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。

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。
$ N  S# r2 I3 U% X
! [  w1 [+ T. w* 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。
+ N; @! f! c: z% a1 i" k
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。
" [7 O" N) X2 ?7 j4 g
换核弹头呢？

% ~5 v. _4 _, a" G/ T/ u$ j- j+ A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。
0 `0 U- O) ~; a, z
那核弹怎么摧毁陨石呢？
" a0 M% g* l# y- L$ g
  |& e, k2 w* i. i& r( R6 J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

/ A* B. o7 C8 Q" 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。

https://csist.kejie.org.cn/a559.html
/ y2 p' F7 v% E( f* R
美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
+ i! S( Y0 f& t5 t( A3 N( m7 f
1 |* r& }* ?9 u, _4 z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。
/ d* m' _7 H( I) Z' A  Q  }
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

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

0 `* V8 w  W% c6 Z1 a国家地理的说法。

9 N$ _6 \7 y/ S& G, \3 T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。
9 F4 E: D: R9 }. h
# ?. \* c9 S, i2 _9 m+ Yhttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
: g/ o6 Z/ @( W* _6 A基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

9 u: {/ s7 h* K8 v# o+ J4 A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”

3 S3 B7 Q, n5 O6 b0 `( chttps://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。
2 C! k/ a* v0 N% b8 D& h) G/ |) N! J
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

2 T1 R: K4 |  h  C% ~9 J( g# W& p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 ...

+ R) |, d: {6 ~4 D9 s8 `, M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

- l! G$ _* X5 C6 e( Q

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
, D! ]  {0 ^! h还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

# t9 L) {& M) c( I( ], W( V
0 G; u1 ~6 X; ~6 H' j# z& 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。如果深入行星内部爆炸，把他炸成几部分不就摧毁了么。
& r' A2 H( C9 M5 r. K; h* @

30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
$ p4 v7 i1 l. g' C- i7 k
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 w5 k. |3 w; ]8 I6 g4 v& D100        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
' Q* l, u' z1 J6 t5 ^1 s2 Z  s3 d100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
9 ?  _& D9 L9 O# m4 n( Y300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
3 B( C4 W2 e" ~$ [& S' J300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
; f* e8 h( d9 ?& N! L2 O500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
. K1 D8 |6 Z8 k# r9 X* x500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30

3 ]- c$ f/ n4 n/ ~: o$ i
# S1 o, R! Q1 S% O: x1 Z2 `
, w* o" Z9 i1 V$ _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。
7 o% J! G; e! V3 B/ i5 h
天体        平均直径
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？ ...

) Z9 {/ C; g& f( t) d0 b5 o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
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
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 ...

: @/ G5 U$ A. x动能穿深后引爆

6 h0 v& h3 g( x3 @" Y0 T3 i: i9 ^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


1 H3 H# p* u% m7 S/ O2 }- O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。

6 r: t# P4 t* F* _* n/ D

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
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） ...

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

) ^1 I( q6 k' n6 b& W0 i

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
7 o3 Y$ W" }0 O0 S7 X" S# R) N6 y1 i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* n* U( O
$ M2 }6 i% v1 `/ Z5 g7 q9 f6 E# m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。
$ @) c6 b+ w' x. E
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。

, a/ X" k' O) A9 c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？ ...

3 ?! r# O+ A: r* ~7 x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 ...

: G7 ^/ A9 a& Y, w/ l  {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
' o+ B! G( F3 v
) U9 u* P( Y4 Z7 n+ M" o$ x9 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） ...

) \* V4 E* j" ^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。