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。

# Y, _0 N9 B. X( V6 [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。
; T& j/ _; r0 q3 i) C- b. J0 j; b& N
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。

! v$ M& R6 M+ l2 r1 R5 d- E# w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。

0 E$ m, n2 J, x- }8 e: v2 v8 ]6 _换核弹头呢？
$ Q( N3 M% ~  X4 M" b# [: r
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。

4 B  m# |! J. y4 a那核弹怎么摧毁陨石呢？
9 n# b5 g1 B0 B0 z; h. N# Y9 N
+ R4 o  V( U+ [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
1 r' L6 E, \7 @5 @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

3 [' d' Y+ o3 ?& ?0 J5 j5 n% D0 h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。
4 S3 o2 ?: F' a5 {; A5 f5 J
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
* a) ]$ }8 d, Q. |& K8 C
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
; g8 T4 H5 f: d. G& 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
1 B. q% b/ E) l5 P+ V晨大好。
+ B. P+ u* r: |0 {& F/ j
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

国家地理的说法。
1 [$ H, o% X; O1 c7 [
0 V+ X% i$ O7 u# f" K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
5 E7 k; [8 n# d. U基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

" o( S6 [. n; \. Y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”
& y" i  l6 R/ Q9 U
8 i$ k: f/ p- c" }- Mhttps://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。

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
, Z1 i1 U; O$ O$ r  W" 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 ...

% d2 @* Y# A# E2 X" V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

" n; \0 t/ X: N/ L; t5 Q. ^

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？

5 P8 }" Q( [9 c+ M' H" i* b
6 d4 D2 D5 p' s' P! Q, S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。
4 ^. b% N; q' b) I) X
  g: x+ ]0 }7 z6 L, y+ {" m
# H4 H8 H3 ^) p) _( r* g30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
! C4 E% I$ G* l% s
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)
" q+ n& ~5 y/ O100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
8 B* U" ?$ R8 n) Z) A( a8 A100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
4 O* k1 \9 {$ j# C. }1 ^) N3 f300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
" s; P! l0 K8 B; O300        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
+ E5 M6 L' w8 p6 j500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30



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
月球        约 3,474 公里
0 Q& [+ E& C' S/ H7 m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？ ...

7 i0 b  J+ b* W( t+ n) @, p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
6 F* U% L: {- j( X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 ...

9 y9 Q) j- d* g5 D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
7 }# g1 b5 V4 O. `8 J% H" d- ~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 ...

6 Q8 _9 F% f: |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

! c4 f* n, F7 ]# z& B: F' R
4 P% O6 @/ y5 {9 H0 y4 R% t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。

( C! ?8 r  `( ?1 T; x/ \
) i( Y8 }1 l/ n6 P% R0 l6 B

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
/ w$ k4 q" t  B; y$ Y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） ...

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
& v5 w( r& B! L' D0 k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。 ...

9 {* U1 Z7 C- y7 e3 N+ b
; m7 Z6 R/ F2 }/ V3 ?# G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。

  z& L# j; j- s% O" Y" c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。
1 u7 T8 l: q6 P# M" v
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。

8 |2 @2 G( S1 R- o0 d9 U' I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？ ...

8 c+ G4 ~) D% i6 I# i" d9 q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
9 {4 ?% a; F3 X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
* M, W. l5 X$ M' [1 N7 c1 l" F
1 B; `; G) U; R; G; t5 k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。