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。
* C  Z2 c4 A8 D9 b& n
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。

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。
0 ~0 B6 M* y- g/ B0 l& F& u8 S
  B+ `7 j* K, e9 h* [6 Y% D+ }1 Y换核弹头呢？
3 z1 m; x5 v) U0 i6 I" V- 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。
) f" \) y1 y1 s7 Z6 J
; X! S# D7 s: ^  {( u5 c- p, 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
* q4 M- L" x" j$ q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
( U$ ?4 K/ s; \! n
6 O/ s8 U- G7 I: Y. Z) Z; a3 D' ]美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
0 S' y" u- b4 u3 O/ Q2 S5 t
- I, H! h. Q5 V% D! I  ]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
9 P8 A* F! k- O" m; t5 b' T晨大好。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html

- I2 i. @4 x9 @; @5 H7 D/ W) G2 Phttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
7 q: `8 ~+ Y3 L$ Q2 o" K% n. V
国家地理的说法。

& l) {% ]# L. Z6 l  P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。

https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
5 P; k; S8 |+ ?& x/ Q: H5 ^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 M9 N7 g+ y4 h* _/ G: j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”

4 Z$ g: [4 Q$ Rhttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
8 }: X* ]' o. k9 I; I' H6 z# }0 C晨大好。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html

& U3 D& o- {# y; c% b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
/ I$ s4 \0 Z& i1 ]& P' }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 ...

' A9 ]- T, W0 M3 x3 W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

+ }9 M" _8 a5 q& G7 u% q3 ~. V

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
3 _; Y# F. }; _0 }9 q还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

' j8 X( g* \- n" A, L7 f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。


30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
5 J; i  z# Z5 B0 C+ |! N
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)
" l4 M0 K2 y( C1 l( F0 ^! R, Y% C100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
$ I- s- R' E' f4 ?8 x. B) ~100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
6 K! J, z# n: }/ V- L" o100        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
" o$ ]% j( L1 A- f& _+ y300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        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

" m* C% G& t' J, ^. w* ?
+ N! G$ s+ n  i% F+ m8 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。
3 G, Z3 n( Z: H# |, ]7 e( s4 a; e
4 E1 c2 W6 ]6 ?( a4 |+ i天体        平均直径
月球        约 3,474 公里
# I$ H/ r1 J- N: U冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
) y8 T/ b" z0 P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
6 U6 q# L3 c( E3 \% ~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 ...

: u# u( B& N9 B$ Y) J1 V9 ~) x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
# e/ V3 _: y+ l' a" F' Z0 y
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


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。
. @" d( p# b. r4 [/ h
% n, R* i0 H: [. g, e/ p4 ^

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
4 g. \7 D9 U) M4 S6 t/ n( j
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） ...

2 J, m8 f4 S  d) r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
* J) j% G+ p6 t! M; J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。 ...

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。

& D# ?  B2 L/ |( H5 z( d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。
, T3 u% D7 G6 T5 g
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。
( k+ B! i- r: H# S+ r
( H' w: n) G2 ?: S' A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
4 E" a% t& m1 f3 O  m6 e动能穿深后引爆
' j5 P" _5 w  v* w
! e* v$ |% N7 H1 |5 O, {" i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） ...

4 e# C; _+ h: Q% Z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。