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。

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。
, |9 F" p) J* m! @7 ^
$ M- e$ L0 Z6 D5 O  `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。
' v0 ?0 k  j8 A7 E5 L7 X  E
; w9 Q8 I( J% j7 y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# @, L6 C2 x
0 O" `  b" j) A8 f8 ?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？

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

& I9 N( h/ f9 S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 N- g$ A% j# f' Q
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
4 g8 j: [' T9 Z7 u1 F& a/ B/ q
" B6 s" E& R& X- f# E美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
1 c& _) `# C5 L- ]$ k+ r/ P% o
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
# \. {* }8 F* x$ @晨大好。
" q. @/ f6 J& u) G
4 P6 }# `' B$ T& X) m+ Rhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

# [4 K% G4 P8 c& P( @, y; w; a" Zhttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
1 i. F; E0 `% ^. D5 _
- l& D: ~& f% ^$ O0 D4 }$ K0 a国家地理的说法。
( @: N  U" T- [4 j
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。

9 J0 h7 \: H! F  C. J/ ohttps://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

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”
4 l! @7 u2 p. b  r3 f0 G
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
9 r. A6 `: R% V9 W: a$ M+ k晨大好。
; O1 _# c0 q4 o$ ?- i+ ^4 }+ Q
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 ...

: {+ s% ?! a$ r( F: C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？

8 K2 P* Q! m0 V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。
* b% s1 P( O* S; Q, ^, H" @1 {

3 x  x0 ]8 v' k4 f7 s30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
! z; F( m% ^+ i
& g9 D$ v  ]  L2 m- `0 `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
100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
& i- l  o$ E0 W300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
4 u  e2 `: j1 F5 \: c300        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
4 H5 E8 _# m/ [' d1 {+ }( p3 P+ e, [8 b500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
0 \2 c" J9 K7 x8 H: s* J


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。
# x3 o: t! w5 U. g; p7 P
天体        平均直径
月球        约 3,474 公里
% }3 W4 O5 F9 M3 e4 T冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
! ?( [1 O: \, O& C6 @: m# I( F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？ ...

* ^# f& v. ^! E% U' c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
+ D: T6 H, [- |0 }. b" H8 Z7 a6 V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
2 s0 q) K( ~. z$ j2 ]3 B: R" q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 ...

' c! f  A$ t( I- T* Z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
  ^4 b+ P6 G, C% u

  w; N7 h! l8 q, m( 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。
: h; x2 }4 j2 @& s( F3 L

: i3 r, l0 M) h9 W" ]

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
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） ...

, l' h: ~4 B" w) V3 \5 r! X) S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 w0 P3 F0 N. K) o* B+ {5 ^3 X: H3 ?

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
9 p3 h% n/ m5 c0 V; T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。 ...

8 x  _: ~, z) L* N8 p2 y/ C( R
8 A, G2 e* F% w! j  H% k( h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。

5 a- a3 ?2 h9 n' b9 \4 k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。
" f8 `+ I# o! O, f5 Q) s5 M5 \
# F( ^8 o- ]/ {  A" e; W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？ ...

" z( U1 N4 p7 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

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
  X7 z/ _4 L. u% @# W- ~7 V动能穿深后引爆
8 U, y* h/ p* l/ `% @
1 M$ _$ X, E/ q+ @$ M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。