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。
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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。

$ z8 C4 `$ e) _6 o% G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。
' M0 ]0 R+ q$ t& E
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。

) \+ Z6 E& `2 m$ Q7 |" \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。
) t* G4 q/ p! g, `7 A0 \, b; j9 E
换核弹头呢？

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？

* p* H$ \. k4 J1 o9 z' Q& j0 v. G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

) [3 p& F7 ]# D) v1 Q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。

4 `$ S5 b' }  G' y5 K, l  r" vhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

* c+ X! H7 p4 z1 W; Z2 ~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
6 S8 i; @  a  }/ k6 u晨大好。
  v2 q- ?4 a3 s! @" a
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

& ^1 C+ E4 N6 A* I国家地理的说法。
) l! k, f4 o2 U# ~% k: P( v
1 n2 Y5 k, Z2 E2 h4 q. B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。
: G2 ^& g: _$ E/ a5 e- J
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
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”
1 [( R. t: j6 Q) X/ \
2 p' ^6 \5 \: `2 g' u" I& P& I( ohttps://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。

2 Z' p1 K9 R; |+ `2 L0 X# H, M2 a- s! whttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

0 v5 t1 Z* [' g) t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 ...

: q7 }" z! T5 P- i2 H8 ~7 v9 m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？

- N) s) F  W. k3 A& r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。
5 ~2 Y- h, U% J5 x! b$ I! A, ?; T
& H: J! O# }$ ~/ g  B) |0 Z/ r
9 Z5 z4 T  n& Z& j/ _' M30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
: H5 M7 C4 z& n4 [6 Y) b
  C! _/ k; u. p5 t9 U) ?) @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)
3 x" [$ }- C7 @7 @100        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
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
" z7 u# A& l; n/ x/ A. E300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
2 g; i$ D& ^1 L7 L300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
6 J. k* j7 t4 ?' d500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
/ B4 Y1 q# ?# Q$ x: M5 \: H5 x500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

: \  W: k5 I) J
7 {; l' y# `, [) m  v3 q* E
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。
8 J+ q4 X1 |( w6 K4 c# C
8 R8 B9 h2 K4 x2 R/ d7 |天体        平均直径
2 K8 C+ @$ e6 O  v: E月球        约 3,474 公里
& Z( z- d' I9 x冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
- x$ e" w3 @" C6 O# Y" q2 Z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
. [, b8 g' E5 I& `3 j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
7 ]: g0 [; L) W: [3 c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 ...

4 \" W2 A1 ?' B# b$ H动能穿深后引爆
) b' }- g; A; K( |. A6 x8 m
/ B7 U3 h- H7 i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
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$ R& U; v" ^) E1 {! ]0 y" d
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。
) _+ [/ M, A9 @7 }

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆

$ a; W& g; b+ q. X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

" i+ o6 g; V& ~

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
) t6 @0 W0 ^/ V2 V3 J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。 ...

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。

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。
" h* h- s* ~+ r6 _
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。

+ d7 \# A; \' |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
% E; t# z+ U# r" m" {7 ^9 G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
3 G" z8 }6 B+ J. V1 {) [动能穿深后引爆
6 o6 r) e9 w: 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） ...

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。