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。
: P* B* P" ^  ], {
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。

8 K; n, Q( ?1 F2 W8 V1 r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 o, Y3 ~% t1 a/ \
) h; E, }& C" k8 r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。

0 e& P$ p1 o% A# p; o. X6 t- j换核弹头呢？
' x. u) i' y; j) K, x+ n0 z8 a' a
4 ?! O0 X+ b/ X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。
/ A& t  V3 I9 K2 `
那核弹怎么摧毁陨石呢？
4 H  x; {' m$ \3 p$ X+ c$ q5 \+ N* y
" S( @6 t( x' Q! c9 ]5 }5 I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
) u2 M& }2 w! x* n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。
: y) a) z0 W0 n3 P- C3 w/ d8 u/ [
https://csist.kejie.org.cn/a559.html
* g5 b. H; e% U' t8 X  }
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
: K, e4 W2 o' M# i7 v; h晨大好。
2 q- j) r# _/ A. b$ u* H$ Z% H& V
" z" K1 Q0 M( r( i9 B; ihttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
" ~/ {& [! @, n* }) a1 `$ o9 I* l' a
* A8 g/ c$ U7 P8 H9 Z8 B" g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。
. g, \" w1 t9 ^' b# C
, n2 w4 R, y$ ~9 }. ~3 [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

! h4 @9 W- r5 f9 w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
/ h/ r, A9 M) y3 Q; \& e8 v% b& a晨大好。

& b2 M+ m' j. y- r9 u" j1 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
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 ...

) M7 x' a. \5 Y3 w" x* E1 `1 N% `  ?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

+ y! r& U5 |& I. E0 C* a, l

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
: i& q+ x0 R6 [, J- D还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

9 c& h; S9 I4 |; n2 g  F
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。


30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果

) P$ w9 [! }( k8 t! |# z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
. b3 X6 M: n7 @: B) a8 K300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
4 s' T6 I6 {3 B# [& g300        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
. A! T. x* Z. e% ?: y500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
4 ]- [7 E/ {. E$ t3 S. y& y500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30


! h, m7 P" n0 R
8 ^# K1 T( b6 L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
1 S" C9 ^0 }! R' G月球        约 3,474 公里
& D" w( `0 x) D9 W冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
9 g5 \; M/ H# K! M& V9 k" 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？ ...

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 _2 }+ z% B3 Y5 Z3 i% ^' @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
, Q, k: L9 S  B; j1 k# \( A2 ?5 V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 ...

: h* J# {  Z4 P/ ]/ S6 a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
, c2 J( P) q( ^4 }

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。

/ M9 ?" N- v* t* ~, U9 d3 F! Z% n
) p* w0 c. K* B, C; h

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆

( A- a& a. @0 a6 k% p2 g" A. e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

* r$ [/ W' z  X; X: n* G

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
+ H" {3 r5 s2 [$ I, _+ M) N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。 ...

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。

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。
# v; S2 [0 m: a" A
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。
) N: j; G- d. v9 G1 X0 w
6 X' Q, @+ W3 d$ @. _$ h7 ~. n" l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
+ }) d  a1 L( h( S* k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 ...

" d9 ^0 k5 F$ P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
1 m/ ^7 p  J5 m) |, T
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 T! ]' X; u/ ^' P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。