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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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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9 C/ q# l9 g! Y2 a. k% q$ U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。
5 u: k" O6 S) A! `
  K; V# K4 ^1 Z3 _7 }9 b) o# _( \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。
9 H" n" S% r% _5 S- Y/ e
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？
. B( O% ^. C2 i" A  V- `+ C* L
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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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
- F' z, S2 j6 v! n# u2 i9 ?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。
! c9 L- p$ t3 M" y1 @4 ?3 K, Z) y
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
" A! m) K! R% \( ]2 \
/ j: Z' C/ W! ^( y美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
- j) q) D$ C+ w# e; Z7 f
) ?; M9 {! {0 Y- u0 Q' ^& p2 t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
6 g0 R/ j! z7 O1 \晨大好。
3 f; P5 o5 {* @; i+ D
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
- j, u' U$ ~8 w; s. M8 L
2 s3 ~, h: t& f) |5 g国家地理的说法。

0 i9 Y' C2 i4 {" }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。
( j  ~# f& `4 A9 e
& m1 o. O" }, N& [! r+ a2 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

2 s! @9 U1 r% w, n% {9 s- j( B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。
/ t6 g, x+ Y5 p% b0 l0 b
$ P5 u! L0 F/ k+ chttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

& v8 D6 f) F6 s5 w( O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
1 E) V7 K& S* i% C1 X0 ^7 X( N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 ...

* v' ~6 \& e" {  ?9 H9 ^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

; a: o9 L9 v$ 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？

8 `: y0 l) [+ d" X/ c; s% 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。如果深入行星内部爆炸，把他炸成几部分不就摧毁了么。
. Y1 I2 @& j4 ~
+ f6 d! Z5 w6 p% m1 w/ U5 s# S
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)
100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
" G& R  u" t2 G" ?100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
! V/ }3 F% _/ t% N( b, n& |100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
: Z0 T1 S+ }! H3 M" h300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
0 G. O2 A7 P1 _3 U. @* K4 I300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
# ~. S5 J; q2 v, N) H300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
# e# C3 F6 J7 h, j6 B; h500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
( u  _' i4 @. ]500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

" a7 F- m: X9 J& @
6 V) n8 a+ x5 n7 I& n) X2 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。

1 S+ Q* m% B- K6 F8 N' ]天体        平均直径
& h3 K! ?2 s" m4 y2 l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
3 P' Z( }$ y' }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？ ...

/ X- Q* I. 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
  v% O! }+ g9 ]' `$ f4 C$ N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 ...

. s: M  c9 o5 v' O8 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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) s2 G4 D$ Q0 W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 y8 X' S- X) s' a; U$ D, ?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) n8 |3 ?6 K1 ]  i
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晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
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） ...

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
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。 ...

) n- w5 W7 t9 S2 u. k% ~
. I4 s$ W! {5 j: W+ V6 C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。

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。

* _' H3 e! k5 Y4 v9 S/ ^; `. M+ x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。

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
) v9 h9 X! L% Q3 z* A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？ ...

1 K5 t7 r6 s: q5 ~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
动能穿深后引爆

3 R2 g) y, m  ]; l& P  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） ...

9 {# {2 f7 I% M, T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。