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。
- N$ E+ V  I3 X7 }
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。

* p2 ?3 z* l7 g* U% n8 b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。

/ v( z2 q! w4 o9 j3 m, p, }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 ^5 R! Y. {! F- s+ @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。

( S, C- T: u) L$ z/ Y% h换核弹头呢？

/ b. R5 H+ f% P3 M: E* M9 U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。
. h5 l- \8 ]; h3 N6 A! }
6 b( m) o$ [1 y) {7 N! P4 S* U! R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
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。
( c+ L8 l2 G* d0 C5 H
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
6 u; n* X2 l  x1 C5 R
) T" U% g! p4 b( m* k% F+ 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
6 ~  @) X! [0 \7 B* l+ a* Z* U4 k晨大好。

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

/ f% e' p, L, ?$ ^8 S: Y' _https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

国家地理的说法。
! ~- U; D- t4 ^/ C7 s5 A
+ \* E  @( ]( f- s0 p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。
4 \: L0 M2 i- S- b0 y
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
7 t% ]# B& K3 @' R, {$ _. L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 b0 E2 n( q& o5 H9 e9 Fhttps://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。
* ?& u/ J; L0 x* b
; e  f2 m. B. I7 Q" n8 Nhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

8 {6 Z; x( G0 ]" E1 O5 Z4 U- T: Q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 ...

* n4 Q: E" \+ `" k  O' q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
8 v( ~+ ]2 |- k" c# Q$ v6 `: k6 d还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

* h3 T1 n1 I' G) ~& v  D7 e0 F  W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。
! T+ P: o4 S) [/ l8 U6 V

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)
* F* k% L0 o" u. W) T100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
; c( b& U, s( h3 Z9 l100        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
4 n" g- ]& n6 Z- ]( Y, O7 ~1 G: r+ b2 @) u300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
* E  L/ g* D' J. R  l4 `- v500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
$ Y& M6 I, r$ j3 e  V7 n% l* ~( A500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
' t6 K% B; F# x9 h* R

9 J5 M. W$ b0 L& e7 d
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
- h) C  w# b) @, Z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？ ...

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
  @: N. [8 j8 o$ u" W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 ...

- n0 F* c8 A  o" `8 P1 d& M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
0 w8 w! {' U" [0 ^1 F9 |" D
( b- n4 X  |& P! D8 ^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

' y. F8 |: j( b7 g. Y
4 B2 j/ f8 F/ P4 Z* W: m( Y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 i6 _7 r6 s/ X6 C
/ f/ F! ~- v! J! x( \- L

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
1 h* k7 l7 o; f1 e1 z: W# m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） ...

* E* Q) C5 U  D7 {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
. P0 `! v$ ~  t% ^" [) I3 q( d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。 ...

- ^3 T9 b7 X6 J3 r3 H
; {7 e' C7 R& j0 K! p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。

# |! o5 y' X( f7 A/ k4 i1 W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。
' p2 h: T; y8 X: V; w
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。

7 `& b' W( k9 z7 {5 t5 W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？ ...

& X1 M8 h8 h* V9 @2 h3 j% k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 ...

: |! v0 ~/ q; o9 ?& \2 m" Q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
) x/ C7 h% n' W' v$ B" X5 f; _+ C( c3 W
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。