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。
" ?4 `* ?. p* X! Y7 i6 u
' g3 }) a6 i  Y! E* g5 D# f. B1 e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。
+ n# A9 L: @$ n" d/ d9 M2 \  e
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。
( q# L8 z1 |2 W. v$ B- u" B
! m2 c3 V3 }& o" 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。

换核弹头呢？

( L/ ]9 a2 r0 D* D, h$ p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？

5 h3 E" w0 E9 h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

9 A. o9 C( w+ F' I+ k3 C! w. E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。

5 i; O1 U# S1 j$ L7 P/ O' ehttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
8 h$ K7 L' W6 r2 d+ s
, O  _8 E( Z1 D8 s2 R6 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
晨大好。

$ J$ ~* c6 b7 x% M! `) Q4 d" P: chttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
( \) R5 `% R% R) H7 d# k
3 W0 }8 J1 x% z国家地理的说法。

( W& \6 ^7 l& ~7 s0 B6 A7 l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。
; t- S- @' \$ y' E. [$ e
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

/ y3 _+ b0 u1 c. i3 l, V1 N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”

( A2 A3 G# M0 e4 y+ U. b2 ghttps://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
7 h! r" J4 t2 M3 d晨大好。

( A+ @9 x: t; d' e- xhttps://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

' O; [' ^3 Z: u

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
9 ~7 L9 }% ^% U7 L$ j还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

+ V( x. H3 M' G* z- w
, p+ S0 o# L- U5 d2 ?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。
8 |0 |& B* `% V! I7 H0 C
1 H4 C& a) J, F+ T- z
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
  @* @( H7 z) R. F% W$ m' a
5 |  R$ J% i( ]$ L2 {- l) @$ |; S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
* |$ H, _9 ~2 c! h9 y+ ~' X100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
" X4 s, m( F, }6 w# k+ ?100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
1 y$ n, U* c  ]1 J9 S300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
+ @' R( p. a" Z4 B% P300        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
+ x$ ^& j- S/ L500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
1 {$ r+ w  z+ A$ T! T4 k6 K/ {
, V* m$ C: S' x% I( S5 `) m

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。
0 `' {, \0 _, k/ ~1 z
% n1 b% G, e$ t# [) p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
$ ^$ w7 q! t9 N0 ~1 B, ]5 I8 A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？ ...

0 K; F5 v  k7 ^7 M# H: B* p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
3 C" l7 @+ X+ m0 O, b9 C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 ...

+ z' H; L+ l- S0 H: `* H: Q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 ...

9 q$ A/ [) G. y& F& T$ [动能穿深后引爆
* b' I* h1 M5 j
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

. Y" k/ ]9 C2 p' f9 K7 v
( ?. [- H" T& y8 P, H, F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。
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! ~/ V' r% \# r. W

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
$ O- g  E5 V$ f2 e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

* x) n% Y5 l! @  j% ^' @, q: N

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。 ...

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。

  b/ a) @& l5 u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。
- w7 D) ~& A& x  w3 P
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。
1 V. T& Q6 v3 o, Y
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
2 w0 j' F$ }' @* G3 t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 ...

& A  X& j5 L5 N. e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
: x9 G8 F- a* r/ a动能穿深后引爆
* ^0 ]; U, N  E+ q
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） ...

; P5 W. z) `: t+ N" ^& H% D: h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。