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。
) @& J; y8 {% y$ j* X/ w1 l' n( Q
* q& v6 o# a, e- a+ g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。
% M! ]6 G2 a0 w* }+ K8 Z$ R
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。
0 l8 S6 J) A) y: T* V' L% u
1 N5 G. D% r* L% D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。
. M+ C) g& e4 V8 B5 c9 c
换核弹头呢？
; j7 W0 N: [* g$ k
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。

" g! h4 g7 R( O' A- u! @那核弹怎么摧毁陨石呢？
6 l  a" I5 x+ J( H% E; y
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。

& z0 S$ z9 h' W- {https://csist.kejie.org.cn/a559.html
4 h+ l+ s' o( s& e, B$ c
$ ]' e1 Z$ g# L! U美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
( u9 X: I# e# b" y' ?& l2 C( N
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
晨大好。
& D* P' v9 q2 y( C' q6 a
3 W4 a) V, W% m7 O5 U* U" [/ t- I& zhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
3 W0 @/ t3 l5 L! {8 {  z
国家地理的说法。

  q7 O& y! H8 K# \  P4 _4 }7 ]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
9 F) M; i$ H6 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

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”
: f2 ?/ D) ~. c
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
* r$ @  m; G" T6 B' K( |) V晨大好。
) s$ V3 H+ B( D6 |- s. R7 y! o
. T" \( X0 A% s  khttps://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 ...

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

) C6 i: @% x9 T, a

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。
- m- H) i( |. f: o; h8 }

30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
. J' ~+ E$ l! d8 x4 t3 H
. z$ N9 z$ n6 J# z9 Z6 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)
100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
9 d9 `9 ?! w  t8 D100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
' _. |$ Z4 r9 q% Y2 z" |( I9 \300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
! F+ N$ d, n9 ]6 k300        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
& D9 o2 V% T/ i+ U% U5 Z: h. _500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
; r" B! i9 I7 D500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

. n7 w* m! s- ^" o0 M8 P9 n' O9 ]2 P

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
+ z  ^1 x4 F* f* B! z月球        约 3,474 公里
: x: Q/ N  q4 E' o3 f2 x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？ ...

: ~# Y" I! q+ N0 Z, K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 ...

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 ...

; H8 T+ L6 F1 H7 {- c' X; V动能穿深后引爆

! {% s# |* V- M& j( @+ }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


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。

6 K( i' {5 o" {8 ~( V' C7 F! _3 f
9 n2 L) q# U" _$ `+ M+ _0 D. q* N

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
7 U" T& d& v/ r, g: f动能穿深后引爆

( {. K0 D$ _" z& R* J0 s  Z4 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） ...

4 H3 ?; u- `' K! B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。 ...

' n& a4 R# k( C9 I6 v& a8 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。

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。
; k( D+ K. P; \
6 S: R* z$ l- Z# @5 Y3 D7 s" N; 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？ ...

. w, z1 J! h$ U! \" ^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
( R% R% F) Z; k% Y/ _- u* U3 }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
( a4 U, A% Q8 W6 H4 I动能穿深后引爆
7 U; m' `% `; }
5 T2 B) u) P' A/ ~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。