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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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。
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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。
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- y0 m2 E: J% s* X6 M: u6 P5 l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。

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？
& x, s5 p* ]( o0 ]( p( ?, }
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。
. e4 a: O6 P% J( v
2 i$ N" U6 I( I5 S那核弹怎么摧毁陨石呢？
8 [0 S+ E7 C3 K5 l9 I  p
/ y, p1 g6 r* C' ]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。
3 A% O8 r' K$ L9 A! S7 p* P
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

8 f3 H" d; |0 @8 B( T美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

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。
1 T% |% L2 o7 q7 `
, a. y8 D# d0 }0 X- L/ khttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
2 t2 ^- ~! }* w6 T9 v  U$ b! g
  z; t# W  N7 J+ F9 o1 s国家地理的说法。
$ k+ Y: t1 R- F, T! v6 E
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。
& a0 s4 c5 i9 H* o- v8 m
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”

( ]" B7 k" {2 T& G: V9 Uhttps://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。
+ L2 K! l, o( g4 i
# `# B8 y* k: @' g5 s# H2 F; Ihttps://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 ...

  q  c4 N8 r* @# v/ g6 t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
0 W' z' l8 r9 D' |6 w还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

* R" U: K* [1 V2 C; x1 l
- X1 Y) ~) r# L& f( Q( 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。如果深入行星内部爆炸，把他炸成几部分不就摧毁了么。
# Z1 d3 r& A1 o* m* S3 U/ @& v
6 C3 z3 ]8 x& ]0 Y" ?0 H
, e& V, F$ t# M. ]. t" D30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

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)
3 B, U" r  T# P9 z100        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
/ G: o# a8 C& H100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
4 M; b! b3 I6 h- A7 [7 w6 h8 ?300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
' {% @' Q+ B& O: c300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
( C( c$ K  F+ _' a& ?500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
7 I: g: u. S" {; N  c500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
  g; E$ c3 H. j! G% A$ w
/ h+ m8 }% h) n- v& |, r

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。

. s1 D( \) D* Z5 T% D天体        平均直径
" L/ T4 q7 l+ p$ D  A+ K月球        约 3,474 公里
: v; N% l. y7 l& b  j9 r冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
3 ], z0 e/ s* C7 @4 O9 o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 ...

% p3 s4 X0 l* ~; k" T7 }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
) t2 Y) c) E% P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 ...

* w& L& \1 G+ ^/ z动能穿深后引爆
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% S7 T2 v1 A& q6 z0 G) z5 j3 t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
& e2 S$ V5 C2 B0 U% A. A  |8 {" B

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 G2 G" P7 l, m

  o' S; S5 T5 Y6 N6 R

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
! s3 T( N3 a7 I9 }1 N6 Q, F动能穿深后引爆
$ L! f9 ~" k* P
9 [/ G# s/ Q. [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
8 B$ n9 _  r* e& f9 Q( B; T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。 ...

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。
2 l$ g* M1 X5 ^9 r4 m' U
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。
. D" y9 ^; j; O, Z/ F
' ?. o# h. T) U3 j, Y" [  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。

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？ ...

, y) a1 G! a  z2 C: P' k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
& C, I; C4 T6 [! w, D( ?, ?* ]% 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 ...

+ @6 r- Z' }( [, R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
8 _" q9 {4 c3 H4 B( I6 v
8 {" s4 n7 W( n1 F3 H( p  b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。