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。
1 ~( `- |, f6 J5 e- 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。
% E8 a1 `  f. \
) @* a! \' Q" y( g9 M9 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。
; G( Z) Q% T6 m& c# `
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？
* M# V8 L. s; c
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。

3 I, F: H! R- k# H* P那核弹怎么摧毁陨石呢？
8 Q7 _  ]0 P. c9 |8 M
6 T: v$ z$ ]1 o4 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
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

" h% i0 @* e' e! E3 F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。
% m4 {+ Q; i' U2 s  F3 T% d6 N
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
$ r9 o( Z- {4 Y/ t: E. S
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
" N: R2 |, i  e. o% i9 G
$ Q& f7 k# `6 V6 |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。

4 d: }/ D4 f0 q9 Z4 Phttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

$ I( w# j2 Y; i" p, [6 z2 S  Shttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

8 ]( l  L( R: f! s& }2 O+ L国家地理的说法。
5 T: ^6 {7 Z4 G0 O
% B; N! j+ W# C3 H0 c) u  v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。
& T' P; n8 P) \/ l- K- z% o
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

8 f6 R$ x. @/ u8 c8 v3 a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”
7 T9 M, t2 W2 o5 Q. z$ R
7 X, o0 U3 N' C& P. Y) n  Dhttps://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。
- S' a3 P3 T4 L) J& n
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

4 c) @: {4 r1 {7 a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
- Y) z, `5 J* }7 Q7 J还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

& D2 ~- \0 C4 J/ V& b' I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 I9 W) r) p, G( ]
! ?! x1 r1 ^- ?+ j2 l30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
6 |8 y* B3 h0 g% K6 s
" m' U" i. l, M% U& Y5 x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)
% \) Q8 \/ @% \) N) q8 p* E) q; {; G100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
  S" T2 u2 k/ ?6 p; \* M" |100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
) u* f1 \: @! p- o/ X0 R' u300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        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
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30



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。

# Y. k2 `' k6 e% a# ]7 Q+ p天体        平均直径
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？ ...

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
8 I4 }( c7 p7 x" P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
, I, B/ a: n; G+ u6 i* F; [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

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


9 o2 G  ?- {& s/ R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。
; C" l2 g7 L$ t1 y
: O5 [) B" S1 C: P, C$ U5 k8 q
2 N! ~: A% D" B; }+ @- w) A1 @

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
) h- X5 A! x2 L" H0 U, F
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

! M5 F0 p! [, P8 }- g3 t. z

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。 ...

: n/ A8 @* o5 v0 T' k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。
! M2 K$ V' q5 r3 ~
6 [' R! O! r' o- u" ^' ^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。

, I* b9 s: V% {9 K4 p. X) ~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。
4 ^1 ^8 t9 o: i6 ]0 `
. F& d& y) X  P1 v' i, 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
/ {8 ~4 \+ B) Y/ 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
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 ...

; J3 h: ~& Z& z) V& S& q) O: F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
, Q" I/ L9 N2 M0 c& M动能穿深后引爆
4 X/ c( \2 b. m5 }, Y4 W
) ]/ {5 J5 F* U% i% \% q; F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） ...

/ h6 P: U# }) U2 W0 w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。