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。

$ M' a, I9 U. \4 D! b; c; P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。

* B& E$ l& @, ^7 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。

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。

# q4 L5 M+ a0 D8 E: [, K# c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。
9 i2 }6 m9 F4 d9 M7 V# X
换核弹头呢？
+ e  P$ s: _" `8 B: 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。
, ^1 g) D. n) h% k# w; {) G, S
0 w" ^( \# p: m% {  c. W/ @1 u那核弹怎么摧毁陨石呢？

1 g  B$ z7 x2 V- @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
. ?# [$ V, h% [; U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。

# V& p9 x0 y6 ~+ uhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
6 K* h) v! N& H3 t/ p
2 B( l" _1 `# R/ _# D! O美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
7 x, N, G. I4 t8 X, i  W
# G& K& Z2 g. O/ X8 ^6 c( i9 [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
晨大好。

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

3 Q' A$ Q9 `3 b4 @, @https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
3 |: z! Z8 Y* h) ^% i
* _0 N1 w3 r1 ?+ Z# h1 ]. e1 W# F5 ]. e国家地理的说法。

7 D& \, I& q+ F& U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 T, _/ ^9 d# H" x
& M! _' i# C/ w8 L$ ^https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
- R6 I- T- o8 W3 K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”

https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
  b# g. u* X: [8 z/ x' N6 ~. G/ s晨大好。
% r5 P2 U5 `8 M7 A
: E9 M( }+ @2 X; mhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

1 ]) }+ ?$ B' N2 v$ f* U1 }. 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？

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-13 23:10
; A% T! v2 ?8 M* i, [. e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
还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

6 X, P. A& a0 x) T  a' n3 O* U! m' k: L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。

) f/ l  j6 t1 a
+ S5 I2 F' \& k* B8 z/ T, W, n6 M0 E30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
5 u" U; u1 U# f- o( h. s2 P
9 R) j. X( }5 P! I( f2 l2 z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
; B9 e( t* J1 S: ^& P9 ^100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
, ?2 L2 S8 A% I: |: e300        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
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
1 T) H4 B' f5 M500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

7 j: C5 p# ?; h8 C' H+ _, E7 ]- f
: I5 X' z5 e0 g: M
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。

. o; q& _. v' @5 p天体        平均直径
# j- m, x8 N! K0 I月球        约 3,474 公里
+ Y" Y4 o* b, ?4 k: ]; a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 Y3 m1 a; R' m# r  k+ }/ h. J' E7 R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
7 D4 T5 a7 [- J  M7 Q  w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
3 f1 N7 s- u0 C: x8 t2 J1 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 ...

5 U. e, z# K" A3 i/ R  \* l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

6 U$ T' f; I+ I) U
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。
+ X, A$ j  ^2 I. o; j  N/ E) ^

, t* o- d& c2 V3 d8 m; Y% D  F

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
& q) N4 X  z1 U动能穿深后引爆

) h4 Z7 ?$ Y3 p  P- s4 g4 `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） ...

5 z$ C2 h- \* P9 b- _4 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。

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。 ...

+ \- j% v  X. a9 f- y) z$ z, \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: m9 m& X+ M  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。
+ P4 S6 |0 F' I. i2 X9 r) y; ]9 ]
; w2 A0 Z" ?' X: a( O- ?- A7 ~$ m  C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。
' b8 {/ d0 Q  g) F( W7 D5 a; T
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
7 V7 h3 |1 x2 T. V, Q2 m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？ ...

: e, e# C$ Q8 u7 @6 }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
2 n! y+ c2 y" Y3 b1 ]5 T9 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 ...

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

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。