星际防御的工程问题

晨枫

星际防御是科幻小说和电影里的流行题材，一般的解决方案是用核弹。但是想来想去，好像不行啊。

如果从外星空间有一颗上千吨重的陨石在向地球飞来，落地可能造成不可思议的损失。一种方式是在大气层内快速加热，最终爆裂，大小碎片可以形成各种杀伤，威力堪比核弹空爆，而且是低空空爆。另一种方式是直接击中地面，这也是骇人的动能，撞击瞬间除了转化成地震的动能，还会转化成巨量热能，引起落地点附近的大规模燃烧。
. \) P- O+ ]* K  s* B- H+ r, |# U2 H
# Y' V3 z( d  W# ?) ~( y已知最大的落地陨石是纳米比亚的霍巴陨铁，重66吨。一般认为，陨石在穿越大气层是，剧烈加热造成表面材料气化和热爆裂脱离，落地重量约为再入时的1/10。铁又比较耐热。这样说来，霍巴陨铁再入前的重量接近千吨。

- s, F( O; V. G7 Y/ [在理想情况下，应该在再入前就把陨石推离坠落的轨迹，最好直接返回外层空间，永远飞离地球。

但根据动量守恒的原理，硬推的话，需要速度与质量乘积相似的反陨石武器。上千吨的导弹，这要求太高了；速度成数量级高于陨石的导弹，这个要求更高。

换核弹头呢？
5 z; m  s7 @: K
呃，核弹头的毁伤作用在于冲击波、热辐射和放射性沾染。陨石是不怕放射性沾染的，首先排除。热辐射要高到足够千吨陨石内部受热爆裂，这好像也挺难的。冲击波更难，外层空间没有空气，怕是形不成冲击波。

* \2 g' ~# M5 X, x9 r, n那核弹怎么摧毁陨石呢？
% `9 F: O# S% h/ K$ w2 ?3 K
还是我弄粗了哪里？

下山虎

类似于东北抽冰嘎，外力改变小行星运动轨迹，让运动路线偏离地球轨道

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-13 20:09
类似于东北抽冰嘎，外力改变小行星运动轨迹，让运动路线偏离地球轨道

$ _( \* T: X4 m' J/ e基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

xiejin77

晨大好。
; i# [# p1 w8 N& H, g' a7 m6 h9 g& x& E# x
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
9 {" O" o0 a0 N
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
- q' ?" }4 q3 u/ U
我没研究过这方面内容，没有冲击波，但是似乎有辐射，比如辐射的强大热量蒸发表面物质，形成持续性的反向物质流，通过这个改变天体运行轨道。肯定比撞击靠谱多了。

xiejin77

xiejin77 发表于 2026-1-14 11:14
晨大好。

* C, ]$ o; q' h9 A8 y/ a  _https://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

国家地理的说法。
9 M; o8 O6 W  W" B
6 A* }$ D6 K/ G. [  ^1 G- b; K不过我对此感兴趣是去年九月份，中国开始考虑小行星撞击项目。这个领域的一片很重要的论文也是中国的。

https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
! _4 y/ b$ b& d基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

关于核爆的：“采用长杆撞击器并合理控制撞击速度，能够引导核爆装置进入更深的地下爆炸，从而更加高效地耦合核爆能量，提升偏转小行星或直接摧毁小行星的能力”

https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
$ T' N8 t! w- v7 R+ l晨大好。
7 d, Q2 `- A5 x) d, `4 m% W4 C5 l
+ F/ m; l( ~3 r  @5 Bhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

8 a$ o. N% a9 r7 p4 R6 v! q: B那得多少热量啊！核弹作为武器使用的时候，靠热量挥发好像不是主要杀伤手段？

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-13 23:10
% [! h/ E! m( _3 T# P- w" ^关于核爆的：“采用长杆撞击器并合理控制撞击速度，能够引导核爆装置进入更深的地下爆炸，从而更加高效地 ...

还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

核弹穿深一定程度，核爆后产生高温高压把附近物质从原路喷射出太空，产生反作用力推动小卫星改变轨道。如果深入行星内部爆炸，把他炸成几部分不就摧毁了么。
0 d( f/ B  K( h
* b% X5 P0 U( o, d3 G* F6 g! Y
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
! V$ G8 F% B* `. Y9 T7 U. k
小行星直径 (m)        引爆深度 (m)        破坏效果        小行星剩余质量比        小行星速度增量/(m·s-1)        小行星动量增量/(×10 6 kg·m·s-1)
100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
9 \2 s! _' I% `' }; z( B100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
+ ^: O" @6 w4 z6 f7 L100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
( v2 V4 Y6 f" u7 B300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
; t! j5 }4 {3 A3 m5 r% l" P300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
7 _  o7 }: n; c4 j500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
. g3 F3 _4 O. \500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
2 v  ^3 _" M) \' l$ w

0 b& {, _, T1 I& y$ x
另外这个小行星的概念应该不会像月亮那么大，不然在太阳系外围就应该被发现了。
, O' w. l, u: M) X. n1 r! |
" S9 F3 g0 W1 U0 p2 P5 e; N天体        平均直径
# H/ j6 D/ G0 e$ X& u0 J( N月球        约 3,474 公里
冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
那得多少热量啊！核弹作为武器使用的时候，靠热量挥发好像不是主要杀伤手段？ ...

7 a# c8 x+ A0 A' u: y晨大，我找到论文了，微信发你

下山虎

说句实话，这玩意射的又远又准，还要穿深核爆。如果试射成功的话，感觉有人会在美国夏延山基地发抖

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 01:15
核弹穿深一定程度，核爆后产生高温高压把附近物质从原路喷射出太空，产生反作用力推动小卫星改变轨道。如 ...

+ M* ]% |. g  X" B3 t% u" X7 w这个有道理！问题是，要有足够穿深。这是动能穿深还是爆炸穿深？而且需要在形成穿深中先往地球方向“推一把”？或许也可以从侧向制造穿深，只要偏离地球就行，不需要背道而驰？

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 22:40
  B1 b+ c5 J. u  }5 H- m/ x这个有道理！问题是，要有足够穿深。这是动能穿深还是爆炸穿深？而且需要在形成穿深中先往地球方向“推一 ...

. W, v  H  `( F# @+ Y/ X( m, H动能穿深后引爆

长杆型撞击引导器的小行星拦截器由撞击引导器和跟随器（包括碎片/热防护屏和核爆装置）组成


地下的爆炸能够产生更大的坑，将更多的小行星物质抛向拦截器撞击的反方向，产生所谓的“动量增强效应”，使小行星获得更多改变轨道的速度增量。此外，爆炸形成的碗状坑类似于火箭发动机的喷管，坑底岩石在核爆高温高压作用下大量气化并向外喷射，将进一步加大小行星的速度增量。
: i# q. ^2 K8 c5 C! I$ D6 t

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晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
, |& f2 u7 j" T动能穿深后引爆
9 E& {* ~/ }+ d% n
  ^+ d# T/ ^3 V( Q) P  Q* G7 [长杆型撞击引导器的小行星拦截器由撞击引导器和跟随器（包括碎片/热防护屏和核爆装置） ...

这只是理论上的吧？这长杆的要求可高啊，要强度、耐热、刚度都超高，还得够长，这重量可是不小。

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
这只是理论上的吧？这长杆的要求可高啊，要强度、耐热、刚度都超高，还得够长，这重量可是不小。 ...

4 E/ f+ O+ i7 g& ~
土共应该还没有打过实弹。但理论上最多5发，就能给夏延山开壳

鳕鱼邪恶

核弹爆炸之时，释放的能量主要为高能X射线的方式，这样在外太空没有空气的情况下，是没有冲击波产生的。
! W: C& z, i* W/ A1 Z9 ]" o
' I# B; p: u9 d9 Z; ?3 p! u0 X- [如果用核弹攻击陨石，效果最好的情况是核弹在陨石/小行星内部爆炸，令大部分X射线为陨石吸收，以引发陨石的自爆。这样抛出来的物质就能对陨石本体产生反作用力，如果不是把陨石炸碎的话。
* @* F9 h; L% J7 D4 X) q2 O
+ N; P  O6 b2 x. ]& g( k当然，如果陨石不大或者核弹核装药足够，在陨石\小行星表面引爆也不是不行。
1 E. K/ y1 s' O7 l1 u2 t0 D; k
肯定不能依靠火箭自身的动能撞击来改变小行星的轨迹。

鳕鱼邪恶

或者，打个火箭上去，拴在陨石上，然后用火箭慢慢把陨石推离原来的轨道？这样用化学能就可以了吧？

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2026-1-14 22:43
6 h4 I% Q# w0 }$ `+ b- z或者，打个火箭上去，拴在陨石上，然后用火箭慢慢把陨石推离原来的轨道？这样用化学能就可以了吧？ ...

从mv=FT的动量-冲量守恒来看，这比纯粹用动量靠谱，不过对推力要求好高啊

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2026-1-15 13:54
5 Z3 r& i, x9 D5 X3 j9 a% Q$ C, L1 p0 R从mv=FT的动量-冲量守恒来看，这比纯粹用动量靠谱，不过对推力要求好高啊 ...

多来几颗火箭，只要轨道偏了就行。。估计这活儿只能中俄干了，美国指望不上～