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。

! m0 G! R/ _5 y2 e; m; k: u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。

9 D% q+ S( P0 m4 J. C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。
8 I& M) W- W& L# W
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。
' Q9 F  t, f0 [$ N4 b
9 Z$ g5 T, I; Y2 _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。
+ C2 [# r, Z) |& y  {9 d
/ B9 h9 c# U, U- m换核弹头呢？
* w9 ^0 O; d4 S; J
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 ^  J% O! O* g6 p
那核弹怎么摧毁陨石呢？
& e% ]) d0 @; _3 J
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
" G, O) d! A* a' Y4 U8 W, 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

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。
  M4 }- q) x- ]: M1 _1 g0 J
3 `3 P5 K# \: T  G) r& ahttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
# B$ |5 m" d; R
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
) w0 i8 p6 [- i1 l6 f
% C9 I! D; t: j. m' p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
! y! L" a+ V4 N+ p8 g3 ^. Q晨大好。
& l. n7 c: X+ |5 M
' y2 C& }5 Q5 n2 [- j# L  {8 C+ jhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

$ e) V0 I* e" z; N, U6 bhttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

! \& i2 N% E/ a9 x- E$ T国家地理的说法。

6 Z# ^7 r! H1 a2 N9 W' |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。
: J2 v# ~# c" S0 \/ R0 u4 g
8 Q- O# Z3 O; {( n* Y3 m( ^https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
' u3 n& v! w# J+ E/ k8 W5 W+ v基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

, @& A' W+ u! t% H, [# ?  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”
6 Y9 y3 @! D2 h$ m4 [) B3 h
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
  D/ z0 u/ D, H晨大好。

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

. r1 q" D! E- \, S  v" v" n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
: T/ p! ~! M1 ^8 C0 {) x2 K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 ...

* z/ j. }2 o/ G! ?# Y/ O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

( Q0 ?8 t/ `2 Z

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
9 m, P7 g( R" y; A- 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？

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。


30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
8 m/ A/ `8 W2 Q; j6 B
5 t, d9 D  ]0 F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 M" b/ z8 ]  L100        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
" Q) u/ {- q+ q% m; o8 [. Z" E100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
8 K: C9 e: o% n) A  d$ w3 d5 @300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
# Y7 N7 W) P$ V: j) U500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

/ d+ I4 W4 D0 D7 J6 ^* u
. H3 ^# Z$ P7 F6 n
0 T5 B" f: }+ B4 d. @" p1 ]: }: ?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。
9 @  A! X5 {" c
5 C' D! v) Y! i- P$ R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？ ...

' J0 s  p9 C- X  s9 u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
' D+ R4 i& @3 }0 b& z/ 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 ...

; K6 O* w- u' K2 d4 b4 M: |' `动能穿深后引爆
4 Y' b6 w' x6 t: c
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

5 Z3 l0 A) s: |7 e8 |( f0 ^
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。
( M+ g$ `2 L" K" U- _
6 o7 V( I3 S2 t  \! Q9 q( I3 i
4 y( y, Z/ ~! g5 u. C2 ~5 V

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆

2 T  E. t7 K9 X, W. ?/ W, [1 I+ e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） ...

' Y- r' g( S* f8 A; l" J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
$ e; Y( l, c3 }9 s5 u6 ]. n2 u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。 ...

# j! B) n1 x' l: e. R  o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。
# \# J. F% k/ c/ D9 x# \2 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。
/ [/ w0 I% F6 L. T
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
0 d1 Y* w3 g8 P& u% _- ~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
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 ...

" R* T$ a4 }/ q; ]4 B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

( |; H$ f: ]1 q+ _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。