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。

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。

9 [/ s7 j* D9 p1 j, e( T* ~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。
  A# i! [4 ?8 x0 f
换核弹头呢？
9 j7 l# Q# U3 z& W. r0 T
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) s" L1 a7 N; Q! F3 o' H
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 `. O7 Q" z! S8 O* s, K5 J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

4 e0 u: y$ b- Q1 N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。

9 ^+ N& I. h* {( Ahttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
0 l7 B. o; d% p, N6 J5 E
* L0 U( F+ d, P5 z& ?' J5 J美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
: s  ~5 p& e3 M4 v
+ w7 [4 d1 i9 i5 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
; z+ U$ \; d! q晨大好。
+ w' Y4 K6 f( f; \$ B! H( |
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

7 O* b2 {+ E4 T7 Z  _9 N( l国家地理的说法。
9 r$ q2 U) I9 `1 J8 R  Z" m
) |8 E* G/ P& |, @# ]' @- d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。
6 @6 Y  `6 ]7 P, I6 W
' i" B% ~$ E$ C7 m6 phttps://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”
( t% |; o& E' J1 C  g, J
# V3 i' ]1 \/ W+ s( h2 Thttps://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。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html

# X7 K' Q' z0 C3 T6 ^4 o5 [3 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？

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-13 23:10
  r9 |" f  R7 ~% J+ }% 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 ...

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？

. N$ h1 c2 y% d( H; @
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。
, D7 o7 y. Q* I7 W- X5 k

" e& ~0 @" b: q0 [30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
( ^$ c1 D3 j' c0 I3 J
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)
) ~7 \: N& p" R! s  U100        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
9 ^) e6 Y8 C# v  n" k/ n( U; j100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
! d6 Y% `$ |" h+ M0 T" Q300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
& g. R2 v6 I- ]" z  T2 l- u6 u300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
2 ?6 {* a, T4 u) |" s, c500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
8 q# l2 m  N: N500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

, G8 c. `9 T* `3 B, G1 g

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。
7 Q" a. Y% c0 {( `+ m: W, q
天体        平均直径
% f5 P2 X; k; R- V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
9 E. W2 A1 b- n) o8 M) e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？ ...

( O) I! a1 ~* T1 d- K9 m' }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
6 H  v; G* 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 ...

) y6 o3 ~2 c, q' H! }& q" I0 T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

, q! t, x1 l. [& e2 t6 ]
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。
1 j6 |0 u& p" U/ M3 D0 Z

& b, n2 O7 n2 l- ?% G: O

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
. ^" g; ^) U, Q动能穿深后引爆

4 W( h; R# u0 ?0 R0 G# [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） ...

7 ~( n( ~0 l6 R( v& l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

' o: d. R4 X; L* l( C" K

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
& S3 U+ Y, r- g9 m* E+ i$ v" q2 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。 ...

* O+ H6 w5 f+ x2 ]3 U0 ~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。

4 u) Q7 Q% M+ L6 ]! J. A' G* m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。
. O" l; \2 `+ J  l. N5 Q
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。
: U) U8 m8 R# s" h
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？ ...

4 T0 K0 J$ b* N8 n5 l1 S& a1 w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
2 m. ^6 Z! _$ G3 S+ S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
6 J1 b2 Z' i" O, P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） ...

2 S3 G; }! A4 M- G4 e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。