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。
8 \; E- Y! T/ R  D4 X8 V
' Z. [, v$ y" J$ |  [' O6 j, H) E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 r; q' r' I8 O: M$ h& C
  u! a* h! r( h* X8 M* F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。
* \( e) X, X1 ]0 G3 U+ N
5 L+ Z# l' {4 V% D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。

8 e% G% x& ~$ k6 E& L5 `/ ]) d/ O那核弹怎么摧毁陨石呢？

( ~; _, D2 D& m. V, E3 O6 q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。
$ J9 F' C; V" p. H$ R6 p! l+ s
) @" G" ~4 d; L) G( a% @! nhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

; D2 p" i6 ]& [! z4 C3 w美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
& j& L. r" g9 O# r) }# A  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
5 O9 K& C# a% Y* a4 I( W晨大好。

/ s+ h4 f6 M+ Y: Yhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

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。

$ {. F# t" q8 x  ]/ j1 F* Mhttps://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。
9 `4 w; f. T7 D
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

4 k/ r( L0 V! t) _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 ...

' }' ~! {+ N: F/ \% g' ]4 x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？

9 H/ T- [7 O2 F* n" G/ L% y
6 ?3 C& H# ]( c, A+ n8 A7 U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。
5 v! ^1 k2 k* ?& w5 c
, @5 P, Z9 D: c7 @% {( H( G6 t: m% B
. b' w- M$ f) g* Y& I% p30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
$ g! U$ y# P3 w- e0 k: v
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)
; z7 P& \. s/ @/ J3 F$ @100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
/ e" v. a4 e3 c$ Y7 I9 G+ p% X100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
2 T2 C$ m: T8 R4 k  W9 M0 d100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
, Z4 ~% X6 {0 h1 o7 f1 ]300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
. I$ \1 _8 f) y: ^, W9 G300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
2 b  i( n" K  ~0 ?4 e: p+ F500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
9 A1 @8 C' [+ i" t0 ?( n- B500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30


+ c% a( B1 O+ b4 O* c6 ?
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。
! e/ s, `) N7 j. 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
/ A; V: i% V. E2 \6 k- S) i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？ ...

3 ?8 W. t; R+ \4 ^4 y2 N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 ...

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
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

* p; v  n9 e% b8 |6 W/ t- f- r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
2 F" |1 ~" R9 Y. D& a
2 F6 R9 j, y0 V5 z! u5 t& o8 @' g% R' D
. [! Q' \. Y6 n, `' Z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。
2 A) O5 k1 k$ R, |1 s

9 r9 K3 t+ i/ s2 w8 V7 c8 C  w1 H

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
- D) n  h" g/ ?7 Y3 x
+ l7 K) I' S! J- _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

5 O; M1 }0 F& z- k4 h! t

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。 ...

1 ^9 J. h) T6 [, o2 }; G
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 I% E! p) ?: s. 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。
- D4 K, ~* k  e. x3 U$ d; N5 t0 a2 i
0 j/ x% i6 {! A5 z4 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。
5 [+ h6 B1 C3 C
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
: w7 x4 o6 l3 d1 f: @8 F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？ ...

* b0 K. E  u* h. N& A5 Z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
7 A8 l) \( P! h: 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。