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# w7 H; o6 ^8 t9 W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。

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。

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。

, v; D* r0 u& i' `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。
8 [5 z7 G1 T! T0 N9 s8 a+ |
换核弹头呢？
8 t# _0 v" r, l# U/ V
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？
' I! l$ Z' T2 y. e7 M
* J- t8 m( n( s$ B8 d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
9 w1 S/ S- O8 B$ }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

0 S' t  A) _& I! Y) i8 @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。
0 x, E9 q. ^& r% M2 y* T2 p6 w
) l; l) l% B. F( F1 C! h% [, l/ p! chttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
; J' y+ e3 R3 _0 Z2 m
, M  }6 i1 n$ z9 A! d, l美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

' k4 ^. c9 o- z, m+ J# l/ H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
, X3 M+ x$ N9 O+ t2 |" n晨大好。

. M! f; j# Q& Uhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
3 H9 B6 _/ ?) }" U, m' j
. O) K$ N" T/ E, b: ^+ w国家地理的说法。
' I8 n2 V; G$ X& g4 w5 A8 E
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
- m0 E+ P1 \$ t# b  w$ a基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

$ \: V  s: ~2 F. w. W# w5 l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”
/ I( v& n& z/ K8 Y! ^
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
9 f- F: a% L3 D. {" r. Z晨大好。
3 a4 ]0 h$ W$ ~7 L# N
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 ...

( L) _$ i$ L* |7 K, K: c2 y* G/ Q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
6 Z/ N3 [6 V/ M& k7 O/ f9 {还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

  R6 t% j; `) j" I( E
, Z: }3 V. T/ w& T% `& M, D4 E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。


3 X! Z! q2 g0 Q9 X) N30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

' B- E3 B8 ]0 C2 [' s+ D, [4 N3 c7 x9 m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 E$ P) W; C8 j- Q: s100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
  `$ a5 a# T' U& q3 y8 C300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
  R) e; U$ n2 Y, s8 C300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
; X! a, M3 u, |4 g: h. @1 r500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
+ g6 @* w9 ?5 P) p+ L6 w
  }4 z+ x4 X* E: @# D2 K5 G: m2 n- c
# c! v) O! F3 I
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
7 s1 a3 }1 G/ S" e4 B; M5 c- a月球        约 3,474 公里
* e: O# j0 O( m6 N/ w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？ ...

. \, S* D& }' u$ n5 A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
+ e" |. z* f# S2 V  `3 I- C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 ...

& |1 E2 ~4 Q1 y* S9 b& |% |" f2 [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
+ A% f0 a7 e5 _6 V* v" s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

0 u  y/ e2 `2 h) \& K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
2 [3 q3 z) S! J6 d* f0 e) \# T

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。
( t+ b$ C+ P4 e" S% `6 F& z

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
  t$ I. F  s+ ]: ]1 `
9 F  l+ \- E; [, W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） ...

: x, ]% F& E. L- p1 v* m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

, V" l" Z/ I, t$ v+ Z) g) J# j

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
/ {5 p0 b5 D9 |0 t# A- P7 t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。 ...

8 l/ a" S; @$ h2 |3 J, ?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。

3 Z9 H3 N$ [, g( A3 f/ J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。
- I5 q; M% y: E6 N: }! D3 q
; ^/ }* L. H. |# h& U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。
2 l8 f: L! ^( c# K! p
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？ ...

+ ~8 ^; |6 _( z& I2 Z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
" K% Q2 B8 ?- D# C, C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～

隧道

下山虎 发表于 2026-1-15 05:57
- ^* S" I) D/ f0 `  @4 f动能穿深后引爆

3 X  |- a" |( f+ K. D0 @& t6 T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） ...

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。