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。
2 x- T; w9 j8 m7 d, F
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。

( D" z0 o) p  h, `- Q% `* N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+ v( u, C6 X/ O
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。

% V" j5 ^% a* V9 i* {; i换核弹头呢？
% D( w- z" n$ `
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？
5 H9 j5 a" Y9 r. K& j* x3 S
; x1 W" u+ \- [/ v5 B8 @& [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
& Q' b- G5 b' P$ [2 e4 u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。

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

1 K7 Z. A$ v' R1 Q! g美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

, s8 F( V. ]* T6 Z! ]# @4 G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
  S3 q. q7 Y( L/ u/ ~晨大好。

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

: \* v8 U9 |0 X! ^https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

7 @- e; ?' F" ~国家地理的说法。
% H9 v3 ^& X3 u; Y
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。
- W2 w1 t9 a  ^& @. B
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

3 d$ T# _/ c- O4 S; g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”
, Z% z8 e& E. {- n( v% V
/ \+ D: A) V, ]2 }, ehttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
7 z+ t0 d! [( y5 u晨大好。
4 f* @- K3 A( _0 S( T! c2 R+ F
7 k+ N6 E% ~  B  J' x: U9 Hhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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
8 X2 M$ \* u; W+ x2 }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 ...

8 O, s7 Z% o  y1 E/ v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
" h$ e% y+ 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？

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。
: H0 t4 U; e- m( r. e
. p3 H/ K% Y8 d& N6 h7 }+ C
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

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)
* F; {6 ?6 I" F4 Q& d100        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
4 u% n& x9 S, Y! V2 H100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
. p# [' q) g3 T; e4 a300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
! u* B: G) u" Z/ e9 }. g300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
; W+ H0 N' ?' ?6 }+ \500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
' A, P* F. X& j, D5 {; d) i500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

; y# G/ i0 Y$ q4 n6 y9 M

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。

  |7 g/ K: P6 S  d2 l天体        平均直径
$ @# W) G, b! {/ j! z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
/ E8 z6 c* N3 K5 o$ Q. S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 @2 E9 x( U  m: w: m' 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
, }, d9 _5 a  }  i/ ~% g" 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 ...

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
$ S1 X2 N4 g, Y8 P. Y! X  ~" 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 ...

0 a& P9 {4 y5 s: n) H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

) ]; H  }9 P, Q/ v3 b% {# L1 h
0 U# V7 r7 t1 }5 ?) ^3 x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
% ]* N; f/ l" m5 a/ r6 b: j动能穿深后引爆
# v- I4 R, a& x7 v/ M1 c
' `* s9 \3 g$ ]! I7 c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） ...

( ]7 Y, ~, O+ Z, D- M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

9 G9 `; G# m+ Y: D

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。 ...

2 [# s5 s& a7 |" z" V' {0 m  x6 _  e  z
# l& N" f% |( j  y' e7 ^2 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。
' V+ }  P7 f2 k+ {
: f) b0 q3 V+ m. n! H1 O; M& B& s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。

; R+ U$ g* p6 h1 @5 C5 p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。
" E7 D/ j: d# z( e' {
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
7 ~6 D5 H& [0 L9 _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 ...

1 b  C* J7 s5 m1 W5 U8 q/ X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
' v3 {  X% |! T! Y1 N* j5 ^% l动能穿深后引爆

$ E, i3 ~8 Q7 ]) Y0 Y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。