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。

/ h- i6 G# N6 R: H+ Y! E2 P0 d# K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。
- |/ r$ H; K; l& O
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。
$ G# L0 A0 o9 D9 a) S
! v5 E  y; m9 v+ \2 K" _% S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。
% S, s6 D; a0 R4 f
, r6 P7 a% S4 x: c. k那核弹怎么摧毁陨石呢？

) A* h  g% T$ }: H) X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。
0 }- |3 j0 H3 j3 `7 `
; d# ~3 j4 \2 H; [https://csist.kejie.org.cn/a559.html

. q9 C) M8 P/ H. M6 L( e, B& u' l美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
/ C; {# r8 t0 ~7 t3 q
5 F% `- ]" v5 M7 o5 ?) T# L- [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。
5 h- m1 Y8 e0 r- i& X- |
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

* ]" k/ q6 j/ V. ]3 x0 vhttps://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

5 U! M! d, y$ `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。
  l0 ~7 L+ U" B$ i. M, h
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

/ j6 B3 @9 v; E7 J) ?2 S0 q* [' j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”

5 [9 r+ G. _5 z: w7 h! h- i$ Khttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
$ L! X* s. d) R/ |* P" w. x) u5 L晨大好。

5 b* O: j4 o$ L$ fhttps://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
' a* W$ M% T. j9 ]3 ], @. Z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

4 M: P3 Z6 C: P: i: W9 Y  v$ F

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
6 {- M& L) M: {' i1 `6 S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。
0 Z2 Y4 E; ]! u6 @) n6 c/ U+ E
4 y6 M4 ~) @/ s$ l4 B& e
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
+ D% _+ M; }: `7 G
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
- \! l! b% n1 A8 W100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
* F0 i8 W8 B; \5 h) F300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
; y1 N- C: o8 P# 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
, r8 r8 c6 E% v5 z% A* I500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
  S" P& L4 L# B# O* S. u
9 M" m$ k: M* s
( n, l) N/ G; t- L0 X
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
, H  D. q$ y( \4 y- x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？ ...

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
7 c. R; L; A6 J) O1 c- W" {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 ...

6 A0 M! c! A; [$ Z0 N, p( M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
: V* @, t0 X7 g, r: v: p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 ...

! t& s8 v! l2 [3 g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

& q/ ]% H, R) W" l0 Q4 m
( D8 Q' m5 [  d6 q+ C* G6 Q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。
/ |$ w  @, x% @
0 o6 v' V0 H9 i; C
0 |: V2 ]+ }" D* W) \! d; P

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
& a1 m# X# N9 K8 r, ?0 d) V
0 _5 D" |) O0 t# C1 E) f2 ~( ]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

4 L# b7 u4 B. j, t

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
9 `% t, [' K! h& j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。 ...

6 j1 ~( W7 m' z0 G8 e* E1 Z
! ^( }4 G9 j: I# l4 |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。
  n( s  h2 ?$ b; B
& o! `/ w  n7 i) @0 Z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。

7 g! a( _; I1 C: s- }! @3 a  R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
8 |4 i# J3 U2 V8 C' P1 R& P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？ ...

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
+ d' p1 k" O+ f: g7 U7 T! A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
6 B  M' s5 U! \8 A3 f; S动能穿深后引爆

" Y5 N' n3 O# A, e/ t2 l) [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。