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。
7 y# }6 @; O' k, \. z) c
' L& W" v$ O" n3 c* A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。

+ l0 {( b* C- |; T* G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。
/ k' u/ a  T/ F# \& X& k# `7 N
: A4 ^% `, F5 r8 m8 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。

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。
2 A; B8 Z  F& J" l- v* i
8 X9 j( I6 m7 Z3 x2 l5 o0 p4 h( N换核弹头呢？
" [7 h* W+ _2 w: O4 K: w; p
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。
/ z/ R- E1 }9 i7 d& q
那核弹怎么摧毁陨石呢？
6 L+ S8 |6 k( x: A
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
% K4 c! M/ n/ A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

! a1 g$ Y5 T; }/ S. k% O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。

" y5 u# y: z' whttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

2 m0 n" ^; T. w9 O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
, `( W# n- z( u. X6 \; Z晨大好。
: A  z- F! }" Z1 ]/ u! B4 V
; t0 n6 K* `: I+ Y4 uhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

+ [& |* {( |$ ?" y3 k+ xhttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

  a) g: W- n" Y: K: P2 L国家地理的说法。

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。

# s8 Y8 Q  }* X% X. s0 N# X, qhttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
6 A& s  p; H& C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”

- \; f. T, J) i- `* B+ L; F/ Ghttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
4 J5 Z" l2 L  _" N! i晨大好。
7 b5 r2 T) l* X; T# D) f1 Q4 o
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
, F2 s4 o3 b( k" Y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

9 a2 d1 {: T( B2 {( F6 R0 j

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。
0 m  W/ j2 p. j+ r- S. l
" h( ]9 a. c4 u7 P5 j
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
% Q; H3 ^+ x% G9 M; v' ]
8 o: B$ W5 r' m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
% B3 q" e- p' @/ Y) e8 P2 C100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
1 C6 Y7 L( U' M+ R8 V9 \( Y300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
4 s0 h9 n# i* ], w300        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
) M3 o1 A) M; Q8 ]5 j, C500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
! F% M4 K1 ?' `. J- p9 `  E, T500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
* T8 d0 J9 P* ^, L% G% x


( n* E2 ?0 U: l0 x% H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。

天体        平均直径
7 O& D) |0 l' R3 S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
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？ ...

4 p6 X0 t9 S' q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 ...

* f0 w4 G& K6 f3 M; z$ d% W0 y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 ...

  s/ B+ U0 }' f* E1 O: e" {/ R5 C动能穿深后引爆
0 z1 }! W$ ]# k; e
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 A. t' b6 ^; N8 r: \
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。
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! @. S4 F, ]) s8 ]0 h, g6 G" F

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
  W7 M2 O% s  X3 C7 m8 v动能穿深后引爆

  j  e  c3 f8 |2 l9 r0 _+ F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） ...

, @. v9 G' y% ^3 F0 g* q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 t5 `' G4 A; `# B7 ?; @( G1 f

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。 ...

4 b: L% Y4 S) \; m3 P* U+ L( ~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。
8 V; Z4 _  T8 G0 e) L
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。
; X6 R1 T( k7 I0 |
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。
9 x! w7 K0 X% f! e+ i$ D* c. U
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
; u+ b: j6 N# @+ L0 R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？ ...

% R; i! r0 H  r, A: c% H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
/ E% n* C# E9 O6 s动能穿深后引爆
7 U; x5 j$ c  q) f+ k5 O3 V) @( E
, k* u- L' @6 j' m4 U1 a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。