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。

$ n- A# g1 V' H& S2 y6 B9 U4 D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。
. R1 Z4 C! L* P# N
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。
% Z: Y/ I# e3 [( o" H
) y$ B% z% z0 w- _2 R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。
5 z8 _+ N7 }( R8 I' w2 [
换核弹头呢？

/ m1 `* [$ b4 A8 c! C4 `. d) O. w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。

那核弹怎么摧毁陨石呢？

& S2 c& g/ l, C  p7 R* M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
+ _5 N, o9 l6 K, ?0 X& F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

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。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html
6 U. u; n0 ~- h. ]( k
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

( r! }* h' V) A! `# |: G* F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
0 ?& _5 A9 Y6 ]6 i7 f' e- ?3 E晨大好。

- P, U2 D; I" {9 U" c9 U0 zhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

- C& {. |6 {5 P4 t国家地理的说法。

' o) W( {6 c$ K2 C9 k, a: |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
. J9 q# j' i" c- k9 A8 i基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

+ p6 J8 |  G4 ^: \  `: K  d; R' q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”
# z' ]5 {) x2 @) [
' r1 p% v' J  M7 |+ Ihttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
晨大好。

4 l7 C0 k" D1 f: D9 ]+ ?https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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
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？

  a9 v$ f9 q( W" M0 U) q
1 C3 C+ @8 ]: F+ g6 _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。
1 ]3 ^% L+ e/ M
' H5 }/ b: f. J6 P+ h  X5 q
# c8 \, P0 ^& [+ n30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
& S& M' @' t( D0 A% @1 F; a+ A5 M! T
' w  f' ]& q! m9 i& F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)
) J9 W! B5 l1 W9 C100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
' [  r; Z6 A# m! g( W7 Y1 S100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
# D# V7 H8 F2 K+ o" M300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
# o2 h& ^# u2 y) J500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
1 Q/ C3 b& Y( @) Y0 v& s500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
& f- U! u, h) v- R  Y6 ^) A( F: N! K500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

  l3 N/ h$ ]- S% M& c
5 t/ ~4 X# m, `# n1 {5 Q
+ M& H& n+ v2 v& I/ p8 {4 u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。

天体        平均直径
6 @! @- H0 F: K* C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
4 ]7 |# ]+ p6 a/ e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？ ...

/ i9 P2 v" s4 |! h5 Y- i; N* _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 ...

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
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 ...

动能穿深后引爆
' X: o! r0 q% e/ Y& t3 M
+ y  R$ E4 W, H9 q' c' a9 V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


' I, e7 B$ A* r% X/ ?; X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。
0 B- q5 o' s- }! p( K% D
0 L# _4 k1 Z6 v( K  V1 K7 ~. y* ]

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
/ L7 Y  f4 [8 U$ ~9 b
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

& @4 `: @, v3 |& u# F( H$ J

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
! q  I0 {) N, r' H$ P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。 ...

/ D' O  |5 v1 H: S7 ^
8 A$ W  O; z9 `% |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。

5 L& p& B6 i  G9 Y: E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。
; o/ s3 B1 h$ f7 `' v6 l
& \1 _( |9 F) C3 i  J. h+ A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 v9 K, a. A# L& H
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
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
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 ...

$ G9 l& D$ l* H. S9 P) C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～

隧道

下山虎 发表于 2026-1-15 05:57
% J. j% G4 [- S; U! U* f5 n动能穿深后引爆
: S- C% H9 b5 x- g3 ^4 n; s
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） ...

& U* K8 n( a( K连发两三颗，前两颗爆炸后形成稳定的热源或者其他信号引导源，最后一颗大当量的打进前两颗的弹孔也不难。