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。
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+ k8 }# @( z6 V1 I, x" m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。

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。
; {" v6 I2 K2 \
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。

# ?2 t, b/ B3 G( b! k  @5 y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。
, q- M0 p+ X$ j! y" B% ~/ 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。
) i' n3 u- \8 Z0 A
( q0 A- c: k1 X& r" @  c; Y那核弹怎么摧毁陨石呢？
1 c3 {: R7 H' M$ v$ G( g. {
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。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html
! ~' `- T+ H+ y8 j
3 b  P- v6 D- ?& _9 V1 J5 G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。

0 V: K9 Z2 E. a3 f( I' P1 chttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

1 u( Z. 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。
8 f+ Y+ T* q2 Q- e
; d1 w! U8 E  p% Uhttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
5 J: `4 j4 x# ^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”
2 j. |; J% r4 e' Y0 c
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。
) t" m" T% L; `
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

' p* }5 Q; F, J6 S( m$ {1 k- V4 A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
" e0 G! M, @. i; t* P3 ^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 ...

0 G! Q" Q: e4 x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

. s; H, d# U: W; V. j

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
/ Y0 j) U, @$ B! k还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

( L; h( Q2 `  H3 Y1 M% h3 m
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。

& K0 Z- @" a: m' D
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
2 m  W  f: j( P% _
( L, B- {5 z1 @- z- H$ Z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)
* Y# y; C9 H* ~- [: M6 U100        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
* [' {. s# n/ q300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
0 e$ \5 W% @+ O; C300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
. N& Z/ [4 D# a6 \) b& a+ b500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
- N+ S8 U7 V; @' V# I8 z2 }* X

" P% l7 F0 W- q( s; p
" Y. |0 i% _3 O2 O- r; B1 ^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。
- u1 _2 C+ {+ E, ~* @
天体        平均直径
- g0 l7 h0 a1 m9 T/ u" E0 N月球        约 3,474 公里
; @: v  L4 \7 ^  L- G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？ ...

, V* o$ m: b* R  M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
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
! G0 I' x) I4 u  E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 U1 F9 J1 _8 d- T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


3 X# V, E! X% V' g" J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。

) \; |6 R# i: o* R
3 K3 b( O+ v* E( z4 }

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
% T9 E1 q1 f) I* [  ~/ L! N动能穿深后引爆

$ b6 X( w# R2 y; B# B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） ...

# H, s3 n/ R) c1 {# G, z5 [1 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

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
( D; I' L) X, j$ P- a: T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。 ...

" d2 L: o2 B/ i# v
7 Q9 _! H' u' ~: y) }( [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。
( ^. S4 M. @. }3 w! U$ {
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。
5 n5 U8 b8 [/ B, [
1 }! v7 r: ]. J% c3 S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。
% N$ e3 N: C, c! F  s# L
* f/ V' c5 X! e" b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？ ...

3 J! I2 d  ^. p% I6 z( C5 t" T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
  G2 h9 s) [8 p: G, O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
* d6 @+ Y3 X( E# E) z$ q( T
! \" A' o0 Q$ g6 [' ?. N' e+ i% P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。