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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! K8 ~+ B! W/ [2 N& {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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9 q: s% i/ h# S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。

5 O4 z9 g- O" C1 }- B  o8 V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。

$ j& T% q/ j$ x! \8 _7 y) W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？
) F% Y- U; Y3 k
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。
* a  t$ |1 k* c8 n/ \: o  l
% L: _7 O# W% e, \那核弹怎么摧毁陨石呢？
5 s1 H2 Z8 P5 z
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
6 J, |" F9 D; ~" W0 P  {2 V1 S  B8 A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。
( i4 J' u% R! z8 d
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。

) g* N  {7 d5 z; `- 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
' ?. u2 X2 M2 Q# G8 s0 w晨大好。
8 [- i4 G/ K" P
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

1 F0 p2 x, ?$ w& r3 F9 j国家地理的说法。
) _1 G: r- K% i* A
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。
( A* s# I# [! ]& Y3 c3 C. U4 ~
1 W7 X. s, d- 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

1 U' _5 X3 t( z' ?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”
% i7 K* C, w8 K2 ]! Z. v" B4 }% {1 V
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
' [+ N* M( J" s( W; k3 k4 ]晨大好。
3 u: c8 C, A4 _) w  ]/ E  N
& v0 _8 H* C- H. n/ [3 \/ @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
4 I' K4 H, j1 q; O: l: h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 ...

6 ]. u8 j: r9 }7 b8 f4 q0 }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 o/ k$ ]; v" D1 ~# D6 g% s0 U% E还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

: o/ h6 C- G3 {. q9 w6 W4 ^
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。
+ H1 G% Z  C1 \; o! Y) E
) z- a" n5 M. Q1 Q/ N
! j( d- [  F# H7 Y7 W30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

8 i: j3 l4 ~( l1 I: V+ @1 M1 L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
5 O3 T  Z/ D( z100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
7 Q1 o/ x. X. g$ [6 x$ ?300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
+ B$ N. X4 n8 M$ v! N8 V300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
7 w; D! O& j9 {6 [' ^% ]/ {. K500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
2 S+ w% d" O& i6 m/ Z
1 A% z  @, W. [% J' C% `

% i4 v+ M4 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。

8 Z8 x2 q; J. ?$ r2 P! ]' U+ \* |天体        平均直径
8 h0 t$ y  o. Q5 b# \月球        约 3,474 公里
6 k- p! X: o5 B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？ ...

" V* u; n5 G2 D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 h; t+ ~& \( W1 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 ...

( e, P+ S# n$ V  ]+ |6 I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
  i" |/ U" ?" k, W0 _5 o+ S/ X- x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 ...

6 \1 s% T. ]2 e动能穿深后引爆
6 ?* U! r  ?) H  Y" n
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

$ D$ x# r6 ^/ {0 y* p: I
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。
! e$ L$ s& ?/ p6 Q! q; \3 t, W: s
5 T! d$ Z' Y" x

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
7 ]& @$ j' Z# v# [) i7 _; X3 Q动能穿深后引爆
6 l0 C% B) P+ ?4 @2 Y
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） ...

* W% C4 Q& F9 g" S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。 ...

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。

  d4 \# p& w- p4 S8 G: M: I0 i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。
' j* @3 ?( H7 v' i9 |! a
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？ ...

2 g# v- e. B/ x+ F6 E5 x7 i" }  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 ...

. n( Z; }* M" D0 }: H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
& d1 D' D8 ?  t! [1 y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） ...

; S4 [+ S# S  u! p$ x& T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。