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。
9 S2 }. u; M: v4 \9 m- m1 k
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。

1 p( T. d% u* p  o8 s  I8 M6 Z* V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。

) s6 O5 q6 k, T' Y换核弹头呢？

0 N& P, z& \5 X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？
' R  F8 C; {% W. A; }4 H3 R! w
: k2 u5 `; r5 w3 N' d+ Z& p' B2 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
' j$ Y6 Y& f+ Q6 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

) x& L! O" F5 y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。
! {) b+ T" ]9 z# s. o1 P, f
( B" m) I, S5 {) L- g' l) chttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

* @6 `& y9 j1 M: `/ [9 P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
5 l, T' a3 j) B3 z. u" a晨大好。

. N/ y7 ]- E" G4 C6 {! Yhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

3 R- k; F( F4 n, j! A* l1 Ihttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

! Q" F# D9 i( J国家地理的说法。

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。
3 `( @5 v4 i4 H9 ~# Q/ A1 u4 r
$ w/ T! }* [( g1 ehttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
. ]6 O% y4 t. ]- r. 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

2 F/ Q6 s# K7 C, F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
晨大好。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html

' E& D* ^: l/ z5 f" n  y" }2 t$ n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 ...

* ]6 i" ^  e0 e. C  W  t8 R2 o6 {  D( d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
, q5 ~* B% r' @/ z. k6 K  X: S还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

' a8 P* u2 ^* `
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。


7 }" I' U9 M# X- W30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

5 `( o' j4 _4 b4 s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
100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
/ u) A' y/ p4 T  ~100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        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
. {) s6 k* I# {0 v0 S( j* y* v. u9 X500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
3 P: q* }! D: R" }500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
$ r3 {. \% ]. D( v) R+ k7 \


  F8 Y' }8 U8 ]8 t$ ~: P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。
) g  s: `0 h* Y. O$ N
9 b' u  P) F6 t( ?, J9 j% G天体        平均直径
7 K5 U; g2 M' o月球        约 3,474 公里
3 b# T. e3 P' ]冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
5 a! h) H. Y( ]# l8 Y6 }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
6 A3 a" \' n9 m8 R- 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 ...

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
, Z0 j: u  g4 l  [+ z1 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 ...

3 K+ D! b; L" S! M动能穿深后引爆
% {2 x+ k0 t. i
8 ]5 M: d, ]; @) z; 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）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。
! y; ^6 t' F% L# W/ ]

6 [  Q+ w5 \. v* u7 h

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
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） ...

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

% O' I! p/ g2 g$ w2 `

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
  J' s$ m: N* U1 N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。 ...

+ v8 J7 Q/ x- k8 r( T
2 g% E0 t9 A- ~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。

0 F" c" b# }1 f7 S0 \) f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。

& ]8 t% I4 ~0 R3 K( j2 z6 V7 c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。
3 K+ n# I* P3 s5 o
2 T( \& T( x, 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？ ...

9 h! F6 L9 [& ]( e: i- Q2 N  A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 ...

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
) p# m5 F  f2 d" i, ^动能穿深后引爆
6 f3 n7 n4 W$ S* 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） ...

" {, x0 c+ M9 {0 j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。