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。

- L; y3 }% o( @8 w+ V" z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。
7 H: O2 B: ~: Q. V( I! z
7 F1 s6 m9 w- a0 X; ]. h" _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。
& i6 O) k, @& [
" I$ B9 ^' G5 i" z& 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。

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。
+ r: t# q$ }$ j. u9 d! t" G7 P: f9 v
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？

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

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。
8 w& ^( g, h) A0 [4 l. F6 U, f0 S
3 q0 \" [4 y: A7 s0 k1 p$ z3 mhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
/ [4 X+ F" H( `, D
$ \6 j) @7 D3 X9 ?/ a5 o" H( J美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

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。

+ C- _" F' Q3 P6 _, ^# M( |5 ?https://csist.kejie.org.cn/a559.html

) i) K; ]8 r0 u! x1 phttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
5 C9 _1 H5 V5 Q" K1 f
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。
' t9 o% |- ]; u4 o& F
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
$ v" O! E. C7 i2 g6 r6 {+ w7 z* W基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

1 k$ s1 h7 Z' |+ F; 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”
% C9 X; Q6 n( Q4 ?7 y3 ^; s, z$ ?
+ }- [. c' U0 C! [7 p8 ahttps://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。
% F3 e( R! y+ }7 D3 S
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

) N' L/ c4 Y' V& o! J" b% F2 {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
6 @- ?' E8 J1 p* F1 `* r# m) W1 _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 ...

! C' T' ?* Y" S. \% B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

8 Y; K9 b& p; \- A# e! {* ~

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？

# R- S# k7 G/ V( S9 W: |  o$ L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 v) A& h4 V' d/ h5 q, [" G
  u" ]8 T) H, f! G/ E% Y8 {3 o
# u# @; K7 t/ t9 I1 C3 V30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
7 S3 Y- \# ]) t( z  X
4 D1 V+ E4 p) P$ N3 g( M7 p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)
7 @0 _8 r& Z! Q; l  T! T0 |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
  D, N, U; j' _9 R8 b' m100        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
# v4 M9 k& D5 m500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
/ i) [/ c) V: @- \% f500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
/ A6 f$ m  |# K. [  N500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
  R. F7 j7 u9 F( u0 V
7 C. o5 c7 [; h* {! z0 W
  l) ^" g4 n8 s
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。

- H/ t% e6 v$ A, I9 b2 z( @天体        平均直径
1 p) D2 S& R/ t. v7 L; x2 d& s/ ]! }# e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
' w7 b7 q. ?* Q) c$ S, Q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？ ...

9 _  Q7 k$ @+ R+ x( w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
' x) ]: c! _) L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 u  V" a1 U: }( b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
* C+ v+ l4 v+ ^0 R# q, E* \' x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
! g& j2 C3 S$ V
  K" |; G( n" H, u: b+ u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

% m' T* i: j2 g
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。

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

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
% G6 y- u' m$ e3 `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。 ...

- M& G6 a" E4 W' j$ r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。

1 q) c4 O* s0 Z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。
/ M* j: q8 e0 x% J; H7 p
0 @+ S- R; T6 @$ Q/ u5 T/ _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。
, c8 k1 `6 X" {( u% }$ p
" b- n8 D0 I$ ?0 F. L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
" c  m; A& D# ^. [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？ ...

3 s; Y+ Z2 t3 L* Q3 Y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
, P. F' C. J. L  n$ X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
动能穿深后引爆
# c6 `4 e; j' O( Y" i8 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） ...

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。