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。

/ J, _2 I% O) s, b% X1 t* I; ]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。
6 H* @, S) X  f$ m4 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。
# o$ x. p6 l/ l% a
. M, _: |7 w$ L7 H# N1 q2 [* |7 M/ j换核弹头呢？
" V- h+ G8 M% D" R
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？

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
* Y" G8 _/ }- t+ x/ j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

  _, X5 \" v' |0 E" g& b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。

9 E) m2 C6 A# Nhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
; V* p! ~% Q  r& |! N, ?
& J4 U% b$ e! q  R3 H" p( M  G! N  e美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
+ S) _. T6 e  F) Q
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
" R# w  z, b/ N5 l+ |晨大好。

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

. G0 X  [- Y: o& e! E" Ghttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

8 |% l9 ?; w# A3 u国家地理的说法。

4 A! A& z; M  c" ]* i) V/ D8 x, 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。

0 j% i$ K. x$ d1 P9 Z9 h+ l( Shttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
" l# j* E+ y7 R' o5 H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”
; t+ t( D) u0 x
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。

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 ...

0 ?4 n& d( M# f2 c  m% \4 ~) E1 G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

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。
. d4 e+ q% v" l  s0 X" j3 n

9 Q! y! \2 ?9 l30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
4 g7 n% N( W' x. p' t2 {' d7 I8 g
/ L/ G  r# x/ q/ `% S+ `' z& U* E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)
& |" h. k" F( S6 B/ E100        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
& D# J& p) M/ ?' O# x5 E& A300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
" |7 ?' d; I; @- ]; n300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
7 N7 ?% r* N8 x% V/ E7 Z4 w500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
2 f* u2 i, ]: A! k0 t- P500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30



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。
& b8 z  }9 d6 k8 G$ h& \
天体        平均直径
月球        约 3,474 公里
( g: v1 g$ _! ?% t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？ ...

0 ]: r# T# x$ J, u" e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 ...

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
4 Q4 r; x  X- d' k8 h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 ...

! L% v' n& W( r4 j, d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）组成


9 _" v  d) H" R: P% @9 G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。

5 F0 |: r9 l/ {9 ^, I& ~
; E; u. u9 c) b& l3 {' M* G) E; ~

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
1 |$ E4 X% ]5 D% Q- k6 {/ F* _" f动能穿深后引爆
; Y2 E: K7 |1 x$ @2 q+ R! S/ G
# N( R9 Y; N$ }( ^5 K# ]5 M8 T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） ...

8 {" `! n$ j3 j# B: L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
; E( S0 c# G) T5 V: 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。 ...

2 [- V% L" F' |$ A
# W) m4 e5 C& S1 K, \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。
% t; E; [+ C- a1 X; q
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。
1 ~5 Q* `* P$ o" q) g: O
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。

5 L9 W2 ^* q4 v) a4 y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
; o8 S4 m) `0 `0 Z0 O) w. X) @9 H9 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？ ...

$ ~6 s# K: U, ?/ ^$ k1 u4 Z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
  S; e( S( P+ P' B. z+ P- E. t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 ...

9 t+ S9 V, A# b$ W6 X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
0 B  K. {5 _7 R动能穿深后引爆

) E3 a3 a! w0 I9 u& Z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。