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。
+ O' o% X9 T- v! Q% t: ^9 a) J
( [. @; e$ _$ P3 j. V+ ^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。

: ^: H* g8 ]/ O( 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。
6 Q. }7 |$ B: v: A9 U! D# t9 d9 a
5 y: D  U8 n2 U2 h4 m' W& M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。

/ x# F! D/ t- ?4 d& P* M5 s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。
- |3 N4 _, v, p; F) w0 a) |
换核弹头呢？
7 x+ R0 k5 b1 e# 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。

0 Q( f- {8 B, B  C/ _  M那核弹怎么摧毁陨石呢？
2 U5 h5 t, w' {- G8 i7 x3 d
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
2 U( ?$ H* {  z( ?" }! r4 C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。

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

美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
) n- S- H' v" ?# q# g# G
1 u% x0 R) o/ i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
  A6 y  q5 o9 S5 h* ~9 O$ A晨大好。

" E' X2 Z0 d7 V4 Nhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
1 o5 ?1 f9 v8 |" \5 I! o
国家地理的说法。
- K' u; L) m) C' q& Q" N/ k$ B3 Z
! J' j1 B+ k8 x) n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。
7 Z& r1 W! d0 U( ]- r1 Z
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
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”
; [% g  _, M" b/ t$ ^6 r( F
# t! `8 E! f' Q; zhttps://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。
3 I' l% f! N0 o9 M4 L" H. ^
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 ...

# g* _5 W! A0 c: c+ n  _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

7 t& ]. [) g: f) o4 ]

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？

: K# R( q! |0 P3 r/ _
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。

' A# j7 H9 {: f( U
; l6 c. B2 c, F  u9 m: Y6 G9 g30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
9 a1 X; x$ t! ]2 r1 ?
; C. {; Q4 Q9 f# r8 E) O: b! c; k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
: n5 y2 b' X0 ^" e) q5 u8 ~300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
+ q2 U1 s; V2 ?5 U: }300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
/ T; T* r8 Y* z/ }500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
) e9 M+ }4 D) Z( b; @9 u/ h4 h500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

( s2 ]5 h; g* y/ ]4 l  R; S

  q. s4 y2 l, R8 o& t- b% G  l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。

+ K& J) \( j# k8 i天体        平均直径
. h# l6 N# C. Z$ p- {月球        约 3,474 公里
8 l( Y( B. h) t+ r# R/ F冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
5 j, `, A9 B+ E, g, t6 Y( a8 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？ ...

& n0 }; w: x( \3 X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
) Z; W1 S; Z( ~& Q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 ...

2 M8 V: c: l- J7 h0 Z0 J8 c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
" C! I- u6 {0 e( ]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

, r& G7 E! R( L. p6 [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

3 K1 h( r1 B. w0 P
) V2 R/ b0 B: \" C5 |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。
9 X6 A1 _- k* ~: e. H  s

8 e8 h; g& G( g0 [, l% W3 `

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
& l# c8 P* S3 ~! w. t2 d6 Y动能穿深后引爆
' F! q5 S; m" \* A8 P
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。 ...

# q- c* Y$ F4 R/ v  W4 E+ S* t
3 y5 G2 H: X6 t( |' R9 ]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。
+ ?5 Q  J; u/ a' U" b2 C8 d
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。
8 @* U( l0 o- r1 d
$ {0 M  U$ C# O, q9 i9 ?2 u2 J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。
" a/ n+ I7 x) }! 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？ ...

3 i5 S0 L5 d) t2 f3 B$ }3 X- 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
, j$ D+ X# ], Z' A3 u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） ...

9 s3 s, W0 Q1 K6 y) C; c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。