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。

* j6 W, i+ R2 G1 z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。
: Q% F: V# j- @2 D. v
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。

0 ~! ?/ Z2 g7 [' c4 P) A0 ?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。
# P1 b3 u# v6 R+ _% q  m
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。

6 J$ l1 K( q* v& c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

/ ^1 c* g. i  ?( p* z- s" I6 c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。
* m6 c. x8 k; X5 m. y3 h$ a, d
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
4 j5 l* x7 n# W$ ?
0 m; ^1 _, N; @9 f2 @3 `美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

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
! n8 `+ \; _6 N# d晨大好。

; ?! Z2 j8 K) e5 Lhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

! G' x; w0 c, D, X0 [国家地理的说法。
( a+ F6 b+ ?# X1 g" E' m2 D
3 A8 Y9 G3 G' |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。
, F7 b- ]$ f1 M, u4 Y7 Q. v: z
https://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

  T5 J- k! ^" l, m, U5 f7 X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”
) A6 K; X" Q, W4 p; @
3 O! O5 e9 e& `# u, h" _https://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。
0 k# l" a) E; l* n8 c1 n1 ^
1 k+ Q( j6 s+ R& q, F2 c) ~https://csist.kejie.org.cn/a559.html

) K1 H; B4 ~/ W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
* L* y- P9 E0 u0 u3 j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？

7 F8 N& ?* `) M4 I- S. N' I9 E0 u
- a. d7 ^8 j% O# C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- t8 j& m+ E& b% G$ X7 }! u& p- k
9 B/ M3 U5 X% d1 V5 c& }1 D. _
' n% [: K$ R' Q30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
$ k: L" B2 \+ G7 h4 w& G# Z
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)
3 j/ }! ^$ |& _" v) _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
# m2 C  \3 v# a  m3 [3 v3 C/ B100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
2 A% Q% E& g( U- P, }300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
# l8 E  o  ^) Q8 w- ]300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
% O, [' Z2 x1 g1 s500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
; ^% ^3 r. f0 O: L500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
) \( k4 w1 B+ h7 T8 u8 c500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

  U: T" [" R0 y$ R" F% n6 c
9 j. ?& {! e1 D9 g9 k
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。

  N* v& P3 m* Z9 f" a  {天体        平均直径
( @  L4 _6 G3 o, r" u' w月球        约 3,474 公里
2 ]7 T, h3 R0 ~冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
$ Y1 j  U7 u' U7 n! O% w$ v( y/ j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？ ...

, R5 M9 B( B, [. e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 ...

! s/ K% B# f$ t# A& c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 ...

  v$ x; D& ~. Z1 W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
% G2 ~) ~4 F! I. g$ \

2 B  E9 J5 P. l# i5 l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
$ d& \; [. A5 _1 W
3 H/ F% z9 _7 j) c, t: C' 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） ...

% ]+ X4 p# F! q/ a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

( I& o- r  o$ Z5 L

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。 ...

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 t* E: e% d! I1 x: E5 \/ \3 t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。
% O1 i" V3 d* r- f( B8 x
% F  \8 @' u4 j/ }) ~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
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
7 o/ T" F+ l7 Z: i  [) _5 T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 ...

3 E* r0 w  f% n1 I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

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） ...

+ S  P; B/ U; I8 Z4 c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。