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。
$ T; O) b! u! C  n& M/ {. x
/ ~4 |7 S; c4 F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。
, l, I: M0 V, 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。

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。

; z0 u; E/ x/ B: \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。

换核弹头呢？
, @9 V2 ~1 W* I, p6 \3 H" a* w
. T0 t% O) _4 \# o, T2 \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。
6 \; l( l* I% I5 {/ y
6 Z  @# i- T8 T! z! Q6 }) m3 r那核弹怎么摧毁陨石呢？

7 k( I1 b1 s# F  E/ ]4 `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
. a5 k  w! E# G- E; C- g, X4 f% S4 X, T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

: \+ y) h/ w! S  J4 r/ u$ L: i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。
' ?1 g4 j' W2 m' x. t
! R) v- n# @0 x4 W! v0 x8 yhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
3 W* [, ^, x4 w- H
& u) ^0 n" a8 Y/ ~( w美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。

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。

. C5 P( w& ]1 |* e6 Nhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
) B2 h0 O3 w% z% S/ r1 o1 q$ W
: Z) Y( d* ~8 N& Z国家地理的说法。

& x8 |- {. t( L. z, E" O0 z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
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”

https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
; U8 w# f* o/ n- T晨大好。
8 e! }) Z: [/ @0 \( F6 G# E
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

4 F2 Q7 h5 n4 \* ?0 T3 B# t! H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 ...

: U" l# c! P3 I% K% N6 P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

9 q. W7 h: ^1 B9 V( x, B

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？

' }$ o8 k# x) y1 h
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。
7 @; T" v9 w8 s) B& g

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)
" s9 n$ Z. x6 j5 Z. G100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
  j* ?" B; }1 D: u% x/ ?; ~# q100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
* T3 U& h& U( z" \4 g) l5 I100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
3 S3 U! ^. z! O' g: d3 P( X8 H$ }300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
+ z# N- B2 i* \8 H$ |7 A2 z500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
7 R9 O9 q' r1 X3 B$ N: z

+ R/ c/ e. A  t* X
: \! X1 J9 f. t' @- O0 \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。
% b) }) C9 R* V8 a0 D$ d" Y; L
天体        平均直径
0 ]3 u1 ~5 W9 _! s8 {  i月球        约 3,474 公里
- D0 q& T2 v& Z. p& I, h& |冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
4 N9 b- x  J* }, i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？ ...

& y1 `) ~8 L: F4 r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
5 W; o. q% N+ X' u, }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
0 q# `$ ]5 H. _7 w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 ...

4 G& U; v7 t' ~5 Y  v9 m5 L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
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" ]/ V4 V. B! T  N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。

. o3 p2 }! g& U; l4 R

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
+ K. i0 d4 z7 a3 X1 _7 G动能穿深后引爆

4 W: n  x0 J6 P& I4 ?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
9 |4 B- E9 T" L% L: H  Z* F' L  x: a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。 ...

! r/ n" H% p. z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。
2 M9 n- g) N- M( Q
9 l& R, @; A1 m( I! 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。

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。

5 z; y8 w0 G, T3 t6 A* |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？ ...

5 h) I: L5 ]8 [8 O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 ...

( O! _$ q* x2 v5 h( \; p$ d$ s9 ~& D3 ]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
) x2 _# x& @8 ]+ i$ \3 f- H5 j7 S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） ...

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。