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。
2 u& a# K* K- c/ 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。

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。

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。
9 [6 s" `( Z, D( y: I) M0 a8 a  Q
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 C8 R9 E1 H, R7 p, u5 V  c; g
# n% P: J( ?: v- }2 x# g2 ?换核弹头呢？

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。

那核弹怎么摧毁陨石呢？
/ z; D" W6 \& ?  M" F! ~
) Y: X3 Z& |  ~5 S, y$ n' v7 ]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 e5 V7 t% F$ E  y) o) u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。
# x7 V6 M; b; U' G* Y1 }4 H
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

/ G6 M- L; Y+ s% i% W美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

: t: C7 c  `+ x! Z! T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。
; f% Q0 ~# I1 o1 _. f) D4 d" O% A3 q% ?
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
8 [5 O! Z4 c7 H+ p, Q/ H9 X
- A( T% n/ H8 X0 z1 y" F/ h2 f+ M5 q国家地理的说法。

: \! N* u2 k" e7 `6 M6 e9 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。
( i! L3 ^; E; B: j1 D
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

! E! |8 R7 t9 a% G+ x* G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”
* v; @; G2 o) M4 M$ @, p6 m
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
6 T' ]  M3 k% T- l# t& C晨大好。
0 I9 T. Y! x2 J+ G
/ u7 a; }% Y* j6 {7 `7 b$ Y2 `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
2 Q6 Y: H! D! w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 ...

7 v; q3 a- _# F7 v4 I( ?/ R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
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。

3 W! P6 N4 _6 ]8 S4 |+ S5 }
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

/ ~5 L) o9 z" ?' x/ y3 u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)
1 O, V- B* L" e  A100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
* `8 l- Y! I- o' Y# O0 n. N100        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
* B; `2 h& F, G300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
* p& J. q( m) r500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
& {0 l. e( [2 U500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
* g5 s) x- t# G' {
4 o/ Q. B% W; p* v3 F/ T2 g  |  A( k
- A! w& v+ e  G% @# u+ C
# h7 s$ l1 i0 ?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。

天体        平均直径
月球        约 3,474 公里
7 y8 O2 ]" G! e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？ ...

7 t! G8 S: T3 F) n! }& N2 _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
: e" v( a; `+ v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 ...

# l! y+ q4 p: C3 Y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
1 _6 Z1 ~) a2 L0 u9 ~: w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 ...

2 j. U" u2 `5 A% e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）组成
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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。
5 R! D) l7 E/ G& n, ~6 i5 B0 O0 X9 x
8 i  p& z. ?8 h. d

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
' e! {; T+ E) e动能穿深后引爆
( R* v6 F4 P6 l
! Y: r( W* u+ z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） ...

, z5 ^+ Z. T$ Z/ n! M7 V5 `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

8 L& O: ?7 {' ^1 z" i

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
5 _1 w+ _  v8 F8 m" @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。 ...

  l0 y- p( N' }& C8 a0 R
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- T/ }( U4 M8 S; P- S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。
& C' o/ e. b, Y7 E) ?' s+ h
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
- L4 b4 x. ?! K% W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
, @0 m' |9 w1 ]) [. D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 ...

7 j. V3 w, [6 d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
9 L/ C+ D' j( `) f7 i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。