea la imprevisibilidad de una bomba nuclear que imparte velocidades desconocidas a piezas de tamaño desconocido, solo una de las cuales necesitaría ser lo suficientemente grande como para ser una amenaza significativa para hacer de esta una empresa arriesgada. Si sabe que el objeto no es un montón de escombros, por ejemplo, un asteroide metálico, y tiene muy poco tiempo para desviarlo de su curso, entonces una bomba nuclear podría ser una buena opción.

Ciertamente, no debería tirar las armas nucleares de su caja de herramientas, pero su aplicación debe considerarse con mucho cuidado. Esa declaración probablemente se aplica a todos los usos potenciales de las armas nucleares.

Acabo de notar la pepita de sabiduría al final.

En cuanto a la primera parte:

Las armas nucleares tienen una gran ventaja sobre cualquier otro esquema que se haya propuesto. Cualquier otro sistema sugerido requiere que coincidan las órbitas con el objetivo antes de que puedas intentar moverlo. Siempre que su sistema de guía sea lo suficientemente bueno, una bomba nuclear no necesita esto.

Tu objetivo se está acercando a la Tierra a 10 km/s, tienes que volar allí, luego cancelar tu velocidad de salida y agregar 10 km/s hacia la Tierra antes de que hayas hecho algo, y en ese punto, incluso con el mayor booster su carga útil es terriblemente pequeña. Sin embargo, a su arma nuclear no le importa si va a 20 km/s en relación con el objetivo. Siempre que el fusible explote a la altitud correcta, hace su trabajo.

También está el pequeño detalle de que las armas nucleares contienen una gran cantidad de energía por kg y la cantidad de kg que podemos llegar al objetivo es limitada.

En cuanto a la segunda parte de esta pregunta:

La razón por la que dividirlo es algo muy malo es la ley del cuadrado-cubo. La energía se gasta en las tres dimensiones, por lo que cae a la tercera potencia de la distancia. Vivimos en la superficie, sin embargo, el área aumenta solo en el cuadrado de la distancia.

Mira lo que pasa si partimos una roca en 8 partes iguales. Energía = 1/8, distancia = 1/2, área = 1/4. Cada pieza hace 1/4 del daño de toda la roca, pero hay 8 piezas para un total del doble de daño. (Se gasta más energía en hacer estallar cosas, menos en hacer un cráter).

Romper la roca es lo peor que puedes hacer a menos que puedas romperla lo suficientemente pequeña como para que las piezas gasten su energía en la atmósfera.

Esto supone que el daño de esos fragmentos de 1/8 se debe a su área. Por supuesto, este no es el caso. Si el daño causado por un asteroide de 10 km se limitara a un área de 10 km, no nos importaría tanto. El problema es que el asteroide de 10 km contiene mucha energía y puede devastar un área mucho más grande.
@MSalters No hice tal suposición. Por supuesto, la roca daña un área mucho más allá de su propio tamaño. Tenga en cuenta, también, que estaba hablando específicamente de la caída de energía con la distancia.
El ejemplo perfecto de por qué romper un asteroide es una mala idea es el misil MIRV, una docena de armas nucleares pequeñas causan mucho más daño que una bomba nuclear grande.
@BlakeWalsh: diferencia crítica: un MIRV se apunta de forma independiente; puede alcanzar 12 objetivos dispersos. Los asteroides no están guiados.
@MSalters está bien, una comparación más precisa sería un misil MRV.
Si puede llevar una nave espacial incluso con un presupuesto delta-v de 10 km/s a un punto de intercepción, considere olvidarse de la bomba nuclear y simplemente convertirla en un gran impactador cinético. Esa velocidad relativa de 20 km/s y una masa aún no trivial seguramente apartarán a un asteroide de su camino, y si se hace razonablemente pronto, podría ser suficiente para hacer que el asteroide no alcance la Tierra por completo. Si conocemos la masa del asteroide y tenemos alguna idea de su composición, sospecho que podríamos determinar el mejor ángulo para impactar en términos de desviar su trayectoria lejos de la Tierra.
No estoy de acuerdo con la teoría de la ruptura. En primer lugar, la energía en una explosión no solo se utiliza para romperla en pedazos, sino que puede vaporizar la roca, reduciéndola a la masa total, y los gases vaporizados actúan como propulsión, haciendo volar las piezas restantes en un campo de escombros que se expande rápidamente. Hecho lo suficientemente temprano (¿días, semanas?), las piezas pueden perder la tierra por completo.
@MichaelKjörling Obtendrá más desaceleración al colocar una bomba nuclear en el interceptor en lugar de simplemente golpear con ella.
@Innovine Si tiene la energía para desviar las piezas y fallar, tiene una misión de desvío exitosa. Desvíalo como una sola pieza y no recibes daño, explótalo y algunas de las piezas seguirán golpeando.
@loren pechtel Nada dice que las piezas deben encajar. Quizás todas las piezas se desvían en gran medida. Para perder la tierra, a varios meses de distancia, una pérdida es un delta v de unos pocos centímetros por segundo. Además, las piezas pequeñas se quemarán en la atmósfera. Dado que muchos asteroides son montones de escombros sueltos, dispersarlos en nubes de grava los hará totalmente inofensivos.

A juzgar por la cantidad de roca vaporizada en las pruebas nucleares subterráneas y el tamaño de un asteroide promedio, las armas nucleares de hoy en día son fácilmente capaces de vaporizar todos los asteroides, excepto los más masivos.

La detonación nuclear más grande de los EE. UU. fue Castle Bravo con 15Mt. Esto creó un cráter de 2 km de diámetro y 75 m de profundidad. Eso es 3.1x10^8 metros cúbicos. Pero esa es una forma de cono, por lo que una gran cantidad de energía se irradió hacia arriba. Digamos aproximadamente la mitad, dando 6x10^8 m^3 de vaporización y/o dispersión de roca. Ese volumen es equivalente a una esfera de 530 m de radio, suponiendo que enviemos a Bruce Willis para perforar un agujero en el centro del asteroide. Según wikipedia, hay alrededor de 31 millones de asteroides de menos de ese tamaño y alrededor de 1 m más grandes. Entonces, dado que la bomba del zar ruso era varias veces más grande nuevamente, creo que es justo decir que con la más poderosa de las armas nucleares detonadas en el núcleo .estamos hablando de energía suficiente para vaporizar totalmente la gran mayoría de los asteroides. Cualquier trozo que pudiera quedar sería expulsado a gran velocidad por los extremos de presión en el centro de la nube de plasma vaporizada y en rápida expansión, y sería arrojado lo suficientemente lejos de la trayectoria del impacto original como para no tocar la Tierra (suponiendo que golpees dentro de algunas semanas o meses).

No logré encontrar mucho más que especulaciones sobre los efectos de las detonaciones nucleares en el espacio abierto, al lado de un asteroide. Al carecer de atmósfera para las ondas expansivas, la energía se libera como radiación, lo que probablemente vaporizaría la superficie del asteroide, impulsándolo hacia los lados y fuera de su curso.

También encontré esto, que parece interesante, aunque no lo vi todo.

Una diferencia obvia sería que una explosión nuclear subterránea todavía opera dentro de una atmósfera, mientras que un arma nuclear dirigida a un asteroide estaría operando en el vacío. Esta respuesta sería mejor si le agrega algunas citas y ejemplos relevantes.
@michael kjrling sí, agregó
Por supuesto, si la bomba nuclear es detonada debajo de la superficie, muy rápidamente habrá una atmósfera de plasma de presión extremadamente alta y gases sobrecalentados de la roca vaporizada. No puedo imaginar que un poco de vacío alrededor de la bomba importe tanto

Las armas nucleares son una idea horrible para usar en asteroides. Las primeras detonaciones nucleares no funcionan de la misma manera en el espacio que en la atmósfera. En el espacio, un dispositivo nuclear crea una gran nube mortal de radiación, pero no mucho más. Pierde todo su componente de explosión y sin atmósfera para calentar, la mayor parte de su componente térmico. Entonces, básicamente, si usas una bomba nuclear en un asteroide, todo lo que resultará es que tendrás un asteroide muy grande altamente irradiado en el mismo curso. Tal vez pueda usarlos si puede perforar un agujero y llenarlo con un gas reactivo como oxígeno o hidrógeno para poder recuperar parte de la explosión y el componente térmico, pero esto llevaría semanas, posiblemente meses, para lograrlo y al final El resultado no está garantizado y solo funcionaría en asteroides que no fueran muy densos.

Dado que la cantidad de radiación liberada a corta distancia es lo suficientemente intensa como para vaporizar sólidos, no estoy seguro de que su razonamiento sea exacto. La sublimación por choque de la capa exterior de un asteroide produce un buen motor de reacción, aunque un poco ineficiente.
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