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。
( w  ~7 m6 }% R7 `: [7 s
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。

1 }3 x/ Z6 H. \# o+ B  j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。
+ \2 o/ @3 F8 A" `0 @7 L/ m) d& ?2 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。
. j* U# P- @. S. F2 w
2 T( T8 h0 B: X3 `: x% C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？
3 t( U* g0 c/ K
+ M3 Y, r/ i- P" U+ d. H6 m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？

; r. D, J/ m; C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

- B; u* b0 P& Y! V% g# u3 `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。
+ ^; ^; E! s) @& s: J, l0 |
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
# C" ^' g( Q: ^
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
5 y) [. j, _$ V5 ]2 t& f! q
9 A5 w) S+ S. W2 z! U4 H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。

. j& _, g! {2 N: xhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

国家地理的说法。
% X' {2 V' L6 ?3 s- |/ K) W
( s: ^% j8 a3 s4 s6 m  l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。
/ o  i, c& C% N5 p* P8 K
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
! G. o$ _) k; x7 q) L' L2 K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”
5 b8 C, V8 E/ P; m" V1 _' z" U
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
) Y2 X: `3 R6 ~6 N: f1 m晨大好。
+ @' p6 z4 D5 J0 T- [; }4 A
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

8 ^, A! z9 I" i( [& ^# 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？

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

5 B9 \3 ^& l1 P! B: i

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
5 E' _1 q# t: j: O8 D还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

# N7 W; @5 z: T  l/ }) g' H2 p
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。
: E; f  p! v* a) m- v" D, x
5 v* z! u; E8 i  o, B" B9 q
' e) K# l; }2 r1 A' d! U2 l; z; U9 m30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
3 J& I6 I/ K' D/ K
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
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
( s. M* A: x$ E% H500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
; \( p2 C% ~/ W1 O/ K6 `3 x
7 u( p+ V- |& ^3 O  n8 ]) O( M9 v
3 M: D; T/ R% a2 d% w' m8 [# s
6 T/ y! X- j5 H, u9 N- F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。
2 \3 e) Z0 N9 y6 R! V
6 Q+ v$ k# T6 x3 l0 T3 c7 T3 \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
3 ^7 c. D" U" I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
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 ...

$ H; Q7 V& O. y6 l% W5 I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
, n. A& m$ A1 p: L8 q0 n& a( s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 ...

) n2 ~- _. K/ v9 K0 Z4 q动能穿深后引爆
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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
- t7 P% D! t2 v0 W5 R
" C4 C+ @2 v( \/ s
/ C* `. J$ D! _! S$ _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。
( u7 j# ?. x; x7 ]

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
8 u6 _; m8 l; Z5 d
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） ...

+ R# N9 s7 S) V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

4 Z7 T0 A( L: e

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
' R* A6 N5 ?/ a9 F" t9 Q1 U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。 ...

5 O, u9 ]: ^; y3 @/ d, n4 _. ~
3 m$ @' H9 M' ^8 J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。
9 ^! w$ ?& ^/ [) T8 P) J
3 W' a+ G7 A0 k7 W( K) u, I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。
" e4 u: B/ I% J  x
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
" ]3 }! s( W5 H6 D" T. A2 m8 Z5 F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？ ...

* j: x: f/ U6 F$ b$ n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
9 O2 [) m4 n9 f* H, ]- ^动能穿深后引爆
$ m# O$ B' L9 r+ ^* s- O; ^& {
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。