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。
; T( q; ~0 y0 O6 u7 M4 G$ q
0 G1 ?% A7 d/ c; D. j* Q6 h3 x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。

% G, b1 Y$ B+ j( P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。
7 t6 D% u$ C8 o; s
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。
* q4 d) ^7 M: |% c- T* r. E" m
2 k2 F* O; s# K* L' i9 I1 v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。

8 Z) n+ B& }- u+ }5 D1 l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。
/ Z' p  S8 P. O; W; K: {0 @9 ~
  w( e" y7 J) t8 p4 l9 v- F那核弹怎么摧毁陨石呢？
% g; M, b' N+ @" d$ k  t2 ~* \
, g# m0 u9 h" P# X0 T8 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
' P+ W; K$ r2 Y% V4 l0 A7 Q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

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。

$ n- x5 w, X) ^6 D# chttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

9 Q4 {; G/ z1 Chttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
8 z  J% f! }1 q2 G! s) e- Q) n
国家地理的说法。
) `5 n! Z5 |8 D/ u* x& n) C0 K8 M) O
: e8 M0 b, R5 P  T  o. [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
7 |$ @/ p- x4 ?' ^, {# ?+ L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 b: A: P7 q# K& B7 N1 X1 X. ^, V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”
# K  Q+ j- j7 R! i# e: l, a
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。

0 \$ U# w- u3 Bhttps://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
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

# \' V% S4 `: Q  S

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
$ ]+ B$ j% _) R* _5 M1 p还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

6 _& m" h) P8 ~2 }5 ]
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。

# G; K% L. }4 x. n( S% r
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
& \2 G! D/ d! r- ~
7 V2 x0 e4 F: C$ g9 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)
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
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
, Y% a- T) L& E" @7 R; Q300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
2 f! y% V* j- t! F( d300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
9 h7 W5 L6 u" e) n% a; W300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
+ A) S6 G* g' ]  b8 V# w: u500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

, x/ f2 \2 d3 ?7 [0 s2 o
" i  [) }7 F- G
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。
4 f! U: @: a$ O9 m7 \
( f4 ^& D# z& G3 m: M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
2 y) l6 ^9 l3 F! Z% p0 X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
; Y6 {, o3 M; ^- t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 ...

5 v( D3 j7 [7 C: f$ ]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
* D- N1 W; Z" O* Y
- K3 V. ?0 k6 P+ c  J$ r( k2 [
2 v7 I+ O9 M* t; 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。

; [* H% n3 `1 a) K$ S5 p8 z

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
8 T" G! R# n; S# Q8 F; L7 f6 `+ L动能穿深后引爆
4 O+ z# x: @- l/ M, C; k1 [$ r
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） ...

8 B" Y4 \" p# {7 Z5 t% Y* E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

! j$ V+ _+ l/ z3 m5 v: c( Q

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
" L9 O* ]9 @/ e0 A3 z7 F4 |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。 ...

( r2 c9 q& h, h# r4 U2 X- n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。
; p9 M$ E  k7 G5 K! X" t
$ z. b0 D- U3 l! g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。
; f; `$ K! O8 G, Q+ ^
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。
# C( f. _" a) m3 D
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？ ...

4 v' Y0 a. t  F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
  E+ t: l. x/ ^5 i: a  l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 ...

/ q# E- E/ R# I! B0 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
) Q" D5 ]- m/ c6 t动能穿深后引爆

; E1 }: y6 i( P' T; u% L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） ...

1 {6 y% X6 `/ @- h& ?8 B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。