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。
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3 H! A$ c- V0 M  L3 W6 k% b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。
3 G; n  l9 w% W' f- e, n) _
6 p% v6 I, ^, n9 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。
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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。
( d7 @( U0 s# r# C/ T6 ^5 {! y0 T% c
换核弹头呢？

  N$ k& n( ^/ ]7 H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。

; U  U, p( j3 _7 ?! n5 C  w% h0 H: `那核弹怎么摧毁陨石呢？
2 E7 E* W* [3 P; z8 S- ~
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

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。
, N/ X' i/ O+ I' `7 C, F
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
8 ~! M" W6 {6 f) B
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
6 J! \# q, g+ d8 `
; m1 ?( c$ B1 d9 U# L. 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
晨大好。
# {; `/ q7 p0 [# f7 n# m
3 B1 b* j" z5 M1 b$ ?https://csist.kejie.org.cn/a559.html

$ s3 c( W) D/ Y' u, a3 _https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
- \3 u! j$ Z5 T+ E" }3 b, y
国家地理的说法。
. h8 s+ u  `* M$ U6 [1 M, x$ R" L
) O6 F4 u; D+ i5 L1 n" d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
; W* s, J% x, n基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

- b+ t+ {! P: S8 b, Z, k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”

/ m1 e% B6 x" R1 H. R6 chttps://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。
+ y) T( a: F- q  Z
0 r4 I: J# G' n4 W2 Shttps://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
$ p7 u, J7 r" y% @9 C2 _% T; 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

) a7 W. c8 g% ?* ~: K

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？

. Q. \* e7 G% Y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。


7 z  D+ P7 c9 [+ v1 e30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

, Z0 w: p( e, Q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
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
7 j5 X) j& y3 ^) j$ b300        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
- Y( n- s- u8 i" E( w500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
0 F4 Z! l& N2 j) \7 D500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

$ z+ s; A( V* w3 k& f' h

3 L: p( q; X1 L, T& g3 C9 ]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。
$ X- g" V; z. M8 X
- a+ P) }& R# V3 W: P天体        平均直径
月球        约 3,474 公里
8 `! I! w/ g2 l$ M7 w冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
) H9 e, T$ m4 I2 V8 ~. R( U- ^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
6 n' s! O$ U5 d+ W$ O2 c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 ...

0 |, M- x( x3 d3 k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
, W# v; J+ {0 a% ?$ q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
% _! Z8 i6 h  T! s, A& x
4 O4 m4 m& Q% a2 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）组成
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  C6 K3 L+ p' }- a- r4 m
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。
( z) P# [) z0 s9 V* O

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
1 N- u1 a& M( A4 C0 @4 a1 c动能穿深后引爆
! D. T- C5 I" Q' K
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

$ O5 M% J/ o* J! q# g

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
7 l) r; J( P; x2 r1 `7 w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。 ...

" G, e7 f9 p+ G3 ^  r
' V; a- \' N9 x" N- @' t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。
% }4 `6 R; L3 y& }6 `8 ], f
- q) m% _8 Z% v) B/ X4 C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。
, }3 e" f; H, _$ u9 d$ y0 g5 W2 q- r
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？ ...

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
动能穿深后引爆
, n% L) c4 r4 [1 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） ...

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。