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。

0 k  D* n% s9 w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。
/ `- K' [0 L, A! 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。

( J+ w3 H! u3 b7 _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。

8 a0 L: h6 {: S3 g' H# u3 h! Y换核弹头呢？
2 U8 S' P0 ~, c" m: y
( I2 `# y# U1 E" _& j7 d. i" d. m$ b; G0 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。
$ T' O8 E9 H  H4 \
那核弹怎么摧毁陨石呢？
, ?5 W/ e; l7 U9 ?7 K
# y2 W! P/ {- Y+ Z* 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
( N% ?7 @0 t2 @: T8 f  m" }( C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

* J1 {# m4 z- w: ]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
/ D. z8 s0 l7 u2 j
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

, X  z% b  Q1 w" 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
$ i9 B* J, O. ~9 D# H* \! t; ^晨大好。
5 E0 a% P% R" i2 u& \
/ g9 V, _/ b; O. _( Fhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

4 b; _- R9 Q, h% q4 {https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

国家地理的说法。

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。

https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
/ g' o% c# k" g- w/ U* L; o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”
9 S( j( O( M4 A9 v4 n7 @# [+ @
1 ^' v: k) M1 c, d& Vhttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
$ A3 v2 i) r" r晨大好。

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

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 ...

+ Z% U6 W" M, d1 p* \3 `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

+ u( z1 Q! E( L+ k7 B+ t9 s

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？

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。

- e* Z+ ]! f% n1 {
6 J8 T, I1 V2 c+ e* B" _; a0 [$ ]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)
100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
7 Q: \1 n) H7 v) i100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
+ P) k8 v: Z8 ?8 D9 ~& }100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
9 }: G0 s+ L, p1 B300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
! N. x/ u1 G) f5 R/ {300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
7 F( A. x9 B+ j& X- N  B500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
7 h4 h% f0 i+ Q+ S" p% O9 t, r500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
" ?- Q9 g' i- W% o7 A9 V7 C" J
/ |; v9 q7 v( p9 ?/ m
; Z% o1 \! j, m. J9 O
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。
4 |8 v0 K4 q# m' e& a
5 g2 x1 ]3 h& l6 }$ k0 f天体        平均直径
% A7 i( i: W/ s1 l1 L月球        约 3,474 公里
! P% ]9 b1 e5 D3 }冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
: P  o4 k( r+ j& [3 [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？ ...

) Q2 m6 u  }8 F( w# `5 ]! j! g4 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
) s4 y; |. y+ I" h5 J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
% S- S: v6 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 ...

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
* L8 o' b) m" n! g1 u! m
2 O! H6 K1 V) C* S% r  F
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。
! V, x% G2 ]- C; H' R" L; \2 ]

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
$ }! `$ M6 L5 L& @动能穿深后引爆
* @$ |5 _) G5 L
& G3 `( y3 m+ w5 ?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） ...

) Q7 G6 b, y+ i, v+ k( Z: V0 Z  ~: S0 r& g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
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。 ...

+ x  O( z' O: m& Z) a" Q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。

. f4 a8 G, M8 u6 G  ]+ |# L# }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。
+ y- q$ Y. K: a' t  @( d
# f0 K, m. a' a5 {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。
* J2 U1 w. i8 @& C4 p# n& g
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？ ...

, K( Z0 B$ D/ l2 {1 z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
& A% j% R& c# a. E. B2 ?; R- E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 ...

0 u! ?% ^! G$ k: k( `& V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
5 V$ K. |5 B  d2 A
# j5 X; `) m! j3 q3 C, @9 w8 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） ...

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。