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。

+ V3 n! [$ q8 P; W" B( B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。
7 B: j. T: N: q& O
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 @% q1 {  ]. J- ]
0 u# @& Y1 x' Y2 k3 Q5 n/ A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。

$ V/ u, i# W$ Z5 f7 {6 T- N) M换核弹头呢？

2 R% q" H/ d7 z: 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。

那核弹怎么摧毁陨石呢？
* g+ ?& F* [! A5 u1 |" z# i: a
  V9 k# M1 {; M' a) l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
4 T0 I; ~0 @" E6 @, |1 p* \9 S) R7 _, D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

, A9 I# f' k( j4 H0 t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。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html

1 n( u/ e; @( P: H- o( N: M0 g3 d美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
* f6 x4 T! @. |, q; ]2 {5 S- h5 G
9 ~& }" F8 Y8 \1 F, N: J$ {/ E7 Q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
. L3 h- E% N* z/ o) f晨大好。

% y- G: @+ J! c; |https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

0 T2 y# A# B/ _$ p国家地理的说法。
) g/ d$ y/ Q  J2 u
. M+ O. g. P2 P5 B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。
7 E' x1 }# J* i9 C
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
! `9 k4 v3 }# L/ {. 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

1 S+ m& v" M, H4 w/ \/ B9 j  O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
! B4 x& ?# O$ ?# W, w, [2 {晨大好。

% K! @" G& u+ Y4 Nhttps://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

0 p/ ^" J  k; D

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
, Q& L! s5 ]3 f$ d5 K* e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。
! H8 S" Y* O) E) t' e- x2 n* S

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)
0 l9 b0 ~3 r  E5 @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
: @7 o" c! X3 ~% F* m# E# I% m2 a1 y* `300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
) l; U* |' I8 h$ m300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
: V$ H" j, S6 Q: k$ t( J6 b500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
+ Y8 F1 E: {( T6 o6 X* I( T500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
& c2 o$ }& H2 n9 R) v500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
- @& q3 m1 c- s% T, g
1 V$ q' F( H, j& J" n7 |2 w
% J( h- p! N) c7 p6 ~" \! c
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。

% t% c4 P# m1 j. m, a/ T% v4 W天体        平均直径
8 I9 g3 B6 ~+ a0 N6 T) T" c. J月球        约 3,474 公里
) Y/ R0 B8 C0 {" f' J: y3 k1 [8 W冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
/ D" ?, ?4 u3 u4 p( ^) W+ M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
$ I4 T3 v" n9 F8 Z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
, O  i& \7 J( k. H2 q  |- l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 ...

) D9 P7 y* X) c; B& A' ^动能穿深后引爆

) E7 A- _- _( P: ^; b# `; C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 R: s) F9 J* D5 h+ ^

9 s2 }$ c  o+ i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。


! f+ ?9 q+ v; K! M* G  U" u

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
8 s! K  [7 D  E8 V! Z0 b动能穿深后引爆
. l, l+ P# K5 h7 m# S5 K
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

0 n2 A1 A, Z) P9 ^8 s" F' F# W2 }

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。 ...

% V, A. H! _: u2 K
8 a# D4 H" _$ V' z) [6 }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。
8 o. Q1 U$ l: p  r1 ~, P
7 G* Y  p+ `' P% |% N7 {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。

# d/ X! B8 ^* K9 @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？ ...

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
9 z" F7 a$ _( 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 ...

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
动能穿深后引爆

6 }* [& M" `; j7 U. G2 r$ w! R+ M+ 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） ...

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。