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。

  V- B4 A5 V5 {/ M+ g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。
1 h3 k! I; X( I$ g5 E7 Q( V; `+ W
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。
+ T: C2 d- X. K" y5 G: n) s
$ v" Z1 T2 O; v# Q6 u0 r8 B: J换核弹头呢？
( V7 `# |- d1 u0 l' @
/ Q% T1 M  |: p# u3 d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
1 f5 L7 d7 U* R+ C) i4 ?7 _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

2 ^9 |1 `/ h3 p4 T% ~; z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
! V. ^4 p5 M+ M% ~$ e" l
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
) C6 a5 j: w$ D5 n
1 h% F# Z  F& R+ \1 N( K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。
( b  _! h$ D' Q0 q: A8 ^* i
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

" u$ r: U/ N+ n9 Z3 S4 |https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
5 ]; F8 Y% d/ s. h9 Z6 }
: }1 J- d+ m' J5 U9 }国家地理的说法。
. j& z8 Z5 w/ ]
1 r8 A; L7 `+ V+ q7 T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。

& t8 T- @* u+ d5 M% H  v* r. Bhttps://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

. E1 V- M) F8 j2 Q' }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”

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。
4 p3 r* W8 P  v+ ~" J  n, ?
https://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
& P- e# d% x6 |% _7 Q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

1 X$ _. F" A, V0 x1 w

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？

" c4 ~4 \9 U' C
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。

& [) P% C4 @8 t8 j* u
3 N2 W0 X9 J1 [' u' j8 H30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

9 `4 v0 K( v+ t# o( _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
  O7 P! t: J+ K7 z$ p* t100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
* C# ~) [+ _8 k! x* y300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
: @1 _% t& K  a2 a2 ]300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
2 @( c+ |$ s2 j500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
- B% V2 m. H4 y, o. ?2 M- ^: o; q500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

/ b2 u. c% O& J6 L* g  a6 l$ w

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. |  O7 K9 A6 ~6 s" S
3 c( W' P. b- u天体        平均直径
* D2 `# x8 l3 j4 T$ n月球        约 3,474 公里
7 F# W# L( r4 l8 ^冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
* f6 G5 A" F) 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？ ...

% F8 k" T; k0 L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
! P5 b) u* Z) y/ l  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 ...

7 ?: |2 c$ ?8 |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
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
5 l2 k3 m& S! K, c7 `- ~0 |
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


0 d' z2 n* a( w# E4 ^" I! v7 E2 Z2 n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。
5 m$ R3 y# Q+ Y# {3 y" w3 x
; G2 v" u5 w, C4 J0 g+ E- N
5 M" v) }5 N! i1 c

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
# g' G$ ]% L2 h, I动能穿深后引爆

1 X0 l6 C2 x- \( }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） ...

  ]6 e$ _6 H4 V! G6 A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

5 D, f# K* D$ T0 \5 R- Y8 j+ W* l5 W

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。 ...

/ K' H9 b$ ^: x3 B
7 D) ?; G  h5 t8 ?2 s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。

+ B2 o! H7 k' H( x2 I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。

6 J* k7 P8 p, j" N3 A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。
$ u: T$ E4 [' o7 e% a1 A1 S% Z% I# @
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
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
, q3 E" n1 L2 n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） ...

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。