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。

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。
5 j/ c* a6 D0 [. n7 P
- g0 }$ a  c. V2 T/ k4 _/ ~9 K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。
- F/ N6 C# T3 F. _5 y% V8 e8 \) L
2 V7 I% L9 O4 }' K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。
: t# K8 @8 o* x
那核弹怎么摧毁陨石呢？
2 h4 x  P) ~8 e7 h
- X0 x8 g% n% D9 H( p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

0 h) D. N; O6 r. x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。

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

/ A0 N( W! K# o$ C美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

$ D9 l, l1 c4 q1 L/ M3 ^) [3 Q3 R- W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
( q' g+ ?& n5 p; w晨大好。

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

; D& i$ b( e7 a1 G* E$ ^7 Dhttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
8 Q1 r: t+ Z9 K, _( \  x; n
4 c7 C; d" c& W! f. _  Q国家地理的说法。
+ H2 P) _8 W/ t. B. d7 Q
+ n2 T' b, n! d/ n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。

% r' ^. V0 N9 i: |6 }* Ehttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
' m3 {# P! o8 ^2 T" [# 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

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”

7 p" X3 ?" F- f( s0 {! chttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
4 g# D3 o* E8 ~6 q晨大好。
/ d( T# W$ j) G3 o
: ?7 b, d  {( N% x' Fhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

8 v9 z+ {0 }0 X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 ...

+ A0 W. [, p# ]; z5 B$ M8 ?& w! F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？

  q- R$ m+ A7 K
% n& }- i: u0 [* c1 D( _! n" C% l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 z, k2 ~! q! r0 B- B  A* w
9 E$ X7 w  Y8 }4 O
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

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)
* X) L/ D! E/ y: w( ~! u- ~100        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
, C2 |" d( E, z% B6 {7 ^. I  Z100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
( M: Q# Y8 `  H# K8 r/ h300        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
6 N2 f' E8 X  k  L8 }8 N' S" K# F- x500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
" k1 d% F6 E. g2 G' {2 |& j9 O500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
& t: N* d! D* j1 u7 n

* V2 k$ |4 Z, m+ k% p: [  d* J/ \
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。
/ J' f2 n6 F" E
- W8 W; _1 f2 ]) N# M% v8 C5 `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？ ...

( {/ p3 e% s" ]- P# x* f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 ...

0 c" a1 U3 e# j9 a9 T1 G1 E: `" s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
. j8 ?: p! A* g! N3 h' ~5 i+ 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 ...

动能穿深后引爆
! l0 _0 T  }7 L; 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


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。

7 \! b) d0 a& s& u
- G8 q( h  A) N/ n

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
  y: j; [8 P5 s7 u  s动能穿深后引爆
# i% J1 c* W# m) ~3 T  i3 o' D8 S
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） ...

" {! J. g; y: I$ P$ \, [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

' d8 ~# F) H1 J7 p" g; q

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 [* S  C7 i: P) |
6 |; Z/ B. c5 h8 r# U4 m% 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。

( W1 {5 R" P9 @5 L" Y  ~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。

, W9 ~" V! F1 R: ]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。

. C$ s) `$ P# B0 T6 c" D: }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
7 G. ~& R, |4 Z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 ...

5 b. o- Y. l8 n9 P% }3 ~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

$ ^9 d$ B7 y' R& O* ~* 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） ...

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。