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。

" R% p1 u/ W: s! N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。
$ ?2 T: C' V- V
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。

7 ?+ |7 f2 K( X# S( N8 t. L8 E' 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。
5 h0 m' Z* p- Y' F9 x) ^
0 Z; S% P. g5 C1 v( y; Q( w/ u7 i换核弹头呢？
% N8 ^* t( y# B# }1 n5 S3 Q
" F+ Z: V7 c$ H6 q6 ^/ W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。
1 V' T5 [6 b# o! W. O
7 `! T" ]* B. ]7 @7 h4 o2 s! p那核弹怎么摧毁陨石呢？
; g3 [1 _9 X, ?; \" E
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。
1 M' m1 T# w4 n: s7 d9 O! X4 B+ c. I/ [
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

- s- {3 T) u5 m! n' d2 s1 g美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

2 L" G: n3 D( V& }" J% I; ?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
7 |5 y1 r5 `) e0 a晨大好。

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

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
! [9 f0 b& M% X2 `, _2 ~8 I: k1 R
国家地理的说法。
  n% {) A8 s( Y$ D
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
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”
0 l( t, }, e/ L
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

: g- L" t; X: E) i% V" A' ]* g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
还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

$ W. g% u* x/ r! d& }& K2 l3 A
$ S6 i9 k5 |* ^/ }2 [! y; S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。
) z  i% b1 ?/ j# ^7 u& W
; s% h! I6 {/ j( }
+ A# [+ S; X7 y9 Y6 n5 i6 L30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
+ i' F; ~1 k# }% e6 \6 D/ F- J
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
3 Z: V0 f  @$ _' Q100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
% }0 R& b& Q, g7 p1 K9 ^0 j300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
7 D, X, [! p" e7 O7 d& X& u; ~3 M300        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
  e2 t7 |4 X8 d9 K" U2 P  Q; S500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
* u* }9 J2 O6 Z1 U* I- f500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

5 _% S  C* S1 d2 u$ ?# n

/ k! ]6 q) N) i6 u4 Q0 T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。
2 E6 |7 {4 t8 Z
天体        平均直径
3 B% k0 B* o' K* t, _# a6 ^$ |月球        约 3,474 公里
3 M5 U2 _% o. d, ~9 R冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
7 _" m: r) O% h( z  H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？ ...

: M+ L4 G9 R' n3 A6 U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 C  d' `+ |  [" V8 u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 ...

& H  f& M' _! ?5 |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
5 Q& U1 H8 s3 P* J7 c3 Z: n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
/ \7 F4 }0 E9 x$ U; ?6 e  ^$ ~7 N
; h- J: N+ Q. O) W# j# h* }" N
# c; {' c5 B- o$ 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。

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
: ^$ S' t( P" _( u( H- N7 W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
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。 ...

$ r7 V2 O1 G6 b. c; S7 j" L
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。
( p8 U3 a6 ?' [/ j8 b3 x' H
, T- Q: a$ |! w) Z4 Z' j- @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。
  R1 I- G. ?  w! f4 Q( K4 w7 C
! W! B8 b" s/ }& r3 {+ S6 R* |+ ^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
9 G2 \' u2 u5 ~* q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
2 i* h" e5 _( K. r8 X9 ]0 U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） ...

  T- G$ V# ^6 i/ A) R& J8 |3 u! ^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。