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。
5 R& s) D3 c8 f& z5 Z* G& E
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。
& M, J9 d# t' b9 k! P3 o
0 L& d: q1 d7 n( T' F4 U1 o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。

4 q+ Z. H% a2 f8 A' Y/ V% n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。
5 K+ c: P& l" u
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？
" E! [" ~" }; X$ g' I/ Y: M6 d! D% D
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。
3 `9 [2 [6 R8 o- p: t
那核弹怎么摧毁陨石呢？
: G: ?2 H: Q$ S: c$ A4 u' x
8 i9 S5 T" r4 \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
4 u. d/ [% v+ m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

5 u1 I0 S' u$ _: i- g( }+ [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。
* V/ \7 m7 z! j4 ^
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
7 D7 F+ U- T0 N) p! v3 g( i
; X6 @4 q: D1 x- E) \美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
- Z  a4 ?7 J' J! g3 m9 Q6 y2 g8 s
  I3 \7 B4 o" D! M- ]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
4 H0 z  i$ p9 B. N2 B* ?晨大好。

& ~8 H# Y4 j( ~; H3 h/ N# ~https://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
5 ?! y4 `9 e# E
8 i) S+ P( `+ m0 N国家地理的说法。
3 l) Q. D2 x! y' t, u+ O
. l1 d: P# `# ~7 r8 I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
, E. ]8 Z! P% x基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

8 W; H1 F' f% L9 ]% Q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”

; {! s9 t4 J. z/ R' `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。
6 P7 J/ q/ Q; R7 C' h; o$ I# F9 F8 O2 u, o
, o5 m4 }/ c1 }5 ^& ghttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

/ \# N7 u; a5 O+ G' B4 I( z0 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
/ B- U/ W2 P3 C3 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 ...

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
; u! J, E( O; F+ a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。


' L. a& H! ?9 H# O) k1 q/ p30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

% e9 W7 |+ E9 V/ |9 c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)
% ~' s/ n1 u1 k$ v100        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
8 L8 `# y; Y& O3 ?& ^& Z; q100        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
, G3 h1 a( J; g3 F500        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
( G" V8 g5 I. n# ~' O7 |  @
, a! a! y! R7 {( f
) M) R% e( v% H: K4 K6 u0 y5 ~
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。

- f' @- L% J' m. q# Q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
: {8 M0 }" ~. Z& H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: ]) ]3 ]/ k' P& W% }/ 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 ...

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
: W" \: O' V' h# J. g
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
* q1 E* W1 o) V( D
. A' d: R7 w. F5 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。

: b. Q% W8 m7 f( P' H) J

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
2 X. Y* a/ x. j0 k- r  P- O: ~动能穿深后引爆

' ?% L/ q3 z  w/ R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。 ...

" O/ X* w* t: O" U; u$ a6 V& A: }
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。
$ y) M: H2 e0 T9 K- }6 z. r
9 F) z4 N- t8 G& n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。

7 S9 B3 N; D  r  h* ?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 [: a3 q1 @' r; W# s: ~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？ ...

/ K2 W: e* o# D8 S" d9 p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
1 Q/ ^, Q( z; U! C+ E: O" O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 ...

+ V  K$ h$ X% g) s- `, T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

$ Y: k) Y/ H0 \" h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） ...

0 G% c$ H5 w) L; v* b& d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。