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。
/ j3 C$ |+ m# b" E
5 S6 a" k- \8 `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。
) {7 e* z$ x9 Q) l; U9 @
# d5 _& `- A7 L6 i5 i( i6 I/ d. g# J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。
( A8 @3 [9 [! q7 ^8 Q, O# x, X* O$ k; `
2 x( @8 |4 J7 y4 E换核弹头呢？
1 ]" |/ d1 b3 G+ L% @  T8 q; a
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。

+ b6 @, t# d! X; @0 }: b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
8 v$ D1 j- k' h/ K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。
0 Q' f9 x8 D8 G% X; p: n
: f' Z2 p9 F9 T6 [( A4 uhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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。
. p/ L$ \* B$ G
2 K4 V$ X; I" P5 e5 c+ Ghttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

8 n% Q( A  O( W6 W* ?& h. ^: _, thttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
& e9 W. I9 o" U. f
国家地理的说法。

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。
3 c. G4 @* ]7 p1 ]2 W' d4 \/ a
: p9 I+ q* h9 ^1 ~* K3 n+ Lhttps://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”

https://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。

! N& h0 b( x- U, [https://csist.kejie.org.cn/a559.html

5 F) H+ F6 ?3 l+ _* H! w$ G* F. z) S- k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
/ E# q+ L, A  f& W. M* 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 ...

. Y5 V3 e8 s# j  A7 g) ^$ J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

2 ^9 S4 M1 d5 `7 V3 o4 T! V5 W

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。

1 ~$ d/ c2 D! g" E; X
" r( g: E* Z- b# Y% O% f8 @  {30 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)
6 V$ d4 S4 f5 ^3 B' j100        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
1 o8 O; m& Y! _# d5 A; n100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
& d+ X: B3 J" Z5 _0 B. V7 |3 B300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
; C3 G1 Z7 G9 N9 H5 I3 F. \300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
' V2 [; _1 n3 ^* ~7 {; a500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
9 V0 d: s- B/ n& W500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30


9 W8 N8 X9 }0 s& |
5 o) e9 I# Y: C) `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。
  H( O7 Q6 P9 T3 ]
. ?5 z3 V# X" y2 l. D天体        平均直径
月球        约 3,474 公里
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？ ...

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
* c  V3 @: j  E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
) z; ~$ S6 d( P- Z2 y' q$ p, l: ]; Z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 ...

; \1 S$ ?+ X/ f  Z  N8 k" {; S动能穿深后引爆
! J/ c. d1 a- ?5 r' f/ F
2 d: X& B& }6 O  v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。
# J, ~- O5 J1 W. d3 Q! \

1 _3 q7 X& C4 f' P% j& f6 B: I0 t

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
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） ...

; X3 H& k. ~5 R% u$ M. B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

+ {" A; w' y+ [/ u' G

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
8 A' T  _- V' H- {  h$ o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。
; P/ ]3 T) z( [& l
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。
3 I) K8 C7 c' G& e, t8 z
  Y1 z# G3 `! R0 l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。

- x8 O) |2 s0 T/ o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
# g6 ?: R7 D: u  P7 `6 c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？ ...

/ D1 i& K5 S0 \5 ]2 n  h. q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

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。