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。

4 p- @9 O7 Z; w6 D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。

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。

9 d$ ], a! K  P. y  {; e% \9 P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。

那核弹怎么摧毁陨石呢？
# ]4 ]' P* L7 V& z, Z% u
( V6 J7 K3 b$ O+ E! A4 ?% v. n' a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
* {" _* r% R4 N" }: W3 @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

7 P) i) N6 Y0 R9 |& b0 K& ]2 [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。
3 g: ~' l  j. l; f( e
- q- F4 c, ]% J2 @https://csist.kejie.org.cn/a559.html

$ D/ G9 I5 U) }+ M9 x美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
8 c0 h4 c8 N* Z
$ F/ a2 W( f' Y5 P3 t- C+ H) a; Z% Y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
1 G& f3 ~$ {8 L' W9 q晨大好。

9 O+ I  j: z3 t0 ghttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
3 N* H1 I/ b. X! X0 M! E( t0 Y  p: k7 f
, \  P' {' E% S$ R+ ~0 ]+ I1 M) I国家地理的说法。
6 v$ S" Y: i% i" h
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。

8 H0 o4 ~# B4 Y3 jhttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
! b- s, d0 x( p( i9 |) _5 K& v7 t8 k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”
2 i2 D& v& D* r# [  M4 G9 Z
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
5 i* ?% M3 ~% a3 _1 D: d晨大好。

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

9 ?, n, a8 F$ F4 a4 H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
4 Y* ^, [( X7 S, [- p% `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 ...

9 o! y0 g) g3 \- z* v4 V- n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
+ J# A9 v, l/ ]6 v1 M还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

! _* w0 \5 R2 i& L6 ~9 U" f2 p* ?0 O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。

, ~+ y9 F# V7 b1 J/ M4 E
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)
- c2 v* E# h, b! P8 u  W" x% c: 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
# q) R- I! X4 _* _# E1 X2 K5 n100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
& W2 L/ E# W. P7 i3 C8 z300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
$ s* e9 }* C; J8 ^300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
0 o3 _+ d/ D$ y: b0 r' l5 j, v4 J7 s500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
. q/ X# J# m2 N% V/ \* G500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
# S* s) m3 ~( y; ^) d2 m& C% Q  R500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

! m/ `2 y& U2 P/ f

) |6 W9 N! z2 q) Y: f1 V* D/ t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。
5 J. U6 c9 N: P$ {' h4 t
天体        平均直径
2 @8 Q1 s4 C3 }& u; O! X" p5 O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
2 F' g0 z9 Y: T1 D9 ?0 \- B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 ...

* ?4 P+ j: @, @* P& R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
% V  D0 Z: H/ U# J4 A4 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

  F. P$ {3 @9 c" ~, B* 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）组成
9 `3 D& N# [. ?$ F
% L0 n6 Z3 |9 q5 V7 V( l$ Q
3 \) _& m5 i/ L1 X* r2 t; c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。

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆

# u9 Z& z4 ^  x! W# F# I: h' 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） ...

  y9 ?+ v( X* S# F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

8 A) M0 Y) N( h$ M' W3 L9 n; x$ h. x5 ]2 z

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
/ h  ], e1 v- k3 g9 b2 s/ f/ K  Z& ~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。 ...

- D- {9 R* r/ N. a* h  y- [- {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。
, G0 Z  Y" j3 l# r6 d7 J1 `
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。

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。

9 T' d  {7 i4 X8 K4 P) {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
8 {- q4 B. J& E: D2 o0 ^; N8 p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 ...

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
) V2 u8 |4 u+ I) 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） ...

/ @1 ~+ ~, X( V* ^8 u! v$ j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。