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。
# B7 W' P( V# ]. n2 H- Q
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。
( q$ W6 r2 [" a. B
$ Y& x- T7 `% `6 a" i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。

  Y  n+ R1 A9 ?; b8 |5 |! X" W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。
3 r0 O- u4 C% L- S$ G3 N/ x
1 t1 w' D( I9 M& @( t9 I换核弹头呢？

8 s# A+ F8 n8 V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。
- H4 r1 M, q$ K/ ?
8 e. ]' V& j' A& E那核弹怎么摧毁陨石呢？
. w/ O& ]5 l# Z" V+ ^; D6 u. I$ n+ P
+ C- a! f7 G4 R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。

: r' b4 P* g6 V2 U6 N& Qhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
. \( i- |  r& e8 A7 v* b( s/ t
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
: _& a/ q1 {) k  \$ s, H: g/ y
8 {3 g( }. B& {" h; D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
/ A5 |. b; s1 b- u: e: v6 V( e8 x0 [# ?晨大好。

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

" ^3 j7 Z) L/ W" Uhttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
- m# F( `* a- Y% O+ P
国家地理的说法。
* Q6 @: c: v3 p
2 d# T- K) u, B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。
) f, r$ g7 v* s6 t5 _' l
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

/ a6 j8 e6 a0 R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。
2 o( c* e5 |% Y$ S+ g
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
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 ...

& P* l- ?. B! H& s; c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

* j- ?% m" z! }

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？

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。
* _: M2 e! l+ b

: J7 {6 Y8 G! c- ]- b4 q. I) t* t) x30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
" D0 |+ o; o6 Z3 f- C' c, q
) ]0 G2 v( O$ u, A8 x' }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
; Y  e% ^  b. `) A300        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
  [+ c& O7 `- m6 j8 Q! t500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
) A$ x3 M, `$ l! ?! |; f$ E( V500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30


6 E% N3 a4 `4 r" k9 L; B' f# R, s" k3 a
: a* Z$ _/ M) r$ u5 ]3 k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。
& K1 S! L6 r% O! ~/ G* U5 u, u
2 D) l9 c* v; `& f/ j" q4 I) B天体        平均直径
8 `  Y9 }2 }2 U0 i$ ?月球        约 3,474 公里
+ `) B7 h$ a8 O  T- |冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
% H' @* S; Q! z- \% b7 G3 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
( O  ~: Y+ |4 l; ?. l* u9 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 ...

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
, }0 E; |0 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
1 Y7 a" t: N# k. T0 V- P. t
( w$ A/ l5 k2 J0 U. g/ e% {" K* z
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。
  ?* c1 f: ^% ]( ~" p9 S
! W3 l% }# l0 o: Y/ n: f3 Q3 X
; a6 g) P! O7 Z

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
7 b$ Z6 F0 g1 X1 x( u/ M+ u) A
+ L7 k) j" F- M3 ~4 g0 ^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。 ...

% y) t0 R+ \* |9 @1 Q+ A0 L5 g6 f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。
% g5 N+ }$ P8 V7 P5 |9 u
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。

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( S: |; o& f7 f/ h: I! z$ u
; m# v' z* ?( q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？ ...

( G) s4 s( S. G: h' H# C8 d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
& D% S; B% D) A  t) l' V( \9 {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
/ D! Y4 x- i% l$ d
9 B0 ^8 d1 [- f  T6 U# ^6 e" 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） ...

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。