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。
! Q$ K1 C( w" s
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。
0 f- R2 q- }7 M7 G
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。
1 G  [5 L( I# Q0 R/ t2 x* F5 q
7 k" q+ ^& H$ o- `$ U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。
7 ]6 R# W0 k( ^( \! a8 U4 v
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。
; e+ A) |: [) {
换核弹头呢？
  Q! o" |4 {( P7 d; u
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？

! ^" @9 q: r4 b# ~8 X9 o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

9 N. }- s5 o! I5 t; X- M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。
0 {" f+ f1 V6 w- w+ m, K3 h% ]
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
% z3 b+ b1 Z) `' L% x+ E: ^. x
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
, {0 K+ E4 d# [! F& 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
' O# }) |% [' ^* {晨大好。

& t& }; x3 F% p- Khttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

$ W- S# x- q6 Q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。
/ @- A5 L- Z4 t9 m% ~6 G
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
  M( ~: r8 V& h- d2 r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”
2 r, f8 R9 N3 T8 {  M
" \1 {: H0 I+ b/ fhttps://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

7 e& _$ E  Y6 i3 _3 f! R6 u/ z# \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
1 H$ g! W1 P# ?9 l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 ...

8 [& s: o3 A5 I1 T5 w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

( g& \. r$ A& Q4 H- N- _* y( a

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
/ D! J5 y! c' r! i1 H( @: h  B  i还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

: Y7 c: Q2 J- o* r- Z- C  E! o$ m2 A
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& ]/ Y5 G% s4 A! J; K  @2 b
% X; A% z. V2 T- G
/ X( M! |: p; L- z. t30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
1 v( a; |" B5 {1 S) |
; _& L& r" H+ V7 q8 w( r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)
" \' B0 }1 V/ u100        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
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
& J, u3 G3 V# j1 S% m* X300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
8 ?  c7 m+ v5 A1 I; H" L1 R, n5 ?300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
5 w0 q: a$ J5 e) L9 T: }500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
+ y1 S/ ]0 u4 X& Y0 Z. S9 ?! C500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

; R4 t* I5 g: |$ x

: m" X; u. v8 P, v6 b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。
& a# j, b' y5 J% `4 s. b
7 o$ _2 _$ M/ t4 A, s天体        平均直径
$ J' @# K  U1 I; p7 S月球        约 3,474 公里
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？ ...

2 c  H9 k8 J3 I: N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
2 Q4 i) ^1 {3 J3 p, 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 ...

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
* Z7 m4 E- J5 s% 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 ...

* z& P4 q* T: L. R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


0 ?/ a8 b7 Z: u9 X0 i; m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。
+ I& w; i) e6 r* h  z( M

0 k& S, q- Z/ M6 ]

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆

/ J5 t" E+ W3 `0 Q" K; M. [1 V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） ...

1 R1 {: c3 b( q8 B1 Z- I# M2 f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
! V. Y/ N6 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。 ...

3 L; o; t1 V* t4 V, n& U3 `
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。

; O# F9 [) H5 h& ~% U4 V$ V) @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。
4 Y$ v( U6 t$ z0 h/ O9 H4 ]
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？ ...

' J3 E* a, k2 w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 ...

/ e, C& ?8 D# j+ r* u: E1 K' s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
' P( ]5 R, k& k# J6 L9 y% E1 [  U动能穿深后引爆
; ]+ V. x0 P$ ]0 Q5 G: X
  c/ k1 v8 e- h; M% ]1 c* I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。