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。
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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) I( n' J% |1 z, ^! Q8 R
: {0 E. T: e+ f& ]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 U1 `/ Z, b" c" J, Z. W! i& X7 I4 U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。

换核弹头呢？

/ M  L* h# p5 w3 b4 Z& e# [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。
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3 w1 A+ ^! ~( e7 `+ T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
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。

0 `5 I# _! ^  Y; Ihttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

! J% _$ c9 d7 X/ r8 s+ H* J* d* |美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
2 q5 O$ T2 v$ n3 Q
& i2 {0 `& _5 j0 A! J- W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
5 p7 U4 k  e" c6 d晨大好。
' `. s6 K) O) }/ Y& \  ^7 |
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

( _; H( _7 A# h/ v4 V! p( P2 Q+ U2 Shttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

. J6 B6 h, }5 @7 h国家地理的说法。
! W' W1 W9 @6 w- [5 w% F& q
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。

  x# D: N0 s. g! ]6 V, ^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”
; r0 D! k; ]' f, ^
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。

! k8 |% l1 k/ J8 Q; R6 qhttps://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
" G. j" U& ?' L! M' ^4 K- S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 ...

3 k! M5 I" }. p$ c6 o0 N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

  r; P5 |# H! j5 g! q( y

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
" a* T  t' a% ^$ i还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

! G7 K7 n: `& z+ I; O7 K) E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。
, N* L( M+ J1 i- z; S2 W

, g+ L" ]! \: L/ U) A8 H30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
1 j- ~2 e/ G( 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
" [0 n1 T+ R# O% A; L/ `100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
. c* M' m, ~' k. H7 j300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
/ b6 H" u  I, S' c500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
3 [5 J3 c' `$ I4 j" ]9 H500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

/ o+ C8 d& V1 E! \( U
! x/ C1 d6 F! i4 w3 ^
/ t: d; W% G& \" 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。
) G5 l' L/ u& b% v
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
) \; Q( d0 i( q/ a% _* D) C' 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？ ...

; U2 X& A  j/ @8 x& A- d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 ...

5 h5 x& P; [2 I& t, M" `; \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
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3 {3 R& Z* V9 Y6 J0 R& 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）组成
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4 S! r5 j" ]; @: X' ?4 n% O; S
- u# D" L: o! T1 p& A' C: f6 v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。

% E) M. G  `, f! w5 q; z

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆

( i& i2 _+ P2 w/ t: O$ k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
& N" ^% O2 M$ W9 ], Z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。 ...

' i: [$ k, M8 k# A& r( g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。

7 \- m* a+ o- n7 R2 Y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。

3 B* r6 k- u% c8 a1 R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。
& b! Z" a3 L# q* u
- }' G6 @( _/ j; D3 s8 P+ J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
" q/ j5 _) R, @* Y/ e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