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。
9 T# P. a+ r/ j4 I* U- [5 X4 t
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。

" \) S7 C  H6 |+ H" z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。

2 w4 Q4 Z  w* R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。
) N3 M- i/ Y: {# t) Q
换核弹头呢？
8 P, l8 E* O* a; y* ]6 u7 Q
& h3 k& P; f4 B2 I- v7 u; ^2 d- S& 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。

8 C% z! R& I9 K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
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

6 K- ]7 P  Z  X" R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。
' g2 D6 B( h( o- V0 V
" r/ \- `& u: g4 {6 \https://csist.kejie.org.cn/a559.html
* {+ ^8 x! A, @, [; I! n* q# J5 e
- M3 K; h1 X' g  w* E( r- [美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
# P' `& Z: d; ^
! w1 n# y3 y! z( @  ^, v- ^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
% Z( n9 Y9 n2 O0 |8 ]4 n晨大好。

0 n' O6 Q9 n6 V, z/ Whttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

! |. g% x8 N6 Q  U. b8 V. l# S国家地理的说法。

1 f! J' \$ t" W; ^' C0 x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。
) i$ X2 ^/ i" G0 k$ |
1 x" a2 J  J( u; I3 ?& Whttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
3 q# h  U5 F# ]# T8 e; z# N; c2 o( Q基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

" v0 z3 Z0 }, \* Y# p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”
" u2 _4 x( ]- e
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
4 S4 V' I0 M3 m. W晨大好。

+ U8 @! W: u+ D5 {; `& s- Ehttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

1 t# r/ E$ C$ ?# ^# [; N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 ...

# B+ V" i3 q$ i1 U7 h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。

# q, a! V& M6 ?
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
6 ^; @/ ]4 {) p3 w
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
6 g9 W$ ~% E( m, C- x100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
2 Z: Z( Y, j* }" F. E300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
/ ]" t! }9 {: G, S" y" `; Q300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
/ ?. E6 W8 u; y7 s+ D' T; M500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
) \# o) F, q. b) h9 y3 B: v500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30


" p$ i+ y9 Z2 m2 S0 O7 a
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。
; b/ |) Z  G$ V" A8 h' ?1 [5 Z' s
; {% C! p  d. T天体        平均直径
! b4 f+ v: R7 p# X: B% Z月球        约 3,474 公里
) E4 J% k8 O( R2 C# b) U冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
1 e% i3 h) ?) `' G: L9 S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
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
/ U" {( m$ o, R0 w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 ...

2 D9 u* n' I: {8 D4 T4 W$ }) A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


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。
$ z7 d. ?3 {- i; b% w) Q, [% `
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晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
5 m( n8 @: j9 C, Q0 k' i( {6 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） ...

+ U+ V8 E* n) c7 `" }/ M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

1 w* s  J- s# I

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。 ...

* B, s: n; ~* R9 T8 i) V( |
, `7 K; g6 N& w2 U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。

! s- ^# ]- }9 S  U  n5 f$ Y% Y# O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。

* W# J, A" K/ R$ m3 }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？ ...

/ C0 |$ Y" H2 `, G, x7 F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 ...

; X, |  m2 X( h$ L2 H* r6 @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） ...

3 v: I' y5 a2 ]6 O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。